一种压力模块及其制作方法与流程

本发明实施例涉及半导体芯片封装的技术领域，尤其涉及一种压力模块及其制作方法。

背景技术：

微机电技术(micro-electro-mechanicalsystems,简称mems)，是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工艺技术，它的操作范围在微米范围内。mems是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于传统的机械，他们的尺寸更小，最大的不超过一厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit,简称asic)，在集成电路界被认为是一种专门目的而设计的集成电路。

mems芯片与asic芯片的一提封装的封装结构开辟了一个全新的技术领域与产业，基于封装结构制作的微传感器等在人们所能接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

现有技术中，一般的传感器模块中的mems芯片与asic芯片的封装结构是直接将二者相对通过胶层贴合固定或焊接固定，如此，传感器模块在使用过程中，会出现芯片密封泄露的情况，尤其在大工作压力的情况下，容易出现mems芯片损坏的情况，mems芯片无法承受大压力导致键合脱落，并会伴随信号中断的可能性，影响系统的可靠性，且后续维修成本过高。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种压力模块及其制作方法，以提高芯片的受压能力及系统的稳定性，降低传感器模块制造成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种压力模块，包括：

线路基板，所述线路基板的第一表面设置有进气孔以及多个第一焊盘；

mems芯片，所述mems芯片绑定于所述线路基板中与所述第一表面相对的第二表面上，且覆盖所述进气孔，所述mems芯片与所述第一焊盘电连接；

asic芯片，所述asic芯片绑定于所述线路基板的所述第二表面上，所述asic芯片与所述mems芯片电连接；

第一封装电路板，所述第一封装电路板为环形，所述第一封装电路板位于所述线路基板的所述第二表面上，且围绕所述mems芯片和所述asic芯片设置；

灌封胶，所述灌封胶填充于所述第一封装电路板的内侧，且包覆所述mems芯片和所述asic芯片；

第二封装电路板，所述第二封装电路板位于所述第一封装电路板远离所述线路基板的一侧，所述第二封装电路板远离所述线路基板的一侧表面上设置有多个第二焊盘，所述第二焊盘与所述asic芯片电连接；

其中，所述进气孔用于作用力从背部进气方向进入，通过所述进气孔上方的mems芯片使所述mems芯片受力发生变化，产生压力信号，所述asic芯片将所述压力信号放大处理且将所述压力信号转换为电压信号后传输至外部电路。

可选的，该压力模块还包括侧面引线，所述第一焊盘与所述第二焊盘一一对应，所述第一焊盘与对应所述第二焊盘通过所述侧面引线电连接；

所述线路基板上的互连线路与所述侧面引线电连接。

可选的，所述第二封装电路板设置有多个第二焊盘的表面上还设置有多个引出电极，所述引出电极与所述第二焊盘一一对应电连接，所述引出电极用于输出测试信号。

可选的，所述线路基板和所述第一封装电路板、所述第二封装电路板的衬底材料均为陶瓷或者玻璃。

可选的，所述第二封装电路板与所述第一封装电路板通过环氧胶粘合，所述第一封装电路板与所述线路基板通过环氧胶粘合。

可选的，所述灌封胶的材料为环氧树脂、有机硅树脂或聚氨酯。

第二方面，本发明实施例还提供了一种压力模块的制作方法，所述封装方法包括：

提供线路基板，所述线路基板的第一表面设置有进气孔以及多个第一焊盘；

在所述第一表面上绑定mems芯片，所述mems芯片覆盖所述进气孔，且与所述第一焊盘电连接；

在所述第一表面上绑定asic芯片，所述asic芯片与所述mems芯片电连接；

在所述第二表面上贴附第一封装电路板，所述第一封装电路板为环形，且围绕所述mems芯片和所述asic芯片设置；

采用点胶工艺在所述第一封装电路板的内侧填充灌封胶，所述灌封胶包覆所述mems芯片和所述asic芯片；

在所述第一封装电路板远离所述线路基板的一侧贴附第二封装电路板，所述第二封装电路板远离所述线路基板的一侧表面上设置有多个第二焊盘，所述第二焊盘与所述asic芯片电连接；

