[发明专利]集成磁和加速度传感器的封装结构及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器封装结构和方法，尤其是涉及一种集成磁和加速度传感器的封装结构及其封装方法。 

背景技术

随着消费类电子功能的日益扩展，传感器的应用逐步普及，影像传感器、加速度传感器、磁传感器等等已经成为一些手持类电子设备的标配。但是这些不同功能的传感器往往以独立的产品出现在手持类电子设备中，如两轴或三轴加速度传感器、两轴或三轴磁传感器、陀螺仪等；并且即便是单一传感器产品，其尺寸也相对较大，如加速度传感器产品尺寸为3x3mm。目前市场上鲜有将两种或多种传感器集成到同一封装体中的产品，即使有个别集成产品面世，也是5x5mm或者3x3mm的大尺寸产品。

多个单一传感器的使用不仅大大降低了产品组装的效率，也浪费了PCB板上的大量空间，增加了产品成本，限制了传感器产品的普及和推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，现有传感器集成产品匮乏，且封装尺寸较大、成本较高，本发明旨在提供一种集成两种多轴传感器的封装结构和封装方法，且其外形尺寸较小，成本较低。

为了解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案是：一种集成磁和加速度传感器的封装结构，其包括：

第一晶圆，其上设有驱动加速度传感器和磁传感器的驱动电路以及加速度传感器的结构电路，第一晶圆上还开设有第一腔体，第一腔体中设有加速度传感器的机械结构，第一晶圆的正面设置金属焊盘；

第二晶圆，其键合在所述第一晶圆的上方，其上设有用于与第一腔体配合的第二腔体，且第二腔体的尺寸大于或等于所述加速度传感器机械机构的尺寸；

金属导线，其由所述金属焊盘引出并再分布到键合后的第一晶圆的背面；

磁传感器，其倒装于键合后的第一晶圆的背面。

进一步的，在不同实施方式中，其中加速度传感器为三轴加速度传感器。

进一步的，在不同实施方式中，其中加速度传感器为三轴热式加速度传感器。

进一步的，在不同实施方式中，其中第一腔体和第二腔体内密封有0.5－4个大气压的重气。

进一步的，在不同实施方式中，其中磁传感器为三轴磁传感器。

进一步的，在不同实施方式中，其中第二晶圆为玻璃晶圆或硅片。

进一步的，本发明的又一个方面，提供了一种集成磁和加速度传感器的封装方法，其包括有以下步骤： 

准备第一晶圆，在其上设置驱动加速度传感器和磁传感器的驱动电路以及加速度传感器的结构电路；

对所述第一晶圆的正面进行刻蚀，以释放加速度传感器的机械结构，并形成第一腔体，第一晶圆的正面上在第一腔体以外的位置设置金属焊盘；

准备第二晶圆，对其进行加工形成与第一腔体配合的第二腔体，并且第二腔体的尺寸大于或等于所述加速度传感器机械机构的尺寸；

将所述第一晶圆与第二晶圆进行键合，键合后第二晶圆在第一晶圆的上方，第二腔体在第一腔体的上方； 

将所述金属焊盘引出至键合后的第一晶圆的背面，并将引出的金属导线在背面进行再分布；

将磁传感器进行凸点工艺处理，再倒装到键合后的第一晶圆的背面；

在所述第一晶圆的背面设置焊球。

进一步的，在不同实施方式中，其中使用的键合方式为共晶键合、金属热压合、环氧密封结合中的一种。

进一步的，在不同实施方式中，其中将金属焊盘引出至第一晶圆背面的方式为侧壁引线工艺或硅通孔工艺。

进一步的，在不同实施方式中，其中将磁传感器进行凸点工艺处理的方式为电镀、植球、锡膏印刷等方式中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将三轴加速度传感器和三轴磁传感器集成到同一个封装结构，由于封装采用先进的晶圆级封装技术，集成后的六轴封装结构尺寸比原先单个三轴加速度传感器或三轴磁传感器的封装尺寸还要小，不仅实现了六轴传感器的高度集成，还实现了超小尺寸2x2x1mm的集成封装，而且也实现了封装成本的最小化。本发明的出现有利于传感器功能的进一步集成与开发，拓展了传感器的应用。

附图说明

图1是本发明涉及的集成磁和加速度传感器的封装结构的第一实施例的示意图；

图2是本发明涉及的集成磁和加速度传感器的封装结构的第二实施例的示意图；

图3是本发明涉及的集成磁和加速度传感器的封装方法中第一晶圆和第二晶圆加工好之后的示意图；

图4是本发明涉及的集成磁和加速度传感器的封装方法中第一晶圆和第二晶圆键合在一起的示意图；