传感器封装结构、封装模具及压力传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器封装技术领域，特别涉及一种传感器封装结构、封装模具及压力传感器。

背景技术：

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置，微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems；MEMS)传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。MEMS传感器与传统的传感器相比，具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点，使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。

基于以上特性，MEMS压力传感器在医疗、汽车、拍照领域都得到了应用，例如汽车领域的轮胎压力传感器、燃油压力传感器、发动机机油压力传感器、进气管道压力传感器。其中，MEMS压力传感器在应用时需要搭配一个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit；ASIC)进行信号的调理，最终输出MEMS压力传感器电路需要的稳定可靠的信号，为了保护MEMS压力传感器和ASIC不被外界环境干扰，需要对MEMS压力传感器和ASIC进行封装。

现有MEMS压力传感器和ASIC芯片的组合封装主要有以下两种方式，1、预制框架封装方案，先预制塑封框架，形成腔体，在腔体内进行ASIC芯片和MEMS传感器贴片焊接，在腔体内灌保护胶保护ASIC芯片和MEMS传感器。2、围坝封装方案，先完成ASIC芯片贴片焊接，在封装ASIC芯片时需要增加围坝以留出MEMS传感器封装的腔体，围坝区域内不被塑封料填充，之后在腔体内完成MEMS传感器贴片焊接。上述第一种方式制造工艺流程相对简单，但由于所有的芯片和焊接线都是通过软性保护胶保护，可靠性相对比较薄弱，尤其针对那些复杂的封装，比如多芯片封装，或者多焊接线封装，很难达到高可靠性的要求，无法胜任汽车级安全相关应用。上述第二种方式虽然可靠性相对预制框架方案要有所改善，但是工序相对比较复杂，封装的工艺控制要求也比第一种方式要高，比如需要增加围坝这个工序。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种传感器封装结构、封装模具及压力传感器，该传感器封装结构在采用该封装模具进行封装时封装工序简单、封装成本低，该传感器封装结构可靠性更高。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提供一种传感器封装结构，包括线路基板、ASIC芯片、第一胶体、MEMS压力传感器和第二胶体；

所述线路基板包括与所述ASIC芯片对应的第一封装区，和与所述MEMS压力传感器对应的第二封装区，所述第一胶体将所述ASIC芯片封装于所述第一封装区，所述第一胶体通过封装模具一体成型，所述第一胶体围成一空腔，所述第二胶体填充于所述空腔内，所述MEMS压力传感器通过所述第二胶体封装于所述第二封装区。

如上所述传感器封装结构，所述第一胶体材料为环氧树脂，所述第二胶体材料为软性硅胶。

如上所述传感器封装结构，所述第二胶体为紫外光固化型硅胶或者热固化型硅胶。

如上所述传感器封装结构，还包括盖体，所述盖体位于所述第一胶体和第二胶体的上表面，所述盖体与所述第二胶体的上表面相对应的部分设置有开口。

如上所述传感器封装结构，所述盖体为金属盖体或者塑料盖体。

本实用新型的第二方面提供一种封装模具，所述封装模具应用于如上所述的压力传感器封装结构，所述封装模具包括上模块和下模块，所述上模块上设置有与所述第一封装区对应的型腔和与所述第二封装区对应的模块。

如上所述封装模具，所述模块的横截面为梯形。

本实用新型的第三方面提供一种压力传感器，所述压力传感器包括如上所述的传感器封装结构。

如上所述压力传感器，所述压力传感器为轮胎压力传感器，燃油压力传感器、发动机机油压力传感器或者进气管道压力传感器中的一种。

本实用新型的传感器封装结构中封装ASIC芯片的第一胶体和填充第二胶体的空腔通过模具一体成型，MEMS压力传感器放置于所述空腔内，不需要增加设计围坝的特殊工序，在一定程度上简化了制作工序，传感器封装结构制作成本低，MEMS压力传感器封装于第二胶体内，第二胶体与第一胶体直接接触，提高了MEMS压力传感器封装结构的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有MEMS压力传感器和ASIC芯片的封装结构示意图；

