微系统封装方法与流程

本申请涉及微系统技术领域，特别是涉及一种微系统封装方法。

背景技术：

随着人类社会全面进入信息化时代，生产生活中需要对越来越多的场景和对象进行实时监测，如交通工具运行状况、城市管廊线路安全、物流货物实时状态、环境人体健康程度等。由于上述监测需求具有信息密度低、分布范围广、维护管理难以及附加价值低等特点，故其对传感系统的体积、功耗、成本、信息融合度以及智能化程度提出了更高的要求，传统的传感系统难以胜任。

微传感器的出现使得微型化、轻量级、低成本、智能化的感知微系统成为可能，而微系统集成技术是微传感器从原始晶圆走向终端应用的关键。在传统方案中，通常采用系统级封装工艺将应用场景所需的微传感器晶圆、配套的专用功能电路晶圆以及封闭式封装进行一次性成型，从而形成面向场景的专用微系统，下游的终端设备制造商仅需要增添少量外围辅助器件即可得到面向专用场景的终端产品。因此，采用上述方法制造的面向场景的专用微系统存在应用范围较窄，且无法进行重复使用等缺陷。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统方案中微系统存在应用范围较窄且无法进行重复使用的问题，提供一种微系统封装方法。

本申请提供一种微系统封装方法，包括：

在基板上集成接口电极和微型器件通用电路；

在所述基板面向所述微型器件通用电路的一侧形成带有至少一个开放腔室的预成型封装体，所述预成型封装体包覆所述微型器件通用电路，且将所述接口电极暴露于所述开放腔室内；

在所述接口电极上集成并封装微型器件。

在其中一个实施例中，所述在所述接口电极上集成并封装微型器件，包括：

根据微系统应用场景选择所述微型器件；

将所述微型器件焊接于所述接口电极；

对所述微型器件进行封装。

在其中一个实施例中，所述对所述微型器件进行封装，包括：

根据所述微型器件的类型以及所述接口电极在所述基板上的位置加工盖板；

采用所述盖板覆盖所述预成型封装体，完成对所述微型器件的封装。

在其中一个实施例中，在基板上集成接口电极和微型器件通用电路之前，包括：

制备包括多个微系统架构的所述基板。

在其中一个实施例中，在根据微系统应用场景选择所述微型器件之前，包括：

将包括多个所述微系统架构的所述基板进行切单处理，得到多个互相独立的所述微系统架构。

在其中一个实施例中，所述对所述微型器件进行封装，包括：

根据每个所述微系统架构中的所述微型器件的类型加工盖板；

采用所述盖板覆盖对应的所述开放腔室，完成对每个所述微系统架构中的所述微型器件的封装。

在其中一个实施例中，所述在基板上集成接口电极和微型器件通用电路，包括：

在所述基板上集成多个所述接口电极，多个所述接口电极呈阵列式分布；

在所述基板面向所述接口电极的一侧集成通用功能电子元器件，形成所述微型器件通用电路。

在其中一个实施例中，所述微型器件为微传感器、微执行器和/或其他asic芯片。

在其中一个实施例中，所述在所述基板面向所述微型器件通用电路的一侧形成带有至少一个开放腔室的预成型封装体，包括：

根据所述接口电极和所述微型器件通用电路在所述基板上的位置，采用精密机加工方法加工带有至少一个所述开放腔室的所述预成型封装体，将所述预成型封装体固定于所述基板面向所述微型器件通用电路的一侧。

在其中一个实施例中，将所述预成型封装体固定于所述基板面向所述微型器件通用电路的一侧，包括：

采用胶接、焊接或其他机械方式将所述预成型封装体固定于所述基板面向所述微型器件通用电路的一侧。

在其中一个实施例中，所述在所述基板面向所述微型器件通用电路的一侧形成带有至少一个开放腔室的预成型封装体，包括：

根据所述接口电极和所述微型器件通用电路在所述基板上的位置，采用围堰填充或注塑灌封方法在所述基板面向所述微型器件通用电路的一侧直接形成带有至少一个所述开放腔室的所述预成型封装体。

本申请提供的微系统封装方法，通过在基板上集成接口电极和微型器件通用电路，并在基板面向微型器件通用电路的一侧形成带有至少一个开放腔室的预成型封装体，可以完成微系统架构的集成。通过预成型封装体包覆微型器件通用电路可以提高上述微系统架构的集成度和可量产性，通过将接口电极暴露于开放腔室内可以提高微系统架构的开放性，为后续在接口电极上集成并封装微型器件提供开放式接口电极，可以实现微型器件的灵活选型和适用场景的扩充。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种微系统封装方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种微系统封装方法得到的微系统结构侧视图；

