一种压力传感器芯片的封装结构及其封装方法与流程

一种压力传感器芯片的封装结构及其封装方法1.本发明涉及多芯片封装技术领域，特别是指一种压力传感器芯片的封装结构及其封装方法。背景技术：2.mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)。mems芯片就是用半导体技术在硅片上制造电子机械系统，这个机械系统可以把外界的物理、化学信号转换成电信号。mems被认为是21世纪最有前途的技术之一，如果半导体微制造被视为第一次微制造革命，mems则是第二次革命。mems传感器就是把一颗mems芯片和一颗专用集成电路芯片(例如，asic芯片)封装在一块后形成的器件。mems传感器里最重要的就是mems芯片。mems芯片可以把外界的物理、化学信号转换成电信号，而asic是把mems芯片产生的电信号进一步处理和传输到下一级电路。3.现有技术中压力mems芯片多采用的封装结构有两种：1、将mems芯片用极细的铜线进行锡焊接到芯片的pad(基板)表面，然后绕过芯片的背面，整体塞入金属头内，用硅胶填满进行封装；2、将mems芯片贴片柔性电路基板上通过cob(chips on board，板上芯片封装)方式进行打线封装，整体塞入金属头内，用硅胶填满进行封装。但是操作复杂芯片尺寸只有1mm，芯片pad尺寸仅为100um，在此尺寸进行芯片焊接操作难度大；而且采用打线的方式金线在填充硅胶过程中容易塌陷，可靠性降低，对打线的设备也要求较高，增加了封装的成本。因此如何对小尺寸mems芯片进行便于操作的封装，提高芯片封装的可靠性，降低封装成本是亟需解决的技术问题。技术实现要素：4.本技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种压力传感器芯片的封装结构及其封装方法以解决现有技术中颅压芯片封装操作难度大，可靠性低，封装成本高的问题。5.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：6.第一方面本技术提供了一种压力传感器芯片的封装结构，其特征在于，包括外壳体，热敏电阻，压力芯片以及基板，所述热敏电阻、芯片以及所述基板处于所述外壳体内，其中所述芯片与所述热敏电阻分别与所述基板焊盘连接。7.可选地，所述芯片的正面与所述基板的正面通过焊盘焊接。8.可选地，所述热敏电阻与所述基板的正面通过焊盘焊接。9.可选地，所述基板的上方用胶水填充。10.可选地，所述封装结构通过所述基板背面引出电连接。11.可选地，所述外壳体包括所述芯片露出区域，其中所述外壳体结构长度为8mm，芯片露出区域为4mm，内径尺寸0.9mm，外径尺寸1.2mm。12.可选地，所述基板包括两层柔性基板。13.可选地，所述基板包括一层柔性基板与一层硬板。14.第二方面本技术提供一种压力传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述封装方法包括如下步骤：15.在基板焊盘上点上焊料，将芯片与热敏电阻焊盘分别与所述基板焊盘对准；16.进行烘烤加热，使所述焊料融化焊接，实现所述芯片与所述热敏电阻与所述基板之间的电连接；17.将实现电连接的基本塞入金属头内；18.用胶水填充所述整个金属头；19.进行热烘烤固化。20.可选地，所述烘烤固化的温度，使得所述胶水充分流入所述整个金属头内部。21.本技术的有益效果是：22.本技术实施例提供了一种压力传感器芯片的封装结构，其特征在于，包括外壳体，热敏电阻，压力芯片以及基板，所述热敏电阻、芯片以及所述基板处于所述外壳体内，其中所述芯片与所述热敏电阻分别与所述基板焊盘连接；通过如此设计可以将温度传感器芯片和压力芯片封装在同一个基板上，压力和温度可以实现同时信号采集；并且硬基板采用激光挖孔的方式使的芯片的压力传感区域恰好露出来不影响探测传感。附图说明23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。24.图1为本技术实施例提供的一种颅压力芯片示意图；25.图2为本技术实施例提供的一种直管式颅压力探头封装结构示意图；26.图3为本技术实施例提供的一种探头外壳结构示意图；27.图4为本技术实施例提供的一种内部封装结构示意图；28.图5为本技术实施例提供的一种基板结构示意图；29.图6为本技术实施例提供的另一种基板结构示意图；30.图7a-图7b为本技术实施例提供的封装方法的流程示意图；31.图8为本技术实施例提供的一种颅压测试示意图。具体实施方式32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。33.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。35.图1为本技术实施例提供的一种颅压力芯片示意图。