图2为现有MEMS压力传感器和AASIC芯片的封装结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的传感器封装结构在一视角下的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的封装模具在一视角下的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的传感器封装结构在封装过程中的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的传感器封装结构在封装过程中移除封装模具后的结构示意图。

附图标记说明：

1－线路基板；

2－ASIC芯片；

3－第一胶体；

4－MEMS压力传感器；

5－第二胶体；

6－盖体；

7－开口

8－上模块；

9－下模块；

10－型腔；

11－模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

图1为现有MEMS压力传感器和ASIC芯片的封装结构示意图，图2为现有MEMS压力传感器和AASIC芯片的封装结构示意图，请参阅图1、2所示，现有MEMS压力传感器4和ASIC芯片2的组合封装主要有以下两种方式，1、预制框架封装方案，先预制塑封框架，形成腔体，在腔体内进行ASIC芯片2和MEMS压力传感器4贴片焊接，在腔体内灌保护胶保护ASIC芯片2和MEMS压力传感器4。2、围坝封装方案，先完成ASIC芯片2贴片焊接，在封装ASIC芯片2时需要增加围坝以留出MEMS压力传感器4封装的腔体，围坝区域内不被塑封料填充，之后在腔体内完成MEMS压力传感器4贴片焊接。上述第一种方式制造工艺流程相对简单，但由于所有的芯片和焊接线都是通过保护胶保护，可靠性相对比较薄弱，尤其针对那些复杂的封装，比如多芯片封装，或者多焊接线封装，很难达到高可靠性的要求，无法胜任汽车级安全相关应用。上述第二种方式虽然可靠性相对预制框架方案要有所改善，但是封装工序相对比较复杂，封装的工艺控制要求也比第一种方式要高，比如需要增加围坝这个工序。

本实用新型基于以上问题提出一种传感器封装结构、封装模具及压力传感器。

以下对本申请中的部分用语进行解释说明，以便本领域技术人员理解。

MEMS传感器，是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。

ASIC，是一种为专门目的而设计的集成电路。是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。

下面结合具体实施例对本实用新型提供的传感器封装结构、封装模具及压力传感器进行详细介绍。

实施例一：

图3为本实用新型实施例提供的压力传感器封装结构在一视角下的结构示意图，请参阅图3所示，本实施例的压力传感器封装结构包括线路基板1、ASIC芯片2、第一胶体3、MEMS压力传感器4和第二胶体5；

所述线路基板1包括与所述ASIC芯片2对应的第一封装区，和与所述MEMS压力传感器4对应的第二封装区，所述第一胶体3将所述ASIC芯片2封装于所述第一封装区，所述第一胶体3通过封装模具一体成型，所述第一胶体3围成一空腔，所述第二胶体5填充于所述空腔内，所述MEMS压力传感器4通过所述第二胶体5封装于所述第二封装区。

本实施例中，所述第一胶体3封装后部形成一腔体，第二胶体5位于第一胶体3形成的腔体内，第二胶体5包覆MEMS压力传感器4的芯片和所述芯片引脚，本实施例中将ASIC芯片2以及MEMS压力传感器4封装的目的是使ASIC芯片2以及MEMS压力传感器4不被外部环境干扰以及使其能在多种空间受限场景中使用。其中，第一胶体3一般为塑封胶，用于封装ASIC芯片2，第二胶体5用于封装MEMS压力传感器4，第二胶体5保护MEMS压力传感器4并在传感器工作过程中传导外界的压力，第二胶体5一般为软性保护胶，本实施例对所述第一胶体3和第二胶体5的具体形式不做特殊限制。可选地，第一胶体可以为环氧树脂，第二胶体5可以为紫外光固化型硅胶或者热固化型硅胶。

优选地，为了进一步保护压力传感器封装结构，该封装结构还包括盖体6，所述盖体6位于所述第一胶体3和第二胶体5的上表面，所述盖体6与所述第二胶体5的上表面相对应的部分设置有开口7。通过在盖体6上设置开口7，能够很好地传递外界压力。可选地，本实施例中，所述盖体6可以为金属盖体或者塑料盖体。