图3为本申请实施例提供的一种微系统封装方法得到的微系统结构俯视图；

图4为本申请实施例提供的一种微系统封装方法得到的微系统结构二次封装后俯视图；

图5为本申请实施例提供的另一种微系统封装方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

可以理解，现有方法制备的微系统芯片仅针对特定场景，无法对内部封装的微传感器进行二次选型和集成，故存在开放程度低、应用范围窄、灵活性差、原材料利用率低以及技术普及率低等缺陷。当传感器应用场景发生变化时，只能重新设计订制整套微系统，需要耗费大量的物资成本和时间成本。此外，工艺步骤中诸如基板制作、注塑灌封等一些关键环节存在加工门槛高、研发成本高以及加工周期长等缺陷，导致微系统设计投资风险高，限制了感知微系统行业的产品多样性和技术普及率。

现有感知微系统的制备包括微传感器集成、微电子集成以及封装成型这三个主要部分。其中，微电子集成和封装成型具有较为统一的行业标准，而微传感器面对自然界实体对象，种类众多且参数多样，故面向各应用行业时标准不统一。因此，考虑到现有感知微系统依赖于一次成型工艺，微传感器的集成与其他共性部分的集成(包括微电子集成和封装体成型)的工艺耦合关系过紧，导致微传感器过早的封闭在微系统中，缺失开放的微系统封装和加工方案，本申请提供一种微系统封装方法，其可以保持微系统主体(微电子电路和封装体)不变，将微系统对外开放以更换微传感器，从而将微传感器二次集成的机会留给靠近用户的应用开发商，以提高微系统利用效率以及应用灵活性。

请参见图1-图2，本申请提供一种微系统封装方法，包括：

步骤s10，在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30；

步骤s20，在基板10面向微型器件通用电路30的一侧形成带有至少一个开放腔室410的预成型封装体40，预成型封装体40包覆微型器件通用电路30，且将接口电极20暴露于开放腔室410内；

步骤s30，在接口电极20上集成并封装微型器件。

在步骤s10中，基板10为接口电极20和微型器件通用电路30实现内部电气信号互连和内部组件机械固定的载体。采用微系统封装方法制得的微系统内的所有组件均可以由基板10承载，并通过基板10内的信号线(金属走线)实现电气互连。在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30可以便于对微型器件进行二次集成，提高制得的微系统的集成度。接口电极20可以为微型器件通用接口，包括一组或多组金属电极，用于将后续步骤中二次集成的微型器件连接至基板10，并通过基板10与微型器件通用电路30电气互连。微型器件通用电路30为微系统架构100的通用部分，可以包括信号调理、数据处理、无线通信、电源管理等共性微电子电路，从而为二次集成微型器件后的微系统架构提供所需的信号处理、网络适配、电源管理等智能算法，完成微系统架构所需的分析、运算、控制、通信任务。

在步骤s20中，通过在基板10面向微型器件通用电路30的一侧形成预成型封装体40，预成型封装体40包覆微型器件通用电路30，并将接口电极20暴露于开放腔室410内形成开放式的接口电极20，从而形成微系统架构。其中，通过在预成型封装体40上开设通孔并将预成型封装体40覆盖基板10，可以使通孔的一端被基板10封闭，形成开放腔室410，其中开放腔室410可以为半开放式或者全开放式。在本实施例中，通过形成预成型封装体40，可以预埋微型器件通用电路30，使开放腔室410和其它功能部分可以以高密度集成于单封装内，保证了微系统架构的高度集成，从而提高了微系统封装方法制得的微系统的集成度，使微系统的整体尺寸可以达到毫米量级，相比于板级微系统有量级的提升。另外，通过开放腔室410和开放式接口电极20，可以使得采用微系统封装方法形成的微系统架构在出厂后，仍可针对微系统应用场景对所需的微型器件进行二次集成，或者更改二次集成后的微型器件。通过使用预成型封装体40包覆微型器件通用电路30，可以提高微系统封装方法制得的微系统的整体集成度。

