本實(shí)用新型涉及一種基于MEMS技術(shù)的氣體檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及的是一種一體式氣體傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

氣體傳感器是一種將氣體中特定的成分通過某種原理檢測(cè)出來，并且把檢測(cè)出來的某種信號(hào)轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妼W(xué)信號(hào)的器件。隨著人類對(duì)環(huán)保、污染及公共安全等問題的日益重視，以及人們對(duì)于生活水平的要求的不斷提高，氣體傳感器在工業(yè)、民用和環(huán)境監(jiān)測(cè)三大主要領(lǐng)域內(nèi)取得了廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)氣體傳感器檢測(cè)氣體的原理的不同，氣體傳感器主要包括催化燃燒式、電化學(xué)式、熱導(dǎo)式、紅外吸收式和半導(dǎo)體式氣體傳感器等。其中，半導(dǎo)體式氣體傳感器具有靈敏度高、操作方便、體積小、成本低廉、響應(yīng)時(shí)間短和恢復(fù)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，使得半導(dǎo)體式氣體傳感器得到了廣泛應(yīng)用，例如在對(duì)易燃易爆氣體(如CH4，H2等)和有毒有害氣體(如CO、NOx等)的探測(cè)中起著重要的作用。

氣體傳感器在過去半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程中，廣泛應(yīng)用于石化、煤礦、醫(yī)療、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)和家居生活等領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，氣體傳感器的應(yīng)用需求也不斷增加，特別是具有小尺寸、低功耗、高靈敏和快響應(yīng)的氣體傳感器具有迫切的應(yīng)用需求。然而傳統(tǒng)的氣體傳感器制造和封裝技術(shù)，比如基于陶瓷管加熱和管殼封裝技術(shù)的半導(dǎo)體式氣體傳感器，在尺寸、功耗和靈敏度等方面已經(jīng)難以滿足物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求?，F(xiàn)在基于MEMS技術(shù)的氣體傳感器，有望解決這一問題，比如，中國實(shí)用新型專利，201520757454.3一種具有兩支撐懸梁六層結(jié)構(gòu)的電阻式氣體傳感器，報(bào)道了一種低功耗高靈敏半導(dǎo)體式氣體傳感器。如何對(duì)MEMS氣體傳感器芯片和相應(yīng)的配套集成電路芯片進(jìn)行封裝，是本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員關(guān)注的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種一體式氣體傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)MEMS氣體傳感器芯片和配套集成電路芯片的小尺寸封裝。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括基底、多個(gè)引腳、一體式封帽和芯片單元，所述芯片單元放置在基底的頂面，所述多個(gè)引腳分別設(shè)置于基底的底面，所述一體式封帽罩設(shè)在所述芯片單元上，所述一體式封帽的底部粘合在基底的頂面，所述一體式封帽的頂部開設(shè)至少一個(gè)用于探測(cè)氣體的探測(cè)氣孔。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述一體式封帽為金屬制成。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述一體式封帽為銅制成。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述一體式封帽和基底通過絕緣膠水粘合。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述引腳的表面設(shè)有鍍金層。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述芯片單元通過絕緣膠水粘結(jié)在基底的頂面。

所述芯片單元包括集成電路芯片和至少一個(gè)氣體傳感器芯片，所述集成電路芯片和氣體傳感器芯片分別粘結(jié)在基底上，所述集成電路芯片、氣體傳感器芯片與基底分別通過金絲球焊實(shí)現(xiàn)電連接。

所述氣體傳感器芯片為MEMS技術(shù)制成，所述集成電路芯片為0.18微米工藝制成，所述氣體傳感器芯片采集氣體信號(hào)，所述集成電路芯片采集并處理氣體傳感器芯片的信號(hào)。

所述芯片單元包括集成電路芯片和至少一個(gè)氣體傳感器芯片，所述集成電路芯片粘結(jié)在基底上，所述氣體傳感器芯片粘結(jié)在集成電路芯片上，所述集成電路芯片、氣體傳感器芯片與基底分別通過金絲球焊實(shí)現(xiàn)電連接。