其中，所述进气孔用于作用力从背部进气方向进入，通过所述进气孔上方的mems芯片使所述mems芯片受力发生变化，产生压力信号，所述asic芯片将所述压力信号放大处理且将所述压力信号转换为电压信号后传输至外部电路。

可选的，压力模块的制作方法还包括：在所述线路基板、所述第一封装电路板以及所述第二封装电路板的侧壁上形成侧面引线，所述第一焊盘与所述第二焊盘一一对应，所述第一焊盘与对应所述第二焊盘通过所述侧面引线电连接；所述线路基板上的互连线路与所述侧面引线电连接。

可选的，采用点胶工艺在所述第一封装电路板的内侧填充灌封胶之后，还包括：在所述第二封装电路板设置有多个第二焊盘的表面上形成多个引出电极，所述引出电极与所述第二焊盘一一对应电连接，所述引出电极用于输出测试信号。

可选的，在所述第二封装电路板设置有多个第二焊盘的表面上形成多个引出电极包括：

采用电镀工艺在所述第二封装电路板设置有多个第二焊盘的表面上形成多个引出电极。

本发明实施例提供的压力模块包括线路基板、mems芯片、asic芯片、第一封装电路板、灌封胶、第二封装电路板，其中，线路基板的第一表面设置有进气孔以及多个第一焊盘，mems芯片绑定于线路基板中与第一表面相对的第二表面上，且覆盖进气孔，mems芯片与第一焊盘电连接，asic芯片绑定于线路基板的第二表面上，asic芯片与mems芯片电连接，第一封装电路板为环形，第一封装电路板位于线路基板的第二表面上，且围绕mems芯片和asic芯片设置，灌封胶填充于第一封装电路板的内侧，且包覆mems芯片和asic芯片，第二封装电路板位于第一封装电路板远离线路基板的一侧，第二封装电路板远离线路基板的一侧表面上设置有多个第二焊盘，第二焊盘与asic芯片电连接，其中，进气孔用于作用力从背部进气方向进入，通过进气孔上方的mems芯片使mems芯片受力发生变化，产生压力信号，asic芯片将压力信号放大处理且将压力信号转换为电压信号后传输至外部电路，便于客户端获取测试信号，将mems芯片和asic芯片融合在一起设置于线路基板、第一封装电路板与第二封装电路板构成的腔体内，并采用灌封胶填充，实现芯片密封不泄露的目的，并且可以确保在大压力下，mems芯片和asic芯片无损坏且键合处不脱落，提高整个结构紧凑性，另外，mems芯片和asic芯片只做感压元件，提高了产品的可靠性和稳定性，降低了压力模块的成本和可制造装配成本，实现大规模自动化生产。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的一种压力模块的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种压力模块的侧视图；

图3为本发明实施例提供的一种压力模块的仰视图；

图4为沿图3中虚线ab的一种剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种压力模块的俯视图；

图6为本发明实施例提供的一种压力模块的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

图1为本发明实施例提供的一种压力模块的结构示意图。如图1所示，该压力模块包括：线路基板110、mems芯片120、asic芯片130、第一封装电路板140、灌封胶150、第二封装电路板160，其中，线路基板110的第一表面s1设置有进气孔170以及多个第一焊盘180，mems芯片120绑定于线路基板110中与第一表面s1相对的第二表面s2上，且覆盖进气孔170，mems芯片120与第一焊盘180电连接，asic芯片130绑定于线路基板110的第二表面s2上，asic芯片130与mems芯片120电连接，第一封装电路板140为环形，第一封装电路板140位于线路基板110的第二表面s2上，且围绕mems芯片120和asic芯片130设置，灌封胶150填充于第一封装电路板140的内侧，且包覆mems芯片120和asic芯片130，第二封装电路板160位于第一封装电路板140远离线路基板110的一侧，第二封装电路板160远离线路基板110的一侧表面上设置有多个第二焊盘190，第二焊盘190与asic芯片130电连接，其中，进气孔170用于作用力从背部进气方向进入，通过进气孔170上方的mems芯片120使mems芯片120受力发生变化，产生压力信号，asic芯片130将压力信号放大处理且将压力信号转换为电压信号后传输至外部电路。

