CN205879844U - 一种一体式气体传感器的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种一体式气体传感器的封装结构，包括基底、多个引脚、一体式封帽和芯片单元，所述芯片单元放置在基底的顶面，所述多个引脚分别设置于基底的底面，所述一体式封帽罩设在所述芯片单元上，所述一体式封帽的底部粘合在基底的顶面，所述一体式封帽的顶部开设至少一个用于探测气体的探测气孔。本实用新型针对MEMS气体传感器芯片和集成电路芯片设计的微型封装方案，具有尺寸小、重量轻的优点。能把多个气体传感器芯片和集成电路芯片的封装起来，提高了集成度，进一步降低了整个传感器的尺寸，提高了传感器的综合性能。采用的是无边框技术，直接把一体式封帽与基底粘合起来，工艺简单，成品率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于MEMS技术的气体检测技术，尤其涉及的是一种一体式气体传感器的封装结构。
背景技术
气体传感器是一种将气体中特定的成分通过某种原理检测出来，并且把检测出来的某种信号转换成适当的电学信号的器件。随着人类对环保、污染及公共安全等问题的日益重视，以及人们对于生活水平的要求的不断提高，气体传感器在工业、民用和环境监测三大主要领域内取得了广泛的应用。
根据气体传感器检测气体的原理的不同，气体传感器主要包括催化燃烧式、电化学式、热导式、红外吸收式和半导体式气体传感器等。其中，半导体式气体传感器具有灵敏度高、操作方便、体积小、成本低廉、响应时间短和恢复时间短等优点，使得半导体式气体传感器得到了广泛应用，例如在对易燃易爆气体(如CH4，H2等)和有毒有害气体(如CO、NOx等)的探测中起着重要的作用。
气体传感器在过去半个多世纪的发展历程中，广泛应用于石化、煤矿、医疗、航空航天、工业生产和家居生活等领域。随着物联网技术的发展，气体传感器的应用需求也不断增加，特别是具有小尺寸、低功耗、高灵敏和快响应的气体传感器具有迫切的应用需求。然而传统的气体传感器制造和封装技术，比如基于陶瓷管加热和管壳封装技术的半导体式气体传感器，在尺寸、功耗和灵敏度等方面已经难以满足物联网的应用需求。现在基于MEMS技术的气体传感器，有望解决这一问题，比如，中国实用新型专利，201520757454.3一种具有两支撑悬梁六层结构的电阻式气体传感器，报道了一种低功耗高灵敏半导体式气体传感器。如何对MEMS气体传感器芯片和相应的配套集成电路芯片进行封装，是本领域专业人员关注的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种一体式气体传感器的封装结构，实现对MEMS气体传感器芯片和配套集成电路芯片的小尺寸封装。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括基底、多个引脚、一体式封帽和芯片单元，所述芯片单元放置在基底的顶面，所述多个引脚分别设置于基底的底面，所述一体式封帽罩设在所述芯片单元上，所述一体式封帽的底部粘合在基底的顶面，所述一体式封帽的顶部开设至少一个用于探测气体的探测气孔。
作为本实用新型的优选方式之一，所述一体式封帽为金属制成。
作为本实用新型的优选方式之一，所述一体式封帽为铜制成。
作为本实用新型的优选方式之一，所述一体式封帽和基底通过绝缘胶水粘合。
作为本实用新型的优选方式之一，所述引脚的表面设有镀金层。
作为本实用新型的优选方式之一，所述芯片单元通过绝缘胶水粘结在基底的顶面。
所述芯片单元包括集成电路芯片和至少一个气体传感器芯片，所述集成电路芯片和气体传感器芯片分别粘结在基底上，所述集成电路芯片、气体传感器芯片与基底分别通过金丝球焊实现电连接。
所述气体传感器芯片为MEMS技术制成，所述集成电路芯片为0.18微米工艺制成，所述气体传感器芯片采集气体信号，所述集成电路芯片采集并处理气体传感器芯片的信号。
所述芯片单元包括集成电路芯片和至少一个气体传感器芯片，所述集成电路芯片粘结在基底上，所述气体传感器芯片粘结在集成电路芯片上，所述集成电路芯片、气体传感器芯片与基底分别通过金丝球焊实现电连接。
所述气体传感器芯片为MEMS技术制成，所述集成电路芯片为0.25微米工艺制成，所述气体传感器芯片采集气体信号，所述集成电路芯片采集并处理气体传感器芯片的信号。
本实用新型实现过程如下：先把气体传感器芯片和集成电路芯片放置在基底上，并通过金丝球焊的方式用金丝把对应的焊盘连接起来，实现电连接。然后把一体式封帽和基底直接粘合起来即可。
本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型针对MEMS气体传感器芯片和集成电路芯片设计的微型封装方案，具有尺寸小、重量轻的优点，可以满足物联网和可穿戴设备等应用领域的需求。能把多个气体传感器芯片和集成电路芯片的封装起来，提高了集成度，进一步降低了整个传感器的尺寸，而且多个传感器芯片组成的阵列实现了在一个封装体内对多种气体的检测，提高了传感器的综合性能。采用的是无边框技术，直接把一体式封帽与基底粘合起来，工艺简单，成品率高。
附图说明
图1是实施例1的封装结构示意图；
图2是基底的仰视图；
图3是除去一体式封帽后的结构示意图；
图4是一体式封帽与基底封装后的结构示意图；
图5是实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1～4所示，本实施例包括基底1、五对引脚2、一体式封帽3和芯片单元，所述芯片单元放置在基底1的顶面，所述引脚2分别设置于基底1的底面，所述一体式封帽3罩设在所述芯片单元上，所述一体式封帽3的底部粘合在基底1的顶面，所述一体式封帽3的顶部开设一个用于探测气体的探测气孔31。
