压阻式压力传感器及其制备方法与流程

本技术涉及传感器领域，尤其涉及一种压阻式压力传感器及其制备方法。

背景技术：

1、目前玩具、手机、平板、耳机等消费类电子产品越来越朝着智能方向发展，在其中增加了越来越多传感器以能够感知更多的物理量。其中，对于人体尤其手指等接触产生的应力或者压力的测量需求也逐渐增多。

2、现有基于微机电系统（micro-electro-mechanical system，mems）技术的力传感器原理有压阻式和电容式，其中压阻式通常有三种方式实现：1）金属共晶键合。例如，将带有mems图形的硅晶圆和充当硅帽的晶圆进行金属共晶键合，然后进行引线键合和包封。但是此共晶键合需要昂贵的设备，成本高。2）硅-硅键合，并进行csp（chip size package）封装并形成焊球。例如，带有mems图形的硅晶圆和用于按压的硅晶圆进行硅-硅键合，并进行减薄和做csp封装。尽管芯片尺寸可以很小，但是制造工序复杂且成本高。3）压阻芯片在封装过程中形成一个带有滚动的不锈钢钢球作为受压部件，此工艺芯片虽然制作工艺比较常规，但是封装比较复杂，而且工序较多。

3、有鉴于此，亟需提供一种压阻式压力传感器及其制备方法，以解决现有的压阻式压力传感器的封装尺寸过大以及制造工序复杂的问题。

技术实现思路

1、发明目的：本技术的目的在于提供一种压阻式压力传感器，具有封装尺寸小且制作工序简单等优点。本技术的另一目的在于提供一种压阻式压力传感器的制备方法，具有封装尺寸小且制作工序简单等优点。

2、技术方案：为实现上述发明目的，本技术提供一种压阻式压力传感器，包括：

3、第一衬底；

4、压敏感应组件，所述压敏感应组件位于所述第一衬底的一侧；所述压敏感应组件包括压敏电阻；

5、第一介质层，所述第一介质层位于所述压敏感应组件远离所述第一衬底的一侧，所述第一介质层内设有空腔，所述空腔贯穿所述第一介质层，沿所述第一衬底的厚度方向，所述空腔的正投影覆盖所述压敏电阻的正投影；

6、第二衬底，所述第二衬底朝向所述第一衬底的一侧设有用于引线键合的多个引线键合区，所述引线键合区与所述压敏电阻电连接；所述第一介质层与所述第二衬底朝向所述第一衬底的一侧键合；

