集成MEMS芯片以及ASIC芯片堆叠封装的超声波传感器的制作方法

集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器
技术领域
1.本实用新型涉及超声波传感器技术领域，尤其涉及一种集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器。

背景技术：

2.随着消费类电子、智能汽车、智能家居等领域的快速发展，对超声波传感器的性能、尺寸、功耗、成本等需求也越来越高，而压电陶瓷超声波传感器的优化迭代速度已经慢慢无法适应产品需求的迭代速度，已经到了一个瓶颈，较难有新的突破；在此背景下，mems超声波传感器作为新一代的技术产品，在未来拥有广阔的市场。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器，该超声波传感器体积小，功耗低、易装配，同时可以有效提升超声波传感器的发射及接收灵敏度。
4.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
5.本实用新型提供一种集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器，所述超声波传感器包括：
6.asic芯片封装组件；
7.mems芯片封装组件，设置于所述asic芯片封装组件上，且所述mems芯片封装组件与所述asic芯片封装组件呈堆叠设置，所述mems芯片封装组件与所述asic芯片封装组件电性连接；以及
8.外壳，设置于所述mems芯片封装组件上，且所述外壳上开设有声孔。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述asic芯片封装组件包括第一基板；框架，设置于所述第一基板上；以及
10.asic芯片，设置于所述第一基板上，且所述asic芯片位于所述框架内。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述第一基板上设置有第一焊盘，所述第一焊盘位于所述第一基板上靠近所述框架的一侧。
12.在本实用新型的一个实施例中，所述框架上设置有第二焊盘，所述第二焊盘位于所述框架上靠近所述第一基板和所述mems芯片封装组件的两侧。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述mems芯片封装组件包括：
14.第二基板，设置于所述框架上，且所述第二基板位于所述框架上远离所述第一基板的一端；以及
15.mems芯片，具有一前腔和一背腔，所述mems设置于所述第二基板上，且所述mems芯片位于所述第二基板上远离所述框架的一侧。
16.在本实用新型的一个实施例中，所述第二基板上设置有第三焊盘，所述第三焊盘位于所述第二基板上靠近所述框架的一侧。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述第一基板与所述框架之间设置有第一粘贴胶层，所述第一粘贴胶层用于固定所述框架于所述第一基板上。
18.在本实用新型的一个实施例中，所述第二基板与所述框架之间设置有第二粘贴胶层，所述第二粘贴胶层用于固定所述第二基板于所述框架上。
19.在本实用新型的一个实施例中，所述外壳与所述第二基板之间设置有第三粘贴胶层，所述第三粘贴胶层用于固定所述外壳于所述第二基板上。
20.在本实用新型的一个实施例中，所述第一焊盘与所述第二焊盘之间、所述第二焊盘与所述第三焊盘之间设置有导电胶层。
21.综上所述，本实用新型提供一种集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器，该超声波传感器将asci芯片和mems芯片通过堆叠封装的方式，在框架上通过基板通孔工艺设置过孔，在过孔、第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘的连通作用下，实现mems芯片、asic芯片堆叠后第一基板和第二基板之间的电性连接，可以减小超声波传感器的平面封装尺寸，且在外壳上设置声孔，从而在超声波传感器上形成赫姆霍兹共振腔的结构，可以有效提升超声波传感器的发射及接收的灵敏度。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1是本实用新型的整体结构示意图；
24.图2是本实用新型mems芯片正装时一个角度的整体结构爆炸图；
25.图3是本实用新型mems芯片正装时另一个角度的整体结构爆炸图；
26.图4是本实用新型mems芯片正装时的整体结构剖视图；
27.图5是本实用新型mems芯片倒装时一个角度的整体结构爆炸图；
28.图6是本实用新型mems芯片倒装时另一个角度的整体结构爆炸图；
29.图7是本实用新型mems芯片倒装时的整体结构剖视图；
30.图8是本实用新型框架的结构示意图。
31.图中标号说明：1-第一基板、2-第一粘贴胶层、3-声孔、4-外壳、5-第三粘贴胶层、6-第二基板、7-第二粘贴胶层、8-框架、9-第一焊盘、10-导电胶层、11-第二焊盘、12-第二导电线、13-mems芯片、14-asic芯片、15-第一导电线、16-第三焊盘、17-赫姆霍兹共振腔、18-第一密封胶层、19-第二密封胶层、20-焊球、21-第四焊盘、22-过孔。
具体实施方式
32.下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