所述氣體傳感器芯片為MEMS技術(shù)制成，所述集成電路芯片為0.25微米工藝制成，所述氣體傳感器芯片采集氣體信號(hào)，所述集成電路芯片采集并處理氣體傳感器芯片的信號(hào)。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)過程如下：先把氣體傳感器芯片和集成電路芯片放置在基底上，并通過金絲球焊的方式用金絲把對(duì)應(yīng)的焊盤連接起來，實(shí)現(xiàn)電連接。然后把一體式封帽和基底直接粘合起來即可。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型針對(duì)MEMS氣體傳感器芯片和集成電路芯片設(shè)計(jì)的微型封裝方案，具有尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域的需求。能把多個(gè)氣體傳感器芯片和集成電路芯片的封裝起來，提高了集成度，進(jìn)一步降低了整個(gè)傳感器的尺寸，而且多個(gè)傳感器芯片組成的陣列實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)封裝體內(nèi)對(duì)多種氣體的檢測(cè)，提高了傳感器的綜合性能。采用的是無邊框技術(shù)，直接把一體式封帽與基底粘合起來，工藝簡(jiǎn)單，成品率高。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是基底的仰視圖；

圖3是除去一體式封帽后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是一體式封帽與基底封裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1～4所示，本實(shí)施例包括基底1、五對(duì)引腳2、一體式封帽3和芯片單元，所述芯片單元放置在基底1的頂面，所述引腳2分別設(shè)置于基底1的底面，所述一體式封帽3罩設(shè)在所述芯片單元上，所述一體式封帽3的底部粘合在基底1的頂面，所述一體式封帽3的頂部開設(shè)一個(gè)用于探測(cè)氣體的探測(cè)氣孔31。

本實(shí)施例的芯片單元包括集成電路芯片4、氣體傳感器芯片5和金絲6，所述集成電路芯片4和氣體傳感器芯片5分別粘結(jié)在基底1上，所述集成電路芯片4、氣體傳感器芯片5與基底1分別通過金絲球焊實(shí)現(xiàn)電連接。

本實(shí)施例的基底1尺寸為3.5×4.8mm。引腳2的尺寸為0.4mm×1.0mm，引腳2表面設(shè)有鍍金層0.5微米。基底1上面排布一個(gè)氣體傳感器芯片5和一個(gè)集成電路芯片4。氣體傳感器芯片5基于MEMS技術(shù)制造完成，氣體傳感器芯片5尺寸為1.5mm×1.0mm，檢測(cè)的氣體種類分別為：氮氧化物。集成電路芯片4基于0.18微米工藝加工完成，集成電路芯片4尺寸為1.5mm×1.0mm，為氣體傳感器芯片5提供工作電源和控制信號(hào)，采集并處理氣體傳感器感知的信號(hào)。一體式封帽3的材料為銅，探測(cè)氣孔31的孔徑為0.5mm。

封裝步驟為：首先把氣體傳感器芯片5和集成電路芯片4分別通過絕緣膠水粘結(jié)在基底1上，并通過金絲球焊的方式用金絲6把焊盤連接起來，實(shí)現(xiàn)電連接。最后直接把一體式封帽3和基底1粘合起來。

實(shí)施例2

如圖5所示，本實(shí)施例的芯片單元包括集成電路芯片4、兩個(gè)氣體傳感器芯片5和金絲6，所述集成電路芯片4粘結(jié)在基底1上，兩個(gè)氣體傳感器芯片5分別粘結(jié)在集成電路芯片4上，所述集成電路芯片4、氣體傳感器芯片5與基底1分別通過金絲6球焊實(shí)現(xiàn)電連接。

本實(shí)施例的基底1尺寸為3.0×3.8mm?；?下面有五對(duì)引腳2，引腳2的尺寸為0.3mm×1.0mm，引腳2表面設(shè)有鍍金層0.5微米?；?上面堆疊排布這兩個(gè)氣體傳感器芯片5和一個(gè)集成電路芯片4。氣體傳感器芯片5基于MEMS技術(shù)制造完成，氣體傳感器芯片5尺寸為0.5mm×1.0mm，檢測(cè)的氣體種類分別為：氮氧化物和二氧化碳。集成電路芯片4基于0.25微米工藝加工完成，集成電路芯片4尺寸為1.5mm×3.0mm，為氣體傳感器芯片5提供工作電源和控制信號(hào)，采集并處理氣體傳感器感知的信號(hào)。一體式封帽3的材料為銅，探測(cè)氣孔31的孔徑為0.5mm。

封裝步驟為：首先把集成電路芯片4通過絕緣膠水粘結(jié)在基底1上，再把兩個(gè)氣體傳感器芯片5堆疊粘結(jié)在集成電路芯片4上，并通過金絲6球焊的方式用金絲6把焊盤連接起來，實(shí)現(xiàn)電連接。最后直接把一體式封帽3和基底1粘合起來。

其他實(shí)施方式和實(shí)施例1相同。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。