[发明专利]一种集成传感器及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成传感设备领域，尤其涉及需要部分芯片(传感单元)暴露于封装材料之外的集成传感设备，公开了一种集成传感器封装及其封装方法。

背景技术

集成传感器是采用半导体集成工艺而制成的，它是将多个传感器集成在一个芯片上、可完成多个物理量测量及模拟信号输出功能的专用芯片。单片集成传感器的主要特点是功能多样、测量误差小、价格低、响应速度快、体积小、微功耗等，外围电路简单。

因为检测方式的需要，部分传感芯片需要暴露于封装材料之外，部分传感芯片仍然需要密封的包装，以应用于胎压检测的集成加速度和压力传感器的芯片封装来说，其包括很多传感单元，例如加速度计、压力传感器、陀螺仪、磁力传感器等。其中一部分传感器都需要工作在真空或者密封环境中，例如加速度计、陀螺仪；另外一部分需要暴露在空气中，例如压力传感器。

现有的技术如，专利公开号为101704326A、CN101927669B、CN 101944514B/US 8178961 B2、US 2014/0001582 A1中公开了现有技术的需要部分芯片(传感单元)暴露于封装材料之外的集成传感设备，但其传感器上的部分金属连线没有被封装材料包裹，而只是以硅胶保护，可靠性较差。

进一步的，专利公开号为CN 102331325 A/US 2014/0103463 A1中公开了采用单独外加晶圆隔板进行灌塑封装的方法，使得金属连线全部被封装材料包裹；但是其需要在传感器制作过程中单独外加一部晶圆上制作隔板的工艺，增加了工艺的复杂度，也增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种集成传感器封装方法，能够使得集成传感器的所有金属导线均被灌塑封装材料包裹，工艺简单，操作方便，同时降低了生产成本。

还提供了一种集成传感器，其金属导线均灌塑封装在封装材料内，结构简单，具有较高的安全性、稳定性及可靠性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种集成传感器，包括传感芯片和通过导线与传感芯片连接的控制电路芯片，所述传感芯片包括晶圆衬底和键合在晶圆衬底上的晶圆，晶圆衬底上安装至少一个密封传感元件和至少一个空气传感元件；所述对应密封传感元件的部分传感芯片与控制电路芯片、封装基板和封装隔板灌塑封装在一起，所述晶圆的顶部为封装隔板。

其中，所述晶圆上开设有分别与密封传感元件和空气传感元件相对应的密封腔体和空气腔体，且晶圆键合于晶圆衬底上，用于保持密封传感元件的密封封装。

其中，所述密封传感元件对应的密封腔体为密封状态，所述空气传感元件对应的空气腔体与空气连通。腔体的密封状态可根据不同需要在制作中控制，可以为真空，也可以充入设定气体以达到设定的压强。根据具体的需要，所述气体可以是一种或者几种气体的混合。

其中，所述控制电路芯片和传感芯片平放在封装基板上，所述传感芯片上设置有金属引线，所述控制电路芯片通过导线连接传感芯片上的金属引线。

其中，所述空气传感元件可以直接暴露于测量介质中，或者空气传感元件上涂覆有防护层。所述防护层用于防水防腐蚀。

其中，所述控制电路芯片的接线端自灌塑封装体伸出。且除伸出的接线端外其余导线均被密封封装在灌塑封装体内。

一种集成传感器封装方法，所述方法包括以下步骤：以预先做好腔体进行密封封装的晶圆顶部为封装隔板，利用夹具将控制电路芯片、导线和部分传感芯片灌塑封装。

其中，包括如下步骤：

步骤一，将晶圆衬底上安装至少一个密封传感元件和至少一个空气传感元件制成传感芯片；

步骤二，将与传感芯片适配的晶圆上开设分别与密封传感元件和空气传感元件相对应的腔体，并将晶圆键合于晶圆衬底上，保持密封传感元件的密封封装；

步骤三，将晶圆图形化，并保留密封传感器密封封装；在空气传感元件对应的空气腔体的壁上开孔使得该腔体与空气连通；

步骤四，将传感芯片和控制电路芯片放置于封装基板上，并用导线互连；

步骤五，利用夹具对除空气传感元件及其对应的空气腔体之外的传感芯片和控制电路芯片以及导线进行灌塑封胶；

步骤六，移除夹具。

其中，步骤三中，将空气传感元件对应的空气腔体的顶部的至少部分去除。

其中，步骤三中，将空气传感元件对应的空气腔体的顶部全部去除。