可以理解，步骤s10和步骤s20为微系统封装方法中开放式微系统预制成型阶段工艺，可以形成微系统架构。步骤s30为采用步骤s10和步骤s20制得的微系统架构对微型器件进行二次集成阶段工艺，即在完成微系统架构后，在接口电极20上集成并封装所需的微型器件。可以理解，步骤s10和步骤s20的设置可以提高微系统架构的开放性，而微系统架构可以直接交付下游厂商进行微型器件的二次集成，下游厂商仅需要根据终端用户场景需求，选择所需的微型器件集成于开放式微系统架构内，并进行简单的电气连接和封装，即可得到面向终端应用场景的微系统芯片，显著降低了微系统产业链技术门槛、投资风险和参与主体的难度，使微系统技术能够有更快捷的应用和更广泛的推广。相比于传统方案中的微系统封装方法，本申请提供的微系统封装方法形成的微系统可以对微系统架构内部集成的微型器件进行更改，提高了材料利用率以及微系统应用的灵活性。

本申请提供的微系统封装方法，通过在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30，并在基板10面向微型器件通用电路30的一侧形成带有至少一个开放腔室410的预成型封装体40，可以完成微系统架构的集成。通过使预成型封装体40包覆微型器件通用电路30可以提高上述微系统架构的集成度和可量产性，通过将接口电极20暴露于开放腔室410内可以提高微系统架构的开放性，为后续在接口电极20上集成并封装微型器件提供开放式接口电极20，可以实现微型器件的灵活选型和适用场景的扩充。

因此，本申请提供的微系统封装方法可以将现有微系统的一次成型过程拆分为微系统架构的预制成型以及微型器件的二次集成两个阶段，可以使微系统架构集成和微型器件集成两个环节互不影响、独立开展，既可以确保微系统整体的高集成度和可量产性，又可以降低微型器件二次集成的集成难度和微系统产业链中芯片设计、晶圆加工、系统集成、应用开放等上下游环节的技术门槛。本申请提供的微系统封装方法通过集成微系统架构并对微型器件进行二次集成，将微型器件选型的机会留给下游用户，可以提高微系统开发和应用的灵活性，促进深度分工，减少重复生产从而提高资源效率，推动微系统生产资源的优化配置，并扩大微系统的应用范围。

在其中一个实施例中，在接口电极20上集成并封装微型器件，包括：根据微系统应用场景选择微型器件；将微型器件焊接于接口电极20；对微型器件进行封装。在本实施例中，可以面向微系统应用场景的感知需求，并结合开放腔室410以及开放式接口电极20对场景所需的微型器件进行二次集成。在其中一个实施例中，微型器件可以为微传感器、微执行器或其他asic芯片。同时，微型器件在形式上可以为裸晶圆和/或已封装的芯片。根据微系统应用场景选型后的待集成的微型器件可以通过银胶、硅胶或焊锡等材料在开放腔室410内进行机械固定，再通过引线键合、焊锡焊接或自定义转接板等方式实现与基板10上的接口电极20电气连接。可以理解，根据微系统应用场景选择微型器件可以提高微系统封装方法的灵活性，扩大制得的微系统的应用范围。

在其中一个实施例中，对微型器件进行封装，包括：根据微型器件的类型以及接口电极20在基板10上的位置加工盖板50；采用盖板50覆盖预成型封装体40，完成对微型器件的封装。在本实施例中，可以根据微型器件的类型选择加工合适的盖板50，例如可以根据待集成的微型器件的类型选择在盖板50上开设有通孔或窗口，或者选择可以对开放腔室410密封的平板。完成盖板50加工后，采用盖板50完全覆盖预成型封装体40，可以实现对整个预成型封装体40的保护，延长微系统封装方法制得的微系统的使用寿命。可以理解，可以通过胶粘或平行缝焊等方法，将盖板50紧固于预成型封装体40上表面，并覆盖开放腔室410及其内部集成的微型器件。采用盖板50对微型器件进行封装后，即可完成面向某个应用场景的微传感器二次集成，得到最终的微系统芯片。

在其中一个实施例中，在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30之前，包括：制备包括多个微系统架构的基板10。在本实施例中，基板10可以由板材、信号线、焊盘电极以及必要的介质层、阻焊层等组成。在其中一个实施例中，基板10的材料可以为fr4或bt树脂板材，也可以为其他聚合物或金属或陶瓷材料，信号线和焊盘电极的材料可以为铜箔。此外，可以在焊盘电极表面沉积一层金材料或进行其他必要处理，可以便于后续工艺中的引线键合。在其中一个实施例中，包括多个微系统架构的基板10可以为拼版，即每片基板10上可以有多个重复的微系统架构，用于同时制备多个相同的微系统架构或完整的微系统芯片。