7、沿所述厚度方向，所述第一衬底的正投影位于所述第二衬底的正投影内，所述引线键合区位于所述第一衬底的正投影之外。

8、在一些实施方式中，所述压阻式压力传感器，还包括：

9、第二介质层，所述第二介质层位于所述第一衬底和所述第一介质层之间；

10、第一过孔，所述第一过孔贯穿所述第二介质层。

11、在一些实施方式中，所述压阻式压力传感器，还包括：

12、第一走线，所述第一走线的至少部分位于第一过孔内；

13、所述压敏感应组件还包括第一引线：所述第一引线与所述压敏电阻电连接；所述第一走线通过所述第一过孔与所述第一引线电连接。

14、在一些实施方式中，所述压阻式压力传感器，还包括：

15、第二走线，所述第二走线的至少部分位于所述引线键合区内，所述引线键合区与所述压敏电阻通过所述第二走线电连接；

16、线路板，所述线路板与所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧贴合；

17、第二引线，所述第二引线的一端与所述线路板电连接，所述第二引线的另一端与位于所述引线键合区内的所述第二走线电连接。

18、在一些实施方式中，所述压阻式压力传感器，还包括：

19、塑封部；所述塑封部覆盖所述线路板和所述第二引线以及所述引线键合区；或者，

20、所述塑封部覆盖所述线路板、所述第二引线、所述引线键合区以及覆盖至少部分所述第一衬底远离所述压敏感应组件的一侧表面。

21、在一些实施方式中，所述第二介质层包括层叠设置的第一子介质层和第二子介质层，所述第一子介质层位于靠近所述第一衬底的一侧。

22、在一些实施方式中，所述压阻式压力传感器，还包括：

23、力承载部，所述力承载部与所述第一衬底一体成型；

24、或者，所述力承载部为设置在所述第一衬底远离所述压敏感应组件一侧的凸部。

25、在一些实施方式中，沿所述厚度方向，所述力承载部的正投影与所述空腔的正投影至少部分重叠。

26、在一些实施方式中，沿所述厚度方向，所述空腔具有高度h，所述第一介质层具有第一厚度m，满足：h≤m。

27、相应的，本技术还提供一种压阻式压力传感器的制备方法，包括：

28、提供第一衬底；

29、提供压敏感应组件，所述压敏感应组件位于所述第一衬底的一侧，所述压敏感应组件包括压敏电阻；

30、形成第一介质层，所述第一介质层位于所述压敏感应组件远离所述第一衬底的一侧；

31、形成空腔，所述空腔贯穿所述第一介质层，沿所述第一衬底的厚度方向，所述空腔的正投影覆盖所述压敏电阻的正投影；

32、提供第二衬底，所述第二衬底朝向所述第一衬底的一侧设有用于引线键合的多个引线键合区，所述引线键合区与所述压敏电阻电连接；

33、将所述第二衬底与所述第一衬底贴合，使所述第一介质层与所述第二衬底朝向所述第一衬底的一侧贴合；

34、沿所述厚度方向，所述第一衬底的正投影位于所述第二衬底的正投影内，所述引线键合区位于所述第一衬底的正投影之外。

35、在一些实施方式中，在提供压敏感应组件的步骤之后，还包括：

36、形成第二介质层，所述第二介质层位于所述第一衬底和所述第一介质层之间；

37、形成第一过孔，所述第一过孔贯穿所述第二介质层。

38、在一些实施方式中，在形成第一过孔步骤之后，还包括：

39、形成第一走线，所述第一走线的至少部分位于所述第一过孔内；

40、所述压敏感应组件还包括第一引线：所述第一引线与所述压敏电阻电连接；所述第一走线通过所述第一过孔与所述第一引线电连接。

41、在一些实施方式中，在将所述第二衬底与所述第一衬底键合的步骤之后，还包括：

42、提供线路板，所述线路板与所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧贴合；

43、对所述第一衬底进行第一次蚀刻，以形成所述引线键合区，所述引线键合区内设置有至少部分第二走线；

44、提供第二引线；所述第二引线的一端与所述线路板电连接，所述第二引线的另一端与所述引线键合区内的所述第二走线键合。

45、在一些实施方式中，在提供第二引线的步骤之后，还包括：

46、形成塑封部，所述塑封部覆盖所述线路板和所述第二引线以及所述引线键合区；或者，

47、所述塑封部覆盖所述线路板、所述第二引线、所述引线键合区以及覆盖至少部分所述第一衬底远离所述压敏感应组件的一侧表面围合成凹部。

48、在一些实施方式中，在形成所述塑封部之后或者之前的步骤，还包括：

49、形成力承载部，所述力承载部与所述第一衬底一体成型；或者，所述力承载部为设置在所述凹部的凸部。

50、在一些实施方式中，沿所述厚度方向，所述力承载部的正投影与所述空腔的正投影至少部分重叠。

51、本技术通过在第一衬底上形成第一介质层，并通过在第一介质层内形成空腔，空腔的高度一致性好，限位一致性好，并利用第一介质层与第二衬底键合连接，具有制作工序简单等优点。此外，本技术通过一次开孔结合两次蚀刻，使得第一衬底的正投影位于第二衬底的正投影内，引线键合区位于第一衬底的正投影之外，再通过第二引线将电信号传输至线路板，实现了压敏感应组件电信号的传输和检测，实现了第一衬底的反面作业，操作灵活性高。本技术通过打线的方式将压敏感应组件和线路板电连接，封装区预留空间大，且打线方式和线路板上的焊盘设置灵活性高。本技术通过设置塑封部，可以阻挡外界水汽侵入器件内部，提高器件的可靠性和使用寿命。本技术通过设置力承载部，提高了器件的灵敏度。本技术提供的压阻式压力传感器相比多次开孔的压阻式压力传感器，具有制备工艺简单，灵敏度高等优势。