[实用新型]用于传感器芯片的开放式封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开放式封装结构，尤其是一种用于传感器芯片的开放式封装结构，具体地说是一种能够阻挡使用环境中的颗粒杂质及油污污染的封装结构，属于传感器封装的技术领域。

背景技术

随着物联网技术的发展，需要大量的传感器对不同类型的数据进行采集。经过二十余年的研发，传感器芯片的设计和制造工艺逐步成熟，但仍未能大量走出实验室，发挥其在军事和民品中的潜在应用，原因之一是传感器芯片的封装问题没有得到很好的解决。因此，开发成熟可靠、低成本的传感器封装技术并应用到实际产品中就显得尤为迫切。如今，有相当一部分传感器被应用于工业自动化生产领域以及环境监测领域，对复杂环境中的环境参数（如：人体器官内的生物信息、涂装车间和设备内的工艺参数、食品和药品包装中的保存环境等）进行检测，在这些复杂环境中，通常存在有物理或化学杂质对裸露的传感器芯片产生性能和寿命上的影响。因此，采取适当的封装方法，是保证传感器芯片在复杂环境中正常稳定工作的关键因素。

以工厂的涂装车间为例，该环境中存在大量的漆雾颗粒与油污可能影响需要与外界接触的传感器芯片的正常工作，于是该类传感器的封装必须能够阻挡漆雾颗粒与油污，防止其与传感器的敏感区域接触或阻塞传感器芯片探测外界环境的探测孔。

2005年，丹麦森迈帝克公司发明了一种使用疏水性油性材料（多孔聚四氟乙烯）作为湿度传感器芯片的保护膜，该保护膜位于湿度传感器器件封装壳体表面以阻挡外界环境中的杂质；2007年，德国特斯托公司提出了一种湿度传感器的器件级封装结构，该结构采用了多层保护膜，其中最外层为与上述案例相同的多孔特氟龙烧结体，内层为水蒸气的选择性透过膜，具体可以为磺化聚四氟乙烯或Nafion材料；2008年，德国博世公司在对汽车用传感器提出了一种高可靠性的封装方法，该方法在传感器器件外部加上了一个具有烧结金属过滤孔的外壳，使传感器满足在汽车排气管道中环境参数检测的需求；2011年，美国霍尼韦尔公司在传感器器件级封装中提出了多种不同的过滤结构，包括螺旋状、孔状和带孔的膜状，该结构采用不同的疏水材料制成。

分析上述具有代表性的研究背景可知，目前传感器的封装中的防杂质或过滤结构已有较多的报道，但总的来说，均为体积较大的器件级封装。随着传感系统的集成度越来越高以及应用场合的物理空间越来越小，庞大的传感器封装体积已经不能满足未来的应用需求，于是需要对传感器进行芯片级封装，且采用与芯片加工制造工艺兼容的封装方法。虽然密歇根大学于2005年提出了一种湿度传感器的芯片级封装方法，但该结构无法有效过滤外界环境的杂质，保护传感器芯片。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于传感器芯片的开放式封装结构，其实现芯片级封装，体积小，能够有效防止环境中的颗粒杂质与油污污染与传感器芯片的接触，与传感器芯片制造工艺兼容，适应范围广，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述用于传感器芯片的开放式封装结构，包括承载衬底及位于所述承载衬底上的传感器结构；所述承载衬底上键合固定有封装封盖，所述封装封盖包括用于与承载衬底键合连接的封盖基体，所述封盖基体内包括用于容纳传感器结构的腔体；封盖基体与承载衬底键合连接后，传感器结构伸入腔体内；传感器结构的上方设有若干用于探测外界环境的探测孔，所述探测孔与腔体相连通，探测孔的内壁覆盖有防粘层，且所述防粘层覆盖封盖基体与外界接触的对应表面。

所述封盖基体包括用于与承载衬底键合连接的体式封盖或薄膜封盖；所述封盖基体采用薄膜封盖时，薄膜封盖的第一表面与承载衬底相键合，探测孔贯通薄膜封盖后与腔体相连通；所述探测孔的孔径为1μm~100μm。

所述封盖基体包括用于与承载衬底键合连接的体式封盖或薄膜封盖；所述封盖基体采用体式封盖时，体式封盖的第一表面与承载衬底键合连接，第二表面覆盖有防粘层；贯通体式封盖的探测孔与腔体相连通，所述探测孔的孔径为1μm~100μm。

所述封盖基体包括用于与承载衬底键合连接的体式封盖或薄膜封盖；所述封盖基体采用体式封盖时，所述腔体的侧壁上设有第一导电层，所述第一导电层上覆盖有阳极氧化种子层；在腔体的底壁上形成多孔阳极物薄膜；探测孔为贯通多孔阳极氧化物薄膜的孔状结构，且探测孔与贯通体式封盖的第一窗口相连通，所述第一窗口位于探测孔的正上方，所述探测孔的孔径为10nm~1μm。