在其中一个实施例中，在根据微系统应用场景选择微型器件之前，包括：将包括多个微系统架构的基板10进行切单处理，得到多个互相独立的微系统架构。在本实施例中，可以将带有多个重复微系统架构的基板10连同其上的预成型封装体40按照独立微系统架构进行切单操作，得到相互独立的多个开放式微系统架构。随后，可以根据微系统应用场景需要为每个微系统架构的开放腔室410配备所需的盖板50，即每个微系统架构均可以形成一个可以交付的开放式微系统芯片产品，其中不同的微系统架构之间的盖板50可以相同，也可以不同。可以理解，上述步骤的设置可以在批量制造微系统架构时简化流程，从而提高微系统封装方法的效率，扩大微系统封装方法的应用范围。

在其中一个实施例中，对微型器件进行封装，包括：根据每个微系统架构中的微型器件的类型加工盖板50；采用盖板50覆盖对应的开放腔室410，完成对每个微系统架构中的微型器件的封装。在本实施例中，盖板50可以仅覆盖开放腔室410，以实现对开放腔室410中集成的微型器件的封装。可以理解，由于盖板50无需覆盖整个预成型封装体40，可以在特定应用场景(例如环境良好)下简化盖板50的加工流程，节约盖板50材料。

在其中一个实施例中，在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30，包括：在基板10上集成多个接口电极20，多个接口电极20呈阵列式分布；在基板10面向接口电极20的一侧集成通用功能电子元器件，形成微型器件通用电路30。在本实施例中，在基板10上集成通用功能电子元器件，这些电子元器件可以为裸晶圆或已封装的元器件。在其中一个实施例中，通用功能电子元器件可以为用于模拟信号调理、数字信号处理、无线通信、电源管理、对外接口所需的专用集成电路芯片等有源元件，以及电阻、电容和电感等无源元件。可以理解，对于已封装的元器件，可以采用自动焊接进行贴装，如回流焊或波峰焊。对于裸晶圆，可以采用引线键合等方法进行集成。

在其中一个实施例中，微型器件为微传感器、微执行器和/或其他asic芯片。在本实施例中，采用微系统封装方法进行二次集成的微传感器可以包括裸晶圆微传感器610、已封装微传感器620和/或自定义转接板微传感器630。其中，裸晶圆微传感器610可以采用引线640键合进行集成，已封装微传感器620可以采用焊锡贴装进行集成，自定义转接板微传感器630可以通过自定义设计的转接板经过引线键合、焊锡贴装或导电银浆进行集成。当然，上述各种微传感器也可以根据实际情况采用其他常见的连接方法进行集成，本申请对此不作具体限制。

在其中一个实施例中，在基板10面向微型器件通用电路30的一侧形成带有至少一个开放腔室410的预成型封装体40，包括：根据接口电极20和微型器件通用电路30在基板10上的位置，采用精密机加工方法加工带有至少一个开放腔室410的预成型封装体40，将预成型封装体40固定于基板10面向微型器件通用电路30的一侧。在其中一个实施例中，将预成型封装体40固定于基板10面向微型器件通用电路30的一侧，包括：采用胶接、焊接或其他机械方式将预成型封装体40固定于基板10面向微型器件通用电路30的一侧。在本实施例中，通过采用精密机加工方法加工预成型封装体40，可以实现对精度需求高以及复杂程度高的预成型封装体40的大批量加工，可以扩大微系统封装方法的应用范围。

在其中一个实施例中，在基板10面向微型器件通用电路30的一侧形成带有至少一个开放腔室410的预成型封装体40，包括：根据接口电极20和微型器件通用电路30在基板10上的位置，采用围堰填充或注塑灌封方法在基板10面向微型器件通用电路30的一侧直接形成带有至少一个开放腔室410的预成型封装体40。

请参见图2-图4，在其中一个实施例中，通过采用上述微系统封装方法中的微系统架构的预制成型以及微型器件的二次集成，可以得到完整的微系统封装结构。其中，封装结构包括预先成型的开放式微系统架构以及采用开放式微系统架构完成微型器件二次集成的完整封装结构。具体结构如下：

