[发明专利]压力传感器

说明书

发明领域

本发明涉及到一种传感器，例如是电容传感器、压力传感器、声音传感器等等，具体涉及一种能够与半导体制造技术和实践相适应的压力传感器。

发明背景

在听觉仪器和移动通信系统工业中，一个主要目的是在仍然维持良好的电声性能并为用户提供舒适和满意的可操作性的条件下制成小型化的部件。技术性能数据包括灵敏度，噪声，稳定性，紧凑性，坚固性，以及对电磁干扰(EMI)和其他外部和环境条件的不敏感性。以往已经为制造更小的传声器系统并维持或改进其技术性能数据做出了许多尝试。

EP561566公开了一种固体电容器传声器，它在同一个芯片上设有一个场效应晶体管(FET)电路和一个空腔或声音入口。用来制造FET电路的技术和工艺与制造传感器元件所采用的技术和工艺截然不同。因此，EP561566中所描述的传感器元件和FET电路当然就需要两个(或者是多个)独立的制造步骤，使得制造过于复杂而且花费更高。

混合微型机电系统(MEMS)的发展近年来已经有了长足的进步。这主要是与用于制造这种系统的适用技术的发展有关。这种混合系统的优点之一涉及到尺寸，采用这样的尺寸可以制造包含机械微型传感器和特殊设计的电子设备在内的较复杂的系统。

在SMD块(表面安装器件)封装中的微型机械传感器是公知的，其中的芯片接合在一个有机或无机载体上(芯片面朝上)，而电线与通过焊接连接到印刷电路板(PCB)敷金属的层上的引线接合。这种封装往往大而成本高。

US5,889,872公开了一种由硅片传声器和安装在其上的集成电路芯片构成的混合系统，在硅片传声器和集成电路芯片之间的电连接采用电线接合。这种方案的缺点是需要额外的保护和用于接合电线的空间。

US 5,856,914公开了一种安装了弹抛片的微型机械器件，例如是电容器传声器，由其上装有微型器件的载体的一部分构成最终系统的一部分。这种系统的缺点在于微型机械器件在安装到载体上之前可能没有经过测试。这种系统的另一个缺点是关于材料的选择。微型机械器件是包括硅，而载体是用PCB或陶瓷材料制成的。热膨胀系数的不同会使这些不同材料的集成复杂化。

本发明的目的是提供一种传感器，其优点是

1.便于制造，

2.制造成本低，

3.包括集成电路器件，

4.具有小尺寸电路片，并且

5.与诸如SMD拾取和放置技术等电子设备制造工艺兼容。

本发明的另一个目的是提供一种全功能并封装的传感器，其工作性能与其在PCB上的最终位置无关。

本发明的再一个目的是提供一种功能全并可以在安装之前测试的封装的传感器。

本发明的又一个目的是提供一种传感器，传感器元件和电子电路之间的距离最小化，以便最大程度地减少寄生。

发明概述

从一方面来看，本发明的上述和其他目的是这样得到满足的，提供一种传感器，例如是电容传感器、压力传感器、声音传感器、扬声器等等，它包括

第一硅衬底，它具有第一上表面和相对于第一上表面的第一下表面，并且包围一个第一腔室，第一腔室从第一腔室在第一上表面上的第一开口通过第一硅衬底延伸到第一下表面上的第二开口

位于第一下表面上并且覆盖第二开口的第一振动膜，

具有第二上表面和第二下表面的第二硅衬底，第二硅衬底包围从第二上表面上的第三开口延伸进入第二硅衬底的第二腔室，第一硅衬底被定位在第二硅衬底上，让第二开口对准第三开口，以及

一个硅基集成电路，所述硅基集成电路在操作中被连接到第一振动膜上，并且将所述硅基集成电路定位在第二硅衬底的第二上表面上。

传感器还包括布置在第一振动膜附近并与其大致平行的第一背板。第一振动膜和第一背板可以是导电的，并且组合成一个电容器，从而构成一个小型电容器传声器。

在本发明的最佳实施例中，第一衬底是安装在第二衬底上的弹抛片。第一振动膜和第一背板被连接到第一衬底上例如是焊接凸缘等触点元件上。第二衬底上设有对应着第一衬底的触点元件的触点元件。第一衬底的第一下表面被放置在第二衬底的第二上表面上，使触点处在对应的位置。放置到位后采用回流焊接来连接触点。

进而，第一衬底和第二衬底可分别具有围绕第二和第三开口的密封面。当第一衬底被固定在第二衬底上时，密封面相互连接形成密封或者是一个包围屏障。密封可以是气密密封，不漏气密封等等。可以用焊料环或环氧树脂环等等形成密封。

通过设在第二腔室和第二下表面之间的第四开口还能获得方向灵敏度。