如图1所示颅压力芯片10包括电阻输出部分101与感应芯片部分102.其中芯片感应部分102按照功能划分为芯片感应区、芯片镂空区、以及芯片桥臂。压阻式压力传感器是基于硅的压阻效应原理制备的，当半导体材料受到外界压力作用时，载流子的迁移率发生变化，导致电阻率改变，阻值发生变化采用硅薄膜作为力敏元件，连成惠斯通电桥的4个等值硅掺杂电阻作为转换元件，将外界压力信号转换成电信号，实现了外界压力的实时测量。当外界压力作用于硅薄膜上时，膜片变形，表面应力分布发生变化，硅掺杂电阻的阻值改变，电桥失去平衡，输出电压信号。当无压力作用于敏感膜片时，4个电阻阻值完全相同，即r1＝r2＝r3＝r4＝r，电桥平衡，输出电压为零；当有压力作用于敏感膜片时，4个电阻发生不对称变化，电桥失去平衡，输出电压。理想情况下，假设4个电阻变化量相等，对称位置电阻变化方向一致，相邻位置电阻变化方向相反，即36.δr1＝|δr2|＝δr3＝|δr4|＝δr，电桥的输出电压(vout)可表示为[0037][0038]式中：δr/r为压敏电阻变化率；vi为供电电压。当供电电压一定时，输出电压与压敏电阻的变化率成正比。[0039]图2为本技术实施例提供的一种直管式颅压力探头封装结构示意图，如图2所封装结构示意图包括，基板框201、ntc热敏电阻202、芯片203。其中基板框201上方用胶水填充，芯片203的正面与基板框紧贴，并且芯片的正面与基板框pad焊接；热敏电阻202，在图2中以ntc热敏电阻示意说明，但是并不局限于ntc热敏电阻，可以为任何体积较小的热敏电阻，热敏电阻202处于基板框201的下方。如图2所示通过基板背面引出电连接。[0040]图3为本技术实施例提供的一种探头外壳结构示意图。如图3所示的探头外壳结构尺寸长度为8mm，芯片露出区域为4mm，内径尺寸0.9mm，外径尺寸1.2mm。颅压传感器外壳体的尺寸是根据芯片的尺寸来决定的，如果有更小的传感器芯片，外壳体的尺寸还可以更小。[0041]图4为本技术实施例提供的一种内部封装结构示意图。图4所示的基板的内部封装结构为图2所示封装结构的内部封装结构。其结构与图2所述实施例类似。包括基板，芯片，以及ntc热敏电阻。其中芯片正面通过芯片pad焊接与基板紧贴，ntc热敏电阻与基板的正面紧贴，基板的背面上方用胶水填充。通过基板背面引出。[0042]如上述实施例所述基板将热敏电阻与芯片封装在一个同一个基板上，实现了压力与测温度的同时测量。[0043]图5为本技术实施例提供的一种基板结构示意图。如图5所示柔性版的正面焊盘连通芯片pad，背面焊盘连通热敏电阻pad，柔性版的长度可以根据测试长度与设备需要的长度进行定制、接插件进行转接或者进行导线焊接在基板的焊盘上。压力芯片和热敏电阻在柔性基板的两个面上，柔性基板需要两层，上层走压力压力传感器的线路，下层走热敏电阻的线路。最终走到柔性基板的末端，焊接接插件进行接出。[0044]图6为本技术实施例提供的另一种基板结构示意图。如图6所示采用单层柔性板子，压力芯片和热敏电阻芯片在一个平面上，柔性板子背面整个有硬板用来做支撑。走线走到柔性板另一端的末端，焊接插接件接出。[0045]图7a-图7b为本技术实施例提供的封装方法的流程示意图。如图7a所示基板采用柔性电路板或者采用陶瓷基本都可以实现。先在基板的焊盘上点上银胶或者焊料，然后将芯片和热敏电阻焊盘与基板焊盘进行对准，可以用高精度贴片机进行对准。放置好芯片后，进行芯片的烘烤加热，使得胶水固化或者焊料融化焊接贴片。实现了芯片与基板之间的电联接。此时芯片的正面是朝向基板框的下面如图7a所示。[0046]如图7b所示将图7a完成的整个基板塞入金属头内，然后给金属头开口处填充硅胶水。使胶水流入芯片表面。同时给整个金属头填充胶水。填充完成后进行热烘烤固化。控制好烘烤温度，使胶水充分流入整个金属头内部。[0047]图8为本技术实施例提供的一种颅压测试示意图。如图8所示将上述实施例封装好的探头塞入颅内测试区域，用金属导线将信号导出，进行数据处理后进行监控测试颅内的温度和压力信号。使用本技术实施例提供的封装结构可以同时获得压力与温度信息，然后将获得的压力与温度信号进行信号放大、信号滤波后可以进行波形显示以及数据的存储，完成颅内压力测试。[0048]本技术所述封装结构和方法可以采用柔性基板与硬基板结合的方式完全采用贴片方式进行焊接；将温度传感器芯片和压力芯片封装在同一个基板上，压力和温度可以实现同时信号采集；硬基板采用激光挖孔的方式使的芯片的压力传感区域恰好露出来不影响探测传感。本技术所述实施例可以在显微镜下人工操作或者贴片机自动操作，降低了封装难度，增加了可靠性。[0049]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0050]以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。