在预先成型的开放式微系统架构中，微系统的基板10位于最下方，为预埋有微系统所需信号线并承载微系统各功能组件的公共底板。开放式接口电极20可以位于基板10的上表面，是与基板10一体成型的一组或多组预留的金属电极阵列，可以用于接入微型器件。预埋的微型器件通用功能电路30可以贴装于基板10的上表面，且在空间上避开开放式接口电极20，其中微型器件通用功能电路30可以包括模拟调理电路、数字处理电路、无线通信电路、电源管理电路等通用微电子电路。预成型封装体40覆盖于基板10上侧，且包覆微型器件通用功能电路30，并在空间结构上通过预成型封装体40开设的开放腔室410暴露出开放式接口电极20，即开放腔室410位于开放式接口电极20的上方，可以为贯通的腔体。

在微型器件二次集成后得到的微系统中，开放腔室410用于二次集成微型器件，被二次集成的微型器件可以直接与位于开放腔室410下方的开放式接口电极20相连。盖板50可以为开放腔室410内所集成的微型器件配套的平板，位于预成型封装体40的上表面，其可以保护集成的微型器件。其中，盖板50可以通过胶粘、焊接等机械方式与预成型封装体40紧固相连。

可以理解，本申请提供的微系统封装方法制得的微系统封装结构，具备预埋的微型器件通用电路30和具有开放腔室410的预成型封装体40，其中预成型封装体40可以保护微型器件通用电路30，而预成型封装体40上的开放腔室410、接口电极20以及多样的腔室盖板50可以用于灵活实现各类微型器件或其他应用相关器件的二次集成。需要说明的是，上述实施例中的微系统封装结构以及二次集成后的封装结构仅用于示意，不构成对本申请的限制。因此，类似拓扑的开放式微系统封装结构均在本专利的保护范围内。

结合上述开放式微系统的封装结构、加工工艺以及二次集成微型器件，本申请提供三个更加详细的实施例。

实施例一：精密机加工开放式微系统及其对力学微传感器二次集成的结构和工艺。

请一并参见图2-图3，对本实施例中开放式微系统预制成型的具体结构进行说明。其中，基板10可以为尺寸为10mm×10mm×0.8mm的fr4印制电路板，其上表面一体成型的开放式接口电极20为两组电极阵列，每组阵列分布在4mm×4mm的面积上，各包含5个0.8mm×0.5mm的表面沉金铜焊盘，沉金厚度为2微米。微型器件通用电路30可以为ad8235差分仪表放大器、cc1350无线微控制器、rt9078电源管理芯片和若干0201封装电阻、电容、电感组成的通用电路，占用8mm×4mm的面积，与开放式接口电极20不重叠。预成型封装体40可以为固定在基板10上的金属材质的封装体，尺寸为10mm×10mm×2mm。开放腔室410是在预成型封装体40上通过精密机加工得到的8mm×8mm×2mm的通透腔体，当预成型封装体40固定在基板10上以后，开放式接口电极20和微型器件通用电路30可以通过开放腔室410裸露出来。盖板50可以为带有1个通孔的金属平板，尺寸为10mm×10mm×0.2mm。

请一并参见图4，微传感器裸晶圆610可以为1枚0.9mm×0.9mm×0.6mm的压力微传感器裸晶圆，位于8mm×8mm×2mm开放腔室410的一个4mm×4mm开放式接口电极20区域上表面，用于测量0～700kpa的轿车轮胎内部气压；自定义转接板微传感器630可以为3mm×3.25mm×1.06mm的已封装加速度微传感器，位于开放腔室410的另一个4mm×4mm开放式接口电极20区域上表面，用于测量±200g范围的轮胎加速度。完成微传感器集成后，可以得到面向胎压监测场景的胎压感知微系统芯片，尺寸为10mm×10mm×3mm。

请一并参见图5，本实施例制备面向胎压监测场景的胎压感知微系统芯片的工艺流程为：

步骤s1，基板10制备。采用fr4板材制备微系统基板10，信号线和焊盘电极可以选用铜箔材料，焊盘电极沉积2微米厚度的金材料。为提高产量，每块fr4板材尺寸可以为100mm×100mm，可以包括100片重复的10mm×10mm微系统架构。

