[发明专利]一种多功能集成叠层传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器封装技术领域，特别是涉及一种多功能集成叠层传感器。

背景技术

当前，各种基于MEMS技术的单一功能的传感器制造技术已经越来越成熟，传感器技术正向集成化、智能化方向发展。传感器的集成化有三种途径：一是将多个功能相同，或功能相近的传感器集成为一维或二维传感阵列；第二种是将传感器与集成电路集成在同一块芯片上；第三种是指对不同类型的传感器进行集成，如集成压力、温度、湿度、流量、加速度等敏感单元的传感器。

目前，国内对传感器集成的研究重点在上述的第二种，通过统一的CMOS工艺，或利用倒装(flip-chip)技术，将传感器和处理电路集成在一块芯片上，提高传感器的检测精度，实现智能化，扩展其应用范围。而对在一个管芯上集成各种不同功能传感器的研究比较少，主要是集成温、湿度两种器件。

国外对第三种集成方法研究比较多，如NASA-JPL(美国国家航空和宇航局-喷气推进实验室)研究了微小环境工作站(Mini-weatherstations)，集成了压力、温度、微湿度、放射物传感器和比重计以及激光多普勒风力计等；美国Honywell公司的ST-3000型智能传感器芯片尺寸为3×4×2mm³，集成了CPU、EPROM及静压、压差、温度三种传感器；美国EG&GICSensors公司研制的复合力学传感器，可同时测量物体某一点的三维振动加速度、速度、位移；日本电气公司已研制成检测葡萄糖、尿素、维生素K和白朊四种成份的集成FET传感器。

多功能集成传感器的优点主要是：可使传感器检测由点到面甚至到体从而实现信息多维化，变单参数检测为多参数检测。集成化将使传感器技术在以下方面获得收益：(1)体积小、质量轻、成本低；(2)容错性好、置信度高，性能稳定；(3)增加测量维数，提高空间分辨率，扩展了空间和时间的覆盖面；(4)提升探测性能，增加响应的有效性，改进系统的可靠性和可维护性。集成化还将降低对单个传感器的性能要求，但在多个传感元件集成时，要充分考虑传感元件的性能互补性、电磁兼容性以及资源共享性等问题。

但将多种传感器集成在一个芯片上存在以下困难：一是各种不同种类传感器的加工工艺之间可能不兼容；第二，如果同一个管芯上的某种传感器需要与外界环境进行直接接触，而其它传感器必须密封，就会造成集成封装的困难。虽然如此，如果通过仔细选择集成的传感器类型，合理安排封装结构和加工工艺，上述问题完全可以得到解决。

随着人类生活水平的提高，以及对生活环境要求的越来越高，需要对生活活动场所的环境质量进行检测，如压力、温度、湿度等与人体舒适度密切相关的指标，而且要求便携、使用方便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能集成叠层传感器，所述多功能集成传感器包括：

多个传感器芯片，其包括温度传感器芯片、湿度传感器芯片和气体传感器芯片，分别用于检测环境中的温度、湿度和有毒气体；

电路板，所述电路板上具有一通槽，所述通槽的尺寸基本上等于所述传感器芯片的尺寸，以将所述多个传感器芯片放置在所述通槽内；

其中，所述湿度传感器芯片、温度传感器芯片和气体传感器芯片依次层叠设置在所述通槽内，并且所述多个传感器芯片中任一传感器芯片上具有多个通孔，以流通外部空气。

进一步地，所述多功能集成叠层传感器还包括：

封装壳体，其包括上封装盖体和下封装盖体，所述上封装盖体上具有多个通孔，用于流通外部空气，所述下封装盖体用于布置引线。

进一步地，所述上封装盖体紧贴所述电路板的与所述第一表面相对的第二表面，并覆盖所述通槽，以将所述传感器芯片封装在由所述封装壳体和所述通槽围城的空间内。

进一步地，所述电路板的厚度大于或等于所述传感器芯片的厚度。

进一步地，所述下封装盖板上具有多个支撑柱，所述多个支撑柱用于将所述传感器芯片悬空在所述封装壳体内。

进一步地，所述多功能集成叠层传感器还包括：

电路板，所述电路板上具有一通槽，所述通槽的尺寸稍大于所述传感器芯片的尺寸，以将所述传感器芯片放置在所述通槽内，并使所述下封装壳体紧贴所述电路板的第一表面。

进一步地，所述上封装盖体为陶瓷材料制成。

进一步地，所述电路板由IC工艺加工而成，所述传感器芯片为MEMS技术制成。

进一步地，所述电路板的厚度大于或等于所述传感器芯片的厚度。

进一步地，所述下封装盖体为平板状结构。