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)，尤其涉及的是一種基于芯片堆疊和倒裝焊的氣體傳感器及其封裝結(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。現(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，提供了一種基于芯片堆疊和倒裝焊的氣體傳感器及其封裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)較大尺寸的氣體傳感器芯片和較小尺寸的集成電路芯片的堆疊封裝。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括封裝襯底、集成電路芯片、氣體傳感器芯片、導(dǎo)線、多個(gè)焊盤和引腳；所述集成電路芯片通過倒裝焊焊接在所述封裝襯底的正面，所述引腳設(shè)置于封裝襯底的背面，所述氣體傳感器芯片粘結(jié)在集成電路芯片上，所述焊盤分別設(shè)置在集成電路芯片、氣體傳感器芯片和封裝襯底上，所述引腳和封裝襯底上的焊盤相連通，所述封裝襯底、集成電路芯片和氣體傳感器芯片上的焊盤分別通過導(dǎo)線鍵合實(shí)現(xiàn)電連接。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述導(dǎo)線為金絲。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述集成電路芯片用于提供接口電源、控制信號(hào)、并采集處理氣體傳感器芯片的信號(hào)，所述氣體傳感器芯片采集氣體信號(hào)。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述集成電路芯片上沉積焊球，所述集成電路芯片和封裝襯底之間通過焊球進(jìn)行倒裝焊。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述封裝襯底為陶瓷基板或PCB基板。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述引腳至少為四對(duì)。

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

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述氣體傳感器芯片通過絕緣膠水粘結(jié)在集成電路芯片上。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方式之一，所述集成電路芯片為IC工藝加工而成，所述氣體傳感器芯片為MEMS技術(shù)制成。

一種所述的基于多芯片的氣體傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)包括帶有探測(cè)孔的封帽，所述封帽封裝在所述氣體傳感器上。

首先將集成電路芯片通過倒裝焊技術(shù)焊接在封裝襯底上，然后把氣體傳感器芯片粘結(jié)在集成電路芯片上，再通過金絲焊接的方式，利用金絲把氣體傳感器芯片和封裝襯底上的焊盤鏈接起來，實(shí)現(xiàn)電連接。最后，通過加上帶探測(cè)孔的金屬、陶瓷或塑料材質(zhì)的封帽，完成封裝后即可。

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)用新型采用先進(jìn)的MEMS技術(shù)制作氣體傳感器芯片，采用IC工藝制作配套氣體傳感器的集成電路芯片，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，不僅大幅度降低了傳感器的功耗和尺寸，而且提高了氣體傳感器的靈敏度等性能，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。把氣體傳感器芯片和集成電路芯片的堆疊起來，進(jìn)一步降低了整個(gè)傳感器的尺寸。采用芯片堆疊和倒裝焊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)較大尺寸的氣體傳感器芯片和較小尺寸的集成電路芯片的堆疊封裝，既減小了傳感器的尺寸又確保了氣體傳感器芯片與環(huán)境氣體的良好接觸，提高了傳感器的綜合性能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的立體圖；

圖3是封裝襯底的仰視圖。

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。

如圖1～3所示，本實(shí)施例包括封裝襯底1、集成電路芯片2、氣體傳感器芯片3、金絲4、多個(gè)焊盤5和引腳7；所述集成電路芯片2上沉積焊球6，所述集成電路芯片2和封裝襯底1之間通過焊球6進(jìn)行倒裝焊，所述引腳7設(shè)置于封裝襯底1的背面，所述氣體傳感器芯片3粘結(jié)在集成電路芯片2上，所述焊盤5分別設(shè)置在集成電路芯片2、氣體傳感器芯片3和封裝襯底1上，所述引腳7和封裝襯底1上的焊盤5相連通，所述封裝襯底1、集成電路芯片2和氣體傳感器芯片3上的焊盤5分別通過金絲4鍵合實(shí)現(xiàn)電連接。

本實(shí)施例的氣體傳感器芯片3基于MEMS技術(shù)制造完成，氣體傳感器芯片3尺寸為1.5mm×1.0mm，檢測(cè)的氣體種類是揮發(fā)性有機(jī)物。集成電路芯片2基于0.18微米工藝加工完成，集成電路芯片2尺寸為1.2mm×0.8mm，為氣體傳感器芯片3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)。封裝襯底1采用的是氧化鋁陶瓷，尺寸為3.5×2.8mm。封裝襯底1下面有四對(duì)引腳7，引腳7的尺寸為0.5mm×1.0mm，引腳7表面設(shè)有鍍金層0.5微米。

裝配過程：首先把集成電路芯片2通過倒裝焊的方式焊接在封裝襯底1上，然后把氣體傳感器芯片3通過絕緣膠水粘結(jié)的方式堆疊在集成電路芯片2上，再用金絲球焊的方式通過金絲把焊盤5鏈接起來，最后用帶探測(cè)孔的金屬封帽進(jìn)行封裝。

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)。