步骤s2，在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30。采用标准自动贴装焊接工艺将所需的差分仪表放大器、无线微控制器、电源管理芯片和电阻、电容、电感等组成的微型器件通用电路30贴装在微系统基板10上，同时将接口电极20集成于基板10。

步骤s3，加工预成型封装体40。采用精密机加工工艺制作出符合要求的10mm×10mm×2mm预成型封装体40。预成型封装体40和基板10之间可以通过标准自动贴装焊接工艺进行紧固。

步骤s4，微系统芯片切单。将带有100个重复微系统架构的基板10连同其上已紧固的预成型封装体40按照独立的10mm×10mm微系统架构进行切单操作，并为每个微系统架构配备1个带有通孔的金属盖板50。至此步骤，已完成开放式微系统芯片的预制成型，可以进一步销售给有需求的不同厂商，降低这些厂商开发特定场景微系统产品的难度，提高微系统产品的多样性。

步骤s5，微传感器二次集成。面向胎压监测场景感知需求，在开放腔室410内利用自定义转接板通过标准焊接工艺集成加速度微传感器，再利用硅胶和引线键合工艺将压力微传感器晶圆集成压力微传感器晶圆。

步骤s6，感知微系统盖板成品。利用标准平行缝焊工艺，将带有通孔的盖板50紧固在预成型封装体40的上表面，覆盖开放腔室410内部的全部元器件。至此步骤，完成面向胎压监测场景的力学微传感器二次集成，得到了最终的胎压监测感知微系统芯片，具备与专用胎压监测微系统芯片可比拟的高集成度，同时具有更强的开放性和灵活性。

实施例二：围堰填充开放式微系统及其对磁强微传感器二次集成的结构和工艺。

请一并参见图2-图3，对本实施例中开放式微系统预制成型的具体结构进行说明。其中，基板10可以为12mm×12mm×0.5mm的高密度bt树脂基板，开放式接口电极20可以为位于基板10上表面且与基板10一体成型的一组电极阵列，分布在9.8mm×4.9mm的面积上，共包含27个0.8mm×0.5mm表面镀金的铜焊盘，镀金层厚度为2微米。微型器件通用电路30可以为位于基板10上表面且由ad8235差分仪表放大器、cc1350无线微控制器、rt9078电源管理芯片和若干0201封装电阻、电容、电感组成的通用电路，共占用基板9.8mm×4.9mm的面积，且与开放式接口电极20不重叠。预成型封装体40是利用精密点胶围堰填充工艺固定在基板10上的封装体，尺寸为12mm×12mm×1.5mm。开放腔室410是在预成型封装体40在围堰填充过程中预留出的9.8mm×4.9mm×1.5mm的通透腔体，开放式接口电极20和微型器件通用电路30可以通过此腔体裸露出来。盖板50可以为无通孔的bt树脂平板，尺寸为12mm×12mm×0.3mm。

请一并参见图4，已封装微传感器620可以为2枚尺寸为2.95mm×2.8mm×1.45mm的sot-23封装的磁强微传感器，位于9.8mm×4.9mm×1.5mm开放腔室410的开放式接口电极20上表面，且敏感轴正交，用于测量x轴方向和y轴方向的磁场强度。完成微传感器集成后，可以得到面向输电安全场景的非接触式漏电感知微系统芯片，尺寸为12mm×12mm×2.3mm。

请一并参见图5，本实施例中制备面向输电安全场景的非接触式漏电感知微系统芯片的工艺流程为：

步骤s1，基板10制备。采用bt树脂板材制备高密度微系统基板10，信号线和焊盘电极选铜箔材料，焊盘电极沉积3微米厚度的金材料。为提高产量，每块bt板材尺寸可以为120mm×120mm，可以包含100片重复的12mm×12mm微系统架构。

步骤s2，在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30。采用标准自动贴装焊接工艺将所需的差分仪表放大器、无线微控制器、电源管理芯片和电阻、电容、电感等组成的微型器件通用电路30贴装在微系统基板10上。

步骤s3，加工预成型封装体40。采用精密点胶围堰填充工艺在基板10上直接制作出符合要求的12mm×12mm×1.5mm预成型封装体40。

步骤s4，微系统芯片切单。将带有100个重复微系统架构的基板10连同其上已围堰填充成型的预成型封装体40按照独立的12mm×12mm微系统架构进行切单操作，并为每个微系统架构配备1个密闭的bt树脂盖板。至此步骤，已完成开放式微系统芯片的预制成型，可以进一步销售给有需求的不同厂商，降低这些厂商开发特定场景微系统产品的难度，提高微系统产品的多样性。