33.请参阅图1至图8，本实用新型提供一种集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器，该超声波传感器通过框架8上的过孔22引线，可以将第一基板1和第二基板6实现联通，将mems芯片13与asic芯片14进行堆叠，可以减小超声波传感器的平面封装尺寸，外壳4设置赫姆霍兹共振腔17结构，可以有效提升超声波传感器的发射及接收灵敏度。该超声波传感器包括asic芯片封装组件、mems芯片封装组件和外壳4，asic芯片封装组件包括第一
基板1、框架8和asic芯片14，第一基板1上设置有第一焊盘9，第一焊盘9位于第一基板1上靠近框架8的一侧。框架8设置于第一基板1上，且框架8上还设置有第二焊盘11，第二焊盘11位于框架8与第一基板1和mems芯片封装组件连接的两侧。第一焊盘9与第二焊盘11之间设置有导电胶层10，实现第一焊盘9与第二焊盘11之间的电性导通。框架8上还设置有过孔22，过孔22可将第一基板1和mems芯片封装组件电性导通。框架8与第一基板1之间还设置有第一粘贴胶层2，第一粘贴胶层2可将框架8粘贴固定于第一基板1上。asic芯片14设置于第一基板1上，且asic芯片14位于框架8的内部。asic芯片14可以是贴装在第一基板1上的，且asic芯片14上还设置有第一导电线15，第一导电线5的一端与asic芯片14连接，第一导电线15的另一端与第一基板1连接，通过第一导电线15实现asic芯片14与第一基板1的电性连接。
34.请参阅图1至图7，在本实用新型的一个实施例中，mems芯片封装组件设置于asic芯片封装组件上，且mems芯片封装组件与asic芯片封装组件呈堆叠设置，mems芯片封装组件与asic芯片封装组件电性连接。具体的，mems封装组件包括第二基板6和mems芯片13，第二基板6设置于框架8上，且第二基板6位于框架8上远离第一基板1的一端。第二基板6上设置有第三焊盘16，第三焊盘16位于第二基板6上靠近框架8的一侧。第三焊盘16与第二焊盘11之间也设置有导电胶层10，实现第二焊盘11与第三焊盘16之间的电性导通。第二基板6与框架8之间还设置有第二粘贴胶层7，第二粘贴胶层7可将第二基板6粘贴固定于框架8上。mems芯片13具有一前腔和一背腔，mems芯片13设置于第二基板6上，且mems芯片13位于第二基板6上远离框架8的一侧。本技术对mems芯片13与第二基板6之间的安装方式不加以限定，在本实用新型的一个实施例中，mems芯片13与第二基板6之间可以是正装的，也可以是倒装的。
35.请参阅图2至图4，在本实用新型的一个实施例中，mems芯片13与第二基板6之间正装时，mems芯片13可以贴装在第二基板6上，且mems芯片13上还设置有第二导电线12，第二导电线12的一端连接于mems芯片13，第二导电线12的另一端连接于第二基板6，通过第二导电线12实现mems芯片13与第二基板6之间的电性连接。请参阅图5至图7，在本实用新型的一个实施例中，mems芯片13与第二基板6之间倒装时，mems芯片13可以通过焊球20与第二基板6连接。具体的，第二基板6上还设置有第四焊盘21，第四焊盘21位于第二基板6上远离框架8的一侧。第四焊盘21可用于焊接焊球20，实现mems芯片13与第二基板6之间的电性连接。焊球20可以为锡焊球，然不限于此。在本实用新型的一个实施例中，可以由点胶机在第四焊盘21上点导电胶层或导电银浆层，实现mems芯片13与第二基板6的电性连接，从而取代焊球20。mems芯片13上远离第二基板6的一端设置有第一密封胶层28，mems芯片13的侧壁设置有第二密封胶层19，第二密封胶层19的一端与第二基板6连接，第二密封胶层19的另一端与mems芯片13连接。
36.请参阅图1至图7，在本实用新型的一个实施例中，外壳4设置于mems芯片封装组件上，且外壳4上开设有声孔3。本技术中声孔3的尺寸和形状可以根据需要来定，例如可以为圆形孔，也可以为方形孔，然不限于此。具体的，外壳4设置于第二基板6上，且外壳4与第二基板6之间还设置有第三粘贴胶层5，第三粘贴胶层5可将外壳4固定于第二基板6上。外壳4可以提高超声波传感器的整体刚度，提升可靠性，起到保护mems芯片13的作用，防止外界对mems芯片13造成结构性损坏。mems芯片13正装时，外壳4与第二基板6以及声孔3共同构成赫姆霍兹共振腔17。mems芯片13倒装时，外壳4的内壁与第一密封胶层18相抵接，密封mems芯
片13的背腔以及外壳4，从而外壳4与mems芯片13以及声孔3共同构成赫姆霍兹共振腔17。赫姆霍兹共振腔17可对mems芯片13发出的超声波处于频带内的信号有放大作用，对处于频带外的信号有抑制作用，可以有效提升超声波传感器的发射及接受灵敏度。赫姆霍兹共振腔的共振频率的计算公式为其中，f为赫姆霍兹共振腔17的共振频率，c为空气中的声速，v为赫姆霍兹共振腔17容积，s为声孔3面积，t为声孔3的壁厚，a为声孔3的半径，λ为修正系数，例如可以取λ＝1.3。
37.综上所述，本实用新型提供一种集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器，该超声波传感器将asci芯片和mems芯片通过堆叠封装的方式，在框架上通过基板通孔工艺设置过孔，在过孔、第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘的连通作用下，实现mems芯片、asic芯片堆叠后第一基板和第二基板之间的电性连接，可以减小超声波传感器的平面封装尺寸，且在外壳上设置声孔，从而在超声波传感器上形成赫姆霍兹共振腔的结构，可以有效提升超声波传感器的发射及接收的灵敏度。
38.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

