[发明专利]一种水听器及其封装工艺

说明书

本发明提供了一种水听器，其体积更小，封装工艺难度低，容易制成大规模阵列，灵敏度高，线性度好，具有超高的噪声分辨率，包括传感器芯片和ASIC芯片，ASIC芯片通过倒装焊焊接在传感器芯片的下端，所述传感器芯片包括第一硅晶圆，所述第一硅晶圆的上表面通过刻蚀形成柱状凸起，所述第一硅晶圆的上表面与第二片硅晶圆的下表面真空键合形成空腔，所述第二硅晶圆的上表面上形成自上至下分别为上金属导电层、压电材料层、下金属导电层的复合层，所述ASIC芯片包括AISC晶圆和下基板，所述AISC晶圆的下表面通过焊球与所述下基板的上表面焊接接合，所述AISC晶圆封装在下注塑层中；此外，本发明还提供了一种水听器的封装工艺。

技术领域

本发明涉及水听器技术领域，具体为一种水听器及其封装工艺。

背景技术

水听器，又称水下传声器， 其能够将水下的压力变化而产生声信号转换为电信号，从而能够可靠的得到水下的压力，常被用于声场的测绘、声传感器的检测标定以及超声设备的检测校准和性能评估等声学领域的研究。随着科学技术的不断发展和进步，水听器的应用技术也逐渐发展成熟。

现有技术中，水听器大多为压电陶瓷材料或复合材料制成的水听器。但目前压电陶瓷材料所制成的水听器由于其结构，由于压电陶瓷材料的纵向和横向的声阻抗远高于水介质，这就使得水中大部分声场能量在水和陶瓷接触的界面处发生反射，进而导致水听器整体性能较差，其灵敏度较低。与此同时，在现有技术中，复合材料所制成的水听器，虽然可以通过设置足够大的电容量，以达到较高的灵敏度，但大的电容量导致水听器的尺寸很大，难以微型化，重影响了使用的便携性和适用性。现有技术中缺乏封装工艺难度低，且具有较高的灵敏度的微型水听器。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种水听器，其体积更小，封装工艺难度低，容易制成大规模阵列，灵敏度高，线性度好，具有超高的噪声分辨率，此外，本发明还提供了一种水听器的封装工艺。

其技术方案是这样的：一种水听器，其特征在于：包括传感器芯片和ASIC芯片，所述ASIC芯片通过倒装焊焊接在所述传感器芯片的下端；所述传感器芯片包括第一硅晶圆，所述第一硅晶圆的上表面通过刻蚀形成柱状凸起，所述第一硅晶圆的上表面与第二片硅晶圆的下表面真空键合形成空腔，所述第二硅晶圆的上表面上形成自上至下分别为上金属导电层、压电材料层、下金属导电层的复合层，所述复合层的边沿包裹在钝化层中，所述上金属导电层和所述下金属导电层分别向外延伸形成上延伸部和下延伸部，所述上延伸部和所述下延伸部上分别设有焊盘，所述第一硅晶圆的下表面与上基板的上表面接合，所述第一硅晶圆与所述上基板之间设有连接焊盘，所述焊盘通过导线连接连接焊盘，其还包括塑封层，所述塑封层将所述焊盘、导线封装在内且所述上金属导电层上端设有与环境声学连通的声进入开口，所述上基板的下表面下生长有底部焊盘，所述连接焊盘通过所述上基板内的导电走线连接所述底部焊盘；

所述ASIC芯片包括AISC晶圆和下基板，所述AISC晶圆的下表面通过焊球与所述下基板的上表面焊接接合，所述AISC晶圆封装在下注塑层中，所述焊球分别通过所述下基板内的导电走线连接生长在所述下基板的下表面上的的下部焊盘和下部焊球；所述下部焊球与所述底部焊盘焊接配合。

进一步的，所述上金属导电层和所述下金属导电层分别为Mo层。

进一步的，所述压电材料层别为AlN层。

进一步的，所述ASIC芯片通过下部焊盘连接外部元件。

一种水听器的封装工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：提供第一硅晶圆，对第一硅晶圆进行刻蚀形成柱状凸起；

步骤2：将步骤1中得到的第一硅晶圆的上表面与第二硅晶圆的下表面真空键合形成空腔；

步骤3：将第二硅晶圆的上表面通过SOI工艺形成有自上至下分别为上金属导电层、压电材料层、下金属导电层的复合层，在复合层上包裹钝化层中；