本实用新型实施例的传感器封装结构中封装ASIC芯片的第一胶体和填充第二胶体的空腔通过模具一体成型，MEMS压力传感器放置于所述空腔内，不需要增加设计围坝的特殊工序，在一定程度上简化了制作工序，传感器封装结构制作成本低，MEMS压力传感器封装于第二胶体内，第二胶体与第一胶体直接接触，提高了MEMS压力传感器封装结构的可靠性。

实施例二：

本实施例提供一种封装模具，该封装模用于对实施例一所述的传感器封装结构进行封装。

图4为本实用新型实施例提供的封装模具在一视角下的结构示意图，请参阅图4所示，所述封装模具包括上模块8和下模块9，所述上模块8上设置有与所述第一封装区对应的型腔10和与所述第二封装区对应的模块11。

优选地，所述模块11的横截面为梯形，例如模块可以为倒圆台结构。

本领域技术人员可以理解的是，在对实施例一提供的压力传感器进行封装时，线路基板1置于封装模具的下模块9的上表面，上模块8置于线路基板1的上表面，其中型腔10与所述第一封装区对应，模块11与所述第二封装区对应。当ASIC芯片2通过第一胶体3封装完成后，移除封装模具，与第二封装区对应的模块11形成空腔，MEMS压力传感器4封装于空腔内，不需要增加设计围坝的特殊工序，在一定程度上简化了制作工序，封装结构制作成本低，封装MEMS压力传感器4的第二胶体5与第一胶体3直接接触，增加了压力传感器封装结构的可靠性。

图5为本实用新型实施例提供的传感器封装结构在封装过程中的结构示意图，图6为本实用新型实施例提供的传感器封装结构在封装过程中移除封装模具后的结构示意图，请参阅图3、5、6所示，本实用新型实施例一的传感器封装结构采用本实施例的封装模具进行封装的过程如下：

提供一线路基板1，其中，所述线路基板1具有与ASIC芯片2对应的第一封装区，和与MEMS压力传感器4对应的第二封装区；

将ASIC芯片2与线路基板1电性连接；

将所述线路基板1置于所述封装模具的下模块9的上表面，将上模块8置于所述线路基板1的上表面，其中型腔10与所述第一封装区对应，模块11与所述第二封装区对应；

在所述型腔10内注入第一胶体3，移除所述封装模具，形成第一封装体和一空腔，

将MEMS压力传感器4置于所述第二封装区，在所述空腔内注入第二胶体5形成第二封装体。

优选地，所述第一胶体3材料为塑封料，所述第二胶体5材料为软性胶体，其中，第二胶体5在传感器工作过程中传导外界的压力，本实施例对所述第一胶体3和第二胶体5的具体形式不做特殊限制，可选地，第一胶体可以为环氧树脂，第二胶体5可以为紫外光固化型硅胶或者热固化型硅胶。

进一步地，本实施例的传感器封装方法还包括在所述第一封装体和所述第二封装体的上表面封装盖体6，所述盖体6与所述第二胶体5的上表面相对应的部分设置有开口7。本实施例通过设置盖体6，提高了整个封装结构的可靠性。

该传感器封装方法通过在封装模具内注入第一胶体形成第一封装体和一空腔，封装ASIC芯片的第一封装体和填充第二胶体的空腔通过模具一体成型，MEMS压力传感器通过第二胶体封装于所述空腔内，不需要增加设计围坝的特殊工序，在一定程度上简化了制作工序，压力传感器封装结构制作成本降低，MEMS压力传感器通过第二胶体封装形成第二封装体，第二胶体与第一胶体直接接触，提高了压力传感器封装结构的可靠性。

实施例三：

本实施例提供一种压力传感器，该压力传感器包括实施例一所述的传感器封装结构。

例如，本实施例的压力传感器可以为汽车轮胎压力传感器、燃油压力传感器、发动机机油压力传感器或者进气管道压力传感器中的一种。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。