技术特征：

1.一种集成mems芯片以及asic芯片堆叠封装的超声波传感器，其特征在于，所述超声波传感器包括：asic芯片封装组件；mems芯片封装组件，设置于所述asic芯片封装组件上，且所述mems芯片封装组件与所述asic芯片封装组件呈堆叠设置，所述mems芯片封装组件与所述asic芯片封装组件电性连接；以及外壳，设置于所述mems芯片封装组件上，且所述外壳上开设有声孔。2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述asic芯片封装组件包括第一基板；框架，设置于所述第一基板上；以及asic芯片，设置于所述第一基板上，且所述asic芯片位于所述框架内。3.根据权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于，所述第一基板上设置有第一焊盘，所述第一焊盘位于所述第一基板上靠近所述框架的一侧。4.根据权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于，所述框架上设置有第二焊盘，所述第二焊盘位于所述框架上靠近所述第一基板和所述mems芯片封装组件的两侧。5.根据权利要求4所述的超声波传感器，其特征在于，所述mems芯片封装组件包括：第二基板，设置于所述框架上，且所述第二基板位于所述框架上远离所述第一基板的一端；以及mems芯片，具有一前腔和一背腔，所述mems设置于所述第二基板上，且所述mems芯片位于所述第二基板上远离所述框架的一侧。6.根据权利要求5所述的超声波传感器，其特征在于，所述第二基板上设置有第三焊盘，所述第三焊盘位于所述第二基板上靠近所述框架的一侧。7.根据权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于，所述第一基板与所述框架之间设置有第一粘贴胶层，所述第一粘贴胶层用于固定所述框架于所述第一基板上。8.根据权利要求5所述的超声波传感器，其特征在于，所述第二基板与所述框架之间设置有第二粘贴胶层，所述第二粘贴胶层用于固定所述第二基板于所述框架上。9.根据权利要求5所述的超声波传感器，其特征在于，所述外壳与所述第二基板之间设置有第三粘贴胶层，所述第三粘贴胶层用于固定所述外壳于所述第二基板上。10.根据权利要求6所述的超声波传感器，其特征在于，所述第一焊盘与所述第二焊盘之间、所述第二焊盘与所述第三焊盘之间设置有导电胶层。

技术总结

本实用新型提供一种集成MEMS芯片以及ASIC芯片堆叠封装的超声波传感器，所述超声波传感器包括：ASIC芯片封装组件；MEMS芯片封装组件，设置于所述ASIC芯片封装组件上，且所述MEMS芯片封装组件与所述ASIC芯片封装组件呈堆叠设置，所述MEMS芯片封装组件与所述ASIC芯片封装组件电性连接；以及外壳，设置于所述MEMS芯片封装组件上，且所述外壳上开设有声孔。本实用新型提供一种集成MEMS芯片以及ASIC芯片堆叠封装的超声波传感器，该超声波传感器体积小，功耗低、易装配，同时可以有效提升超声波传感器的发射及接收灵敏度。波传感器的发射及接收灵敏度。波传感器的发射及接收灵敏度。