本实施例的芯片单元包括集成电路芯片4、气体传感器芯片5和金丝6，所述集成电路芯片4和气体传感器芯片5分别粘结在基底1上，所述集成电路芯片4、气体传感器芯片5与基底1分别通过金丝球焊实现电连接。
本实施例的基底1尺寸为3.5×4.8mm。引脚2的尺寸为0.4mm×1.0mm，引脚2表面设有镀金层0.5微米。基底1上面排布一个气体传感器芯片5和一个集成电路芯片4。气体传感器芯片5基于MEMS技术制造完成，气体传感器芯片5尺寸为1.5mm×1.0mm，检测的气体种类分别为：氮氧化物。集成电路芯片4基于0.18微米工艺加工完成，集成电路芯片4尺寸为1.5mm×1.0mm，为气体传感器芯片5提供工作电源和控制信号，采集并处理气体传感器感知的信号。一体式封帽3的材料为铜，探测气孔31的孔径为0.5mm。
封装步骤为：首先把气体传感器芯片5和集成电路芯片4分别通过绝缘胶水粘结在基底1上，并通过金丝球焊的方式用金丝6把焊盘连接起来，实现电连接。最后直接把一体式封帽3和基底1粘合起来。
实施例2
如图5所示，本实施例的芯片单元包括集成电路芯片4、两个气体传感器芯片5和金丝6，所述集成电路芯片4粘结在基底1上，两个气体传感器芯片5分别粘结在集成电路芯片4上，所述集成电路芯片4、气体传感器芯片5与基底1分别通过金丝6球焊实现电连接。
本实施例的基底1尺寸为3.0×3.8mm。基底1下面有五对引脚2，引脚2的尺寸为0.3mm×1.0mm，引脚2表面设有镀金层0.5微米。基底1上面堆叠排布这两个气体传感器芯片5和一个集成电路芯片4。气体传感器芯片5基于MEMS技术制造完成，气体传感器芯片5尺寸为0.5mm×1.0mm，检测的气体种类分别为：氮氧化物和二氧化碳。集成电路芯片4基于0.25微米工艺加工完成，集成电路芯片4尺寸为1.5mm×3.0mm，为气体传感器芯片5提供工作电源和控制信号，采集并处理气体传感器感知的信号。一体式封帽3的材料为铜，探测气孔31的孔径为0.5mm。
封装步骤为：首先把集成电路芯片4通过绝缘胶水粘结在基底1上，再把两个气体传感器芯片5堆叠粘结在集成电路芯片4上，并通过金丝6球焊的方式用金丝6把焊盘连接起来，实现电连接。最后直接把一体式封帽3和基底1粘合起来。
其他实施方式和实施例1相同。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，包括基底、多个引脚、一体式封帽和芯片单元，所述芯片单元放置在基底的顶面，所述多个引脚分别设置于基底的底面，所述一体式封帽罩设在所述芯片单元上，所述一体式封帽的底部粘合在基底的顶面，所述一体式封帽的顶部开设至少一个用于探测气体的探测气孔。
2.根据权利要求1所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述一体式封帽为金属制成。
3.根据权利要求2所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述一体式封帽为铜制成。
4.根据权利要求1所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述一体式封帽和基底通过绝缘胶水粘合。
5.根据权利要求1所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述引脚的表面设有镀金层。
6.根据权利要求1所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述芯片单元通过绝缘胶水粘结在基底的顶面。
7.根据权利要求1所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述芯片单元包括集成电路芯片和至少一个气体传感器芯片，所述集成电路芯片和气体传感器芯片分别粘结在基底上，所述集成电路芯片、气体传感器芯片与基底分别通过金丝球焊实现电连接。
8.根据权利要求7所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述气体传感器芯片为MEMS技术制成，所述集成电路芯片为0.18微米工艺制成，所述气体传感器芯片采集气体信号，所述集成电路芯片采集并处理气体传感器芯片的信号。
9.根据权利要求1所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述芯片单元包括集成电路芯片和至少一个气体传感器芯片，所述集成电路芯片粘结在基底上，所述气体传感器芯片粘结在集成电路芯片上，所述集成电路芯片、气体传感器芯片与基底分别通过金丝球焊实现电连接。
10.根据权利要求9所述的一种一体式气体传感器的封装结构，其特征在于，所述气体传感器芯片为MEMS技术制成，所述集成电路芯片为0.25微米工艺制成，所述气体传感器芯片采集气体信号，所述集成电路芯片采集并处理气体传感器芯片的信号。
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| CN201620818429.6U CN205879844U (zh) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | 一种一体式气体传感器的封装结构 |
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|---|---|---|---|---|
| CN109883469A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-06-14 | 北京天创金农科技有限公司 | 微型多参数传感器制作方法及微型多参数传感器 |
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