其中，mems芯片的尺寸一般为几毫米甚至更小，是一个独立的智能系统。在工业上，单颗mems芯片120在封装机械传感器时，通过集成asic芯片130，控制mems芯片120以及转换模拟量为数字量输出。

需要说明的是，mems芯片120位于线路基板110的第二表面s2且覆盖进气孔170，为了确保作用力从进气孔170的进气方向进入后完全作用在mems芯片120上，使mems芯片120的背腔受力发生变化，将进气孔170孔径的大小设置为小于mems芯片120背腔的长度，即mems芯片120需完全覆盖住进气孔170，此外，为了确保作用力作用在mems芯片上的精确度，进气孔170的孔径不能太小，在压力模块制作过程中，其具体孔径大小由设计人员根据所需条件设计。

具体的，在本实施例中，第一封装电路板140在线路基板110的第二表面s2上呈环形结构，在将灌封胶150填充于第一封装电路板140内侧之前，将第一封装电路板140粘合在线路基板110的第二表面s2，可以更好地将灌封胶150注入到mems芯片120和asic芯片130上，不会造成泄漏的情况，在灌封胶150的保护下，一方面，mems芯片120和asic芯片130不会受到外界的影响，另一方面，可以使mems芯片120和asic芯片130紧密贴附，提高在作用力作用时的受压能力。在第一封装电路板140远离线路基板110的一侧设置第二封装电路板160后，使第一封装电路板140和第二封装电路板160粘合，完成对整个压力模块的封装。当进气孔170中有作用力从进气方向作用时，mems芯片120的背腔受力发生变化，其中，mems芯片120背腔受力发生变化后会导致mems芯片120感应膜发生变化，进而导致芯片内部阻值发生变化，由于mems芯片120本身体积微小，其内部信号变化一般为毫伏级别，与mems芯片120电连接的asic芯片130接收到发生变化的压力信号后将其放大处理，并转换为电压信号后通过与asic芯片130电连接的第二焊盘190输出至外部电路。

本实施例提供压力模块，包括：线路基板、mems芯片、asic芯片、第一封装电路板、灌封胶、第二封装电路板，其中，线路基板的第一表面设置有进气孔以及多个第一焊盘，mems芯片绑定于线路基板中与第一表面相对的第二表面上，且覆盖进气孔，mems芯片与第一焊盘电连接，asic芯片绑定于线路基板的第二表面上，asic芯片与mems芯片电连接，第一封装电路板为环形，第一封装电路板位于线路基板的第二表面上，且围绕mems芯片和asic芯片设置，灌封胶填充于第一封装电路板的内侧，且包覆mems芯片和asic芯片，第二封装电路板位于第一封装电路板远离线路基板的一侧，第二封装电路板远离线路基板的一侧表面上设置有多个第二焊盘，第二焊盘与asic芯片电连接，其中，进气孔用于作用力从背部进气方向进入，通过进气孔上方的mems芯片使mems芯片受力发生变化，产生压力信号，asic芯片将压力信号放大处理且将压力信号转换为电压信号后传输至外部电路，便于客户端获取测试信号，将mems芯片和asic芯片融合在一起设置于线路基板、第一封装电路板与第二封装电路板构成的腔体内，并采用灌封胶填充，实现芯片密封不泄露的目的，并且可以确保在大压力下，mems芯片和asic芯片无损坏且键合处不脱落，提高整个结构紧凑性，另外，mems芯片和asic芯片只做感压元件，提高了产品的可靠性和稳定性，降低了压力模块的成本和可制造装配成本，实现大规模自动化生产。

可选的，图2为本发明实施例提供的一种压力模块的侧视图。如图2所示，该压力模块还包括侧面引线210，第一焊盘220与第二焊盘230一一对应，第一焊盘220与对应第二焊盘230通过侧面引线210电连接，图3为本发明实施例提供的一种压力模块的仰视图。图4为沿图3中虚线ab的一种剖面结构示意图。如图4所示，线路基板上的互连线路410与侧面引线420电连接。

