[发明专利]封装环境传感器

说明书

一种封装环境传感器包括支撑结构和传感器裸片，该传感器裸片包含环境传感器，并且被布置在支撑结构的第一侧面上。控制芯片耦合到传感器裸片，并且被布置在支撑结构的与第一侧面相反的第二侧面上。盖子接合到支撑结构的第一侧面，并且在与支撑结构相反的方向上朝向外部开口。传感器裸片被容纳在盖子内。

技术领域

本公开涉及一种封装环境传感器。

背景技术

众所周知，环境传感器是使得能够检测外部环境的诸如压力或湿度之类的量的传感器。环境传感器的使用领域极其不同。除其他应用外，最近，在诸如手表、手镯和智能手环之类的所谓的可穿戴设备中广泛使用环境传感器，这些可穿戴设备也使得能够检测身体参数。

环境传感器通常包括例如MEMS(微机电系统)类型的传感器裸片、以及集成在单独控制芯片中的控制电路，该控制芯片也称为ASIC(专用集成电路)芯片。传感器裸片和控制芯片被包围在封装结构(通常称为封装)内，该封装结构包括通常为陶瓷的支撑结构、以及盖子。在支撑结构中限定了腔，传感器裸片和控制芯片被容纳在该腔中。传感器裸片通常堆叠在控制芯片上。布置盖子以便部分地使腔闭合，并且该盖子具有检测端口，该检测端口使得传感器裸片与外部环境能够耦合，以使得能够测量待检测的量。在其他情况下，例如由于盖子本身的形状，可以在支撑结构与盖子之间限定腔。而且，一般来说，腔填充有保护材料，例如灌封凝胶，该保护材料具有传输待检测的量的特性，同时防止传感器和控制芯片直接暴露于外部环境，这种直接暴露可能对电子部件和电连接(诸如接合接线)有害。此外，在通常作为可穿戴设备被使用的设备的情况下，实际上，环境传感器可能会暴露于侵蚀性试剂，例如游泳池的水中的氯、海水、矿物油、或皮肤上存在的物质(诸如汗液或一些香水)。虽然对于传感器裸片和控制设备而言，常常仅利用凝胶就可以获得可接受的保护水平，然而，出现了也对其中包含环境传感器的设备进行密封的问题。实际上，在环境传感器与设备外壳之间存在间隙，应当把该间隙密封以防止侵蚀性试剂进入。已知环境传感器的封装结构使该任务成问题。已知解决方案使用垫圈和壳体，该壳体包围传感器和垫圈两者，从而保持它们被预先加载。其他解决方案使用复杂的金属盖子，该金属盖子具有圆顶形部分，该圆顶形部分覆盖控制芯片(其面积比传感器裸片的面积大得多)并且呈弧形至基本上柱形的颈部。该颈部具有双重功能：确保传感器裸片与外部环境耦合，以及限定用于接纳垫圈(O形环等)的密封表面。然而，不仅因为盖子复杂且生产成本高，而且由于在焊接步骤期间出现的问题，该解决方案存在限制。实际上，灌封材料的热膨胀系数远大于形成盖子的材料的热膨胀系数。在焊接期间，灌封材料可能会在圆顶形部分上施加力，该力倾向于使盖子与支撑结构脱离。结果就是盖子与支撑结构之间的连接失效或变弱的巨大风险。

发明内容

在各种实施例中，本公开提供了一种封装环境传感器，其将使得能够克服或至少减轻所描述的限制。

在本公开的至少一个实施例中，提供了一种封装环境传感器，其包括支撑结构和传感器裸片，该传感器裸片包含环境传感器，并且被布置在支撑结构的第一侧面上。控制芯片耦合到传感器裸片，并且被布置在支撑结构的与第一侧面相反的第二侧面上。盖子接合到支撑结构的第一侧面，并且在与支撑结构相反的方向上朝向外部开口，传感器裸片被容纳在盖子内部。

在至少一个实施例中，提供了一种电子系统，该电子系统包括外壳以及在该外壳内的处理单元。封装环境传感器耦合到处理单元。封装环境传感器包括支撑结构和传感器裸片，该传感器裸片包含环境传感器，并且被布置在支撑结构的第一侧面上。控制芯片耦合到传感器裸片，并且被布置在支撑结构的与第一侧面相反的第二侧面上。盖子接合到支撑结构的第一侧面，并且在与支撑结构相反的方向上朝向外部开口，传感器裸片被容纳在盖子内部。

在至少一个实施例中，提供了一种设备，该设备包括支撑结构，该支撑结构具有第一侧面以及与第一侧面相反的第二侧面。支撑结构限定从第二侧面延伸到支撑结构中的腔。环境传感器裸片被设置在支撑结构的第一侧面上，并且控制芯片被设置在腔内并且附接到支撑结构。盖子附接到支撑结构的第一侧面，并且在与支撑结构相反的方向上朝向外部开口。传感器裸片被容纳在盖子与支撑结构之间。

附图说明