[发明专利]压力传感器及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器及其封装方法，属于微电子机械系统及压力传感器等领域。

背景技术

目前玩具、手机、平板电脑、遥控器等消费类电子产品越来越朝着智能化方向发展，在其中增加了越来越多种的传感器以能够感知更多的物理量。其中对于由人体尤其手指等接触产生的应力或压力的测量需求也逐渐增多。

对于这种应用的传感器提出了一些特殊要求，首先需要将压力或应力有效的传递给压力传感器芯片的薄膜，其次还要保护芯片上的薄膜、引线等各个部分不被损坏，再一个还需要保持较小的体积使得能满足便携式消费类电子产品越来越小型化的趋势。

基于薄膜的压力传感器芯片已经比较成熟，这种芯片应用于测量接触力时有一些缺点。一是薄膜一般在几十微米以下，测量流体压力的情况下，还可以胜任；但直接测量人体尤其手指的直接力时，力会直接传递到薄膜上，这个力一般很大，薄膜非常容易损坏。二是压力传感器芯片封装时需要引线，而引线一般都在薄膜上方，这样如果直接接触人体或手指等，将很容易将引线损坏。因此目前的办法都是通过封装将力转换成流体压力再作用在薄膜上，即对薄膜进行了隔离。但目前的封装技术，要么保护过度，使得直接接触的应力不能有效传递给压力传感器芯片的薄膜，且体积会过大。要么保护不到位，不能有效保护芯片易于损坏的部分。要么工艺过于复杂。

美国专利US6,401,545提出了一种保护压力传感器芯片薄膜的封装方法，该专利采用在封装时制作一个坝来隔离芯片的不同部位，坝的一边是压力传感器芯片的敏感膜，并在敏感膜上采用一种较软的材料以保证力的传递，另外一种较硬的材料可以保护芯片四周的焊盘以及引线等，制作一个坝是胶繁琐的，而且较为柔软的材料虽然容易将力传递到薄膜，但也容易使得膜损坏。

美国专利US7,148,881提出的方法是在压力传感器四周做一个空腔体，力作用在腔体外部，使得腔体发生变形，产生体积变化，进而产生压力变化再传递到传感器表面。这种方法的缺点是封装工艺复杂，而且体积较大。

中国专利ZL200810021732.3提出的是不同区域采用不同性质材料的方法，并且提出了一种力传递的方法，分别用于传递力以及保护焊盘和打线，共需要三种材料，使得工艺过于复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使得传感器芯片的敏感膜不易损坏，且焊盘、引线等受到保护的压力传感器及其封装方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种压力传感器的封装方法，其包括如下步骤：

(a).提供压力传感器芯片的半成品，所述压力传感器芯片的半成品包括衬底、腔体以及与所述腔体相配合的敏感膜，所述敏感膜能够随着外力的作用而发生变化，所述衬底能够在所述敏感膜过度变形时阻挡所述敏感膜，从而使所述敏感膜不易破裂；

(b).在所述敏感膜上制作出有图形的保护层，用于保护所述敏感膜不被腐蚀；

(c).采用碱性溶液对所述衬底进行腐蚀，并在没有所述腔体的一侧腐蚀出台阶；

(d).去除所述保护层，然后在所述敏感膜上以及所述台阶上淀积绝缘层，并在所述绝缘层上制作第一焊盘以及与所述第一焊盘相连接的引线；

(e).提供具有第二焊盘的基板以及具有第三焊盘的集成电路芯片，并将所述集成电路芯片附着在所述基板上，同时露出所述第二焊盘，以及将将所述压力传感器芯片附着在所述集成电路芯片上，同时露出所述第三焊盘；

(f).接着采用引线键合的工艺将所述第二焊盘与所述第三焊盘通过第一金属线电气连接在一起，以及将所述第一焊盘与所述第三焊盘通过第二金属线电气连接在一起；

(g).采用注塑成型工艺将硬质材料包裹在所述集成电路芯片、所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第三焊盘、所述第一金属线以及所述第二金属线上。

作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤(b)中，所述保护层是通过采用淀积、光刻、反应离子刻蚀工艺制作而成的。

作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤(c)中，所述碱性溶液是四甲基氢氧化铵(TMAH)或者氢氧化钾(KOH)溶液。

作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤(d)中，所述保护层是采用干法或湿法腐蚀的方法而去除的。

作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤(e)中，再采用点胶、芯片键合工艺将所述集成电路芯片附着在所述基板上；再采用点胶、芯片键合工艺将所述压力传感器芯片附着在所述集成电路芯片上。

作为本发明进一步改进的技术方案，在步骤(f)中，所述第二金属线的线弧高度不超过所述敏感膜。