其中，参考图2，侧面引线210绑定在压力模块的左侧和右侧。

具体的，继续参见图3，在线路基板310上设置有多个第一焊盘320，使第一焊盘320与压力模块中的mems芯片电性连接，当作用力从进气孔330的进气方向作用时，使mems芯片背腔受力发生变化，产生压力信号。

继续参见图4，与mems芯片电性连接的asic芯片将该压力信号放大处理并且通过互连线路410传输至压力模块的侧面引线420上，在信号的引入下，传输到第二封装电路板430上表面的第二焊盘440，第二焊盘440可与外部电路连接，示例性的，客户可以利用焊接盘作为第二道焊接工序接入到待工作系统中，实现整个压力模块的工作循环。

可选的，图5为本发明实施例提供的一种压力模块的俯视图。如图5所示，在第二封装电路板510上设置有多个第二焊盘520，使多个第二焊盘520与压力模块中的asic芯片电性连接，在多个第二焊盘520的表面上还设置有多个引出电极530，引出电极530与第二焊盘520一一对应电连接，引出电极530用于输出测试信号。

需要说明的是，第二封装电路板510作为整个模块最外层的封装电路板，其上设置多个引出电极530便于输出信号，在本实施例中，引出电极530的长度不做限定，只要在允许客户能够接入到待测系统的范围内即可，参照图3，引出电极530的形状可以为矩形，也可以为圆形或其他形状，只要在第二焊盘520上设置突出即可。

可选的，线路基板和第一封装电路板、第二封装电路板的衬底材料均为陶瓷或者玻璃。

需要说明的是，由于线路基板上设置有互连线路与压力模块的侧面引线电连接，类似的，第一封装电路板和第二封装电路板上也设置有传输信号的电路线，因此，在本实施例中，线路基板和第一封装电路板、第二封装电路板的衬底为除去该互连线路或电路线之外的部分结构，该部分结构的材质可以为陶瓷或者玻璃，可以起到电性绝缘的作用。

可选的，第二封装电路板与第一封装电路板通过环氧胶粘合，第一封装电路板与线路基板通过环氧胶粘合。

其中，环氧胶是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧、粘附力强的优良绝缘材料。在本实施例中，第一封装电路板通过环氧胶粘合在线路基板的第二表面，第一封装电路板远离线路基板的一侧设置第二封装电路板后，使第一封装电路板和第二封装电路板通过环氧胶粘合，据此，可以更好地确保灌封胶注入到mems芯片和asic芯片上，不会造成芯片的晶元泄露，确保整个压力模块的密封性能。

可选的，灌封胶的材料为环氧树脂、有机硅树脂或聚氨酯。

其中，灌封胶常用于电子元器件的灌封，在本实施例中，灌封胶在固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、密封、耐温的作用，并且在灌封前是液体，使用方便，且成本较低。

图6为本发明实施例提供的一种压力模块的制作方法的流程示意图。如图6所示，该制作方法具体包括如下步骤：

s610、提供线路基板，线路基板的第一表面设置有进气孔以及多个第一焊盘。

其中，采用钻孔工艺在线路基板的第一表面形成一进气孔，使进气孔位于mems芯片正下方，确保当作用力沿进气方向作用时，mems芯片背腔受力，与mems芯片集成一体的asic芯片更好地处理信号。

s620、在第一表面上绑定mems芯片，mems芯片覆盖进气孔，且与第一焊盘电连接。

s630、在第一表面上绑定asic芯片，asic芯片与mems芯片电连接。

s640、在第二表面上贴附第一封装电路板，第一封装电路板为环形，且围绕mems芯片和asic芯片设置。

s650、采用点胶工艺在第一封装电路板的内侧填充灌封胶，灌封胶包覆mems芯片和asic芯片。

其中，点胶工艺在工业生产中常用的置胶工艺，在集成电路、印刷电路板、机械部件密封等领域实现对产品工艺的灌注和点滴，尤其利用自动化点胶工艺可以提高点胶灵活性和点胶速度，且点胶工艺简单可靠，结构紧凑，能够使mems芯片和asic芯片紧紧固定住，使mems芯片和asic芯片融合在一起设置于线路基板、第一封装电路板与第二封装电路板构成的腔体内，并采用灌封胶填充，实现芯片密封不泄露的目的，并且可以确保在大压力下，mems芯片和asic芯片无损坏且键合处不脱落，提高整个结构紧凑性。