步骤s5，微传感器二次集成。面向输电安全场景感知需求，在开放腔室410内利用标准焊接工艺直接集成磁强微传感器。

步骤s6，感知微系统盖板成品。利用胶粘方法，将密闭的盖板50紧固在围堰填充预成型封装体40的上表面，覆盖住开放腔室410内部的全部微传感器。至此步骤，完成面向漏电监测场景的磁强微传感器二次集成，得到了最终的漏电感知微系统芯片，具备高集成度、开放性和灵活性。

实施例三：注塑灌封开放式微系统及其对气湿敏微传感器二次集成的结构和工艺。

请一并参见图2-图3，对本实施例中开放式微系统预制成型的具体结构进行说明。基板10可以为15mm×15mm×0.5mm的高密度bt树脂基板，开放式接口电极20可以位于基板10上表面且与基板10一体成型的五组电极阵列，分布在12.8mm×6.4mm的面积上，共包含30个0.5mm×0.5mm表面镀金的铜焊盘，镀金层厚度为3微米。微型器件通用电路30可以为位于基板10上表面且由tlv9064四通道运放、cc1350无线微控制器、tps61099电源管理芯片和若干0201封装电阻、电容、电感组成的通用电路，共占用基板12.8mm×6.4mm的面积，且与开放式接口电极20不重叠。预成型封装体40可以为利用注塑灌封工艺固定在基板10上的bt塑封料封装体，尺寸为15mm×15mm×2mm。开放腔室410可以为在预成型封装体40在注塑过程中预留出的12.8mm×6.4mm×2mm的通透腔体，开放式接口电极20和微型器件通用电路30可以通过此腔体裸露出来。盖板50可以为带有小尺寸透气孔阵列的bt树脂平板，尺寸为15mm×15mm×0.3mm。

请一并参见图4，微传感器裸晶圆610可以为4枚尺寸为2mm×2mm×0.5mm的气体微传感器，位于12.8mm×6.4mm×2mm开放腔室410的开放式接口电极20上表面，用于测量4种不同的气体响应曲线，已封装微传感器620可以为1枚尺寸为3mm×3mm×1.1mm的温湿度微传感器，用于测量环境中的温度和湿度。完成微传感器集成后，成为面向空间质量场景的气湿敏感知微系统芯片，尺寸为15mm×15mm×2.8mm。

请一并参见图5，制备面向空间质量场景的气湿敏感知微系统芯片的工艺流程为：

步骤s1，基板10制备。采用bt树脂板材制备高密度微系统基板，信号线和焊盘电极选铜箔材料，焊盘电极沉积3微米厚度的金材料。为提高产量，每块bt板材尺寸可以为150mm×150mm，可以包含100片重复的15mm×15mm微系统架构。

步骤s2，在基板10上集成接口电极20和微型器件通用电路30。采用标准自动贴装焊接工艺将所需的多通道运放、无线微控制器、电源管理芯片和电阻、电容、电感等组成的微型器件通用电路30贴装在微系统基板10上。

步骤s3，加工预成型封装体40。采用标准注塑灌封工艺在基板10上直接制作出符合要求的15mm×15mm×2mm开放式bt塑封料预成型封装体40。

步骤s4，微系统芯片切单。将带有100个重复微系统架构的基板10连同其上已注塑成型的封装体按照独立的15mm×15mm微系统架构进行切单操作，并为每个微系统架构配备1带有透气孔阵列的bt树脂盖板50。至此步骤，已完成开放式微系统芯片的预制成型，可以进一步销售给有需求的不同厂商，降低这些厂商开发特定场景微系统产品的难度，提高微系统产品的多样性。

步骤s5，微传感器二次集成。面向空气质量场景感知需求，在开放腔室410内利用标准焊接工艺直接集成已封装的温湿度微传感器，利用银胶和引线键合集成气体微传感器晶圆。

步骤s6，感知微系统盖板成品。利用胶粘方法，将带有透气孔的盖板50紧固在bt塑封料封装体的上表面，覆盖住开放腔室410内部的全部微传感器。至此步骤，完成面向空气质量监测场景的气湿敏微传感器二次集成，得到了最终的空气质量感知微系统芯片，具备高集成度、封装开放性和场景灵活性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。