s360、在第一封装电路板远离线路基板的一侧贴附第二封装电路板，第二封装电路板远离线路基板的一侧表面上设置有多个第二焊盘，第二焊盘与asic芯片电连接。

其中，进气孔用于作用力从背部进气方向进入，通过进气孔上方的mems芯片使mems芯片受力发生变化，产生压力信号，asic芯片将压力信号放大处理且将压力信号转换为电压信号后传输至外部电路。

本实施例提供的技术方案，通过提供线路基板，线路基板的第一表面设置有进气孔以及多个第一焊盘，在第一表面上绑定mems芯片，mems芯片覆盖进气孔，且与第一焊盘电连接，在第一表面上绑定asic芯片，asic芯片与mems芯片电连接，在第二表面上贴附第一封装电路板，第一封装电路板为环形，且围绕mems芯片和asic芯片设置，采用点胶工艺在第一封装电路板的内侧填充灌封胶，灌封胶包覆mems芯片和asic芯片，在第一封装电路板远离所述线路基板的一侧贴附第二封装电路板，第二封装电路板远离线路基板的一侧表面上设置有多个第二焊盘，第二焊盘与asic芯片电连接，其中，进气孔用于作用力从背部进气方向进入，通过进气孔上方的mems芯片使mems芯片受力发生变化，产生压力信号，asic芯片将压力信号放大处理且将压力信号转换为电压信号后传输至外部电路，便于客户端获取测试信号，将mems芯片和asic芯片融合在一起设置于线路基板、第一封装电路板与第二封装电路板构成的腔体内，并采用灌封胶填充，实现芯片密封不泄露的目的，并且可以确保在大压力下，mems芯片和asic芯片无损坏且键合处不脱落，提高整个结构紧凑性，另外，mems芯片和asic芯片只做感压元件，提高了产品的可靠性和稳定性，降低了压力模块的成本和可制造装配成本，实现大规模自动化生产。

可选的，在上述实施例的基础上，在线路基板、第一封装电路板以及第二封装电路板的侧壁上形成侧面引线，第一焊盘与第二焊盘一一对应，第一焊盘与对应第二焊盘通过所述侧面引线电连接，线路基板上的互连线路与所述侧面引线电连接。

具体的，在本实施例中，在线路基板、第一封装电路板以及第二封装电路板的侧壁上设置侧面引线的方式可以有很多种，例如，可以通过电镀工艺，将引线直接焊接在线路基板、第一封装电路板或第二封装电路板的左侧和右侧，也可以直接将引线绑定在线路基板、第一封装电路板或第二封装电路板的左侧和右侧，只要起到信号的传输作用即可，此处不做限定。

可选的，采用点胶工艺在第一封装电路板的内侧填充灌封胶之后，还包括：在第二封装电路板设置有多个第二焊盘的表面上形成多个引出电极，引出电极与第二焊盘一一对应电连接，引出电极用于输出测试信号。

需要说明的是，在第二焊盘的表面设置多个引出电极时，引出电极的长度不做限定，只要在允许客户能够接入到待测系统的范围内即可

可选的，在第二封装电路板设置有多个第二焊盘的表面上形成多个引出电极包括：采用电镀工艺在第二封装电路板设置有多个第二焊盘的表面上形成多个引出电极。

其中，利用电镀工艺可简化在第二焊盘表面形成多个引出电极的工艺流程，在形成多个引出电极后，客户可以利用焊接盘等作为第二道焊接工序接入到待工作系统中，实现整个压力模块的工作循环。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。