氣體傳感器芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氣體傳感器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)氣體傳感器是基于MEMS技術(shù)和半導(dǎo)體氣體敏感原理制作的傳感器件。用于檢測各種氣體，如氫氣、氮?dú)?、甲烷、一氧化碳、酒精或揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)(V0C)等?？纱笈可a(chǎn)，具有體積小，功耗低的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、家居、環(huán)境檢測和消費(fèi)電子領(lǐng)域。
[0003]目前，基于MEMS技術(shù)的傳感器一般通過在加熱薄膜上制作氣敏電阻，薄膜不同的加熱溫度決定了氣體傳感器能檢測的氣體類別。加熱薄膜和氣敏電阻通過支撐梁固定在支撐基座上，該支撐基座為中間鏤空結(jié)構(gòu)，支撐梁上分布有金屬導(dǎo)線層，用于將加熱薄膜供電和氣敏電阻與外界的電連接。
[0004]封裝過程中，將氣體傳感器通過平板形的基座焊接到印刷線路板(PCB)上，由于PCB板和基座熱性能不同，使基座與PCB板發(fā)生熱失配，導(dǎo)致應(yīng)力應(yīng)變的產(chǎn)生。氣體傳感器中的薄膜結(jié)構(gòu)相對(duì)脆弱，因此非常容易受到后續(xù)封裝過程中封裝應(yīng)力的影響，造成薄膜破裂，性能損失等不利結(jié)果，因此，對(duì)后續(xù)封裝等工藝過程提出較高的要求。
[0005]本實(shí)用新型提出一種MEMS氣體傳感器芯片結(jié)構(gòu)，能有效預(yù)防封裝工藝中對(duì)薄膜的有害影響，降低對(duì)封裝工藝的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種能有效防止熱失配對(duì)加熱元件造成損壞的氣體傳感器芯片的新技術(shù)方案。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種氣體傳感器芯片。該傳感器芯片包括:
[0008]基座，所述基座為板形，所述基座設(shè)有支撐元件，所述基座還設(shè)有供電焊盤和測量焊盤；
[0009]至少一加熱元件，所述加熱元件設(shè)于所述基座上且與所述供電焊盤通過導(dǎo)線連接；以及
[0010]至少一氣敏元件，所述氣敏元件設(shè)于所述加熱元件上且與所述測量焊盤通過導(dǎo)線連接。
[0011]優(yōu)選地，所述支撐元件為2個(gè)以上且與所述基座的平面垂直。
[0012]優(yōu)選地，所述基座為矩形，所述支撐元件為4個(gè)且設(shè)于所述基座的四個(gè)角上。
[0013]優(yōu)選地，所述基座為矩形，所述支撐元件為4個(gè)且設(shè)于所述基座的四條邊的中心位置。
[0014]優(yōu)選地，所述支撐元件為多個(gè)，且所述多個(gè)支撐元件所組成的橫截面的形狀為圓形、橢圓形、矩形、三角形或者梯形。
[0015]優(yōu)選地，所述支撐元件為柱體、椎體或者錐臺(tái)。
[0016]優(yōu)選地，所述加熱元件為加熱薄膜。
[0017]優(yōu)選地，所述基座、所述支撐元件和所述加熱元件一體成型。
[0018]優(yōu)選地，所述基座為矩形，所述基座的中間鏤空，所述基座的邊向中間鏤空部分延伸形成支撐梁，所述加熱元件通過所述支撐梁設(shè)于所述基座上。
[0019]優(yōu)選地，所述中間鏤空部分的形狀為矩形;所述支撐梁為四條，所述支撐梁由所述基座的四條邊向所述中間鏤空部分延伸而形成，所述加熱元件通過所述支撐梁設(shè)于所述基座上;所述測量焊盤的導(dǎo)線的正、負(fù)極分別布置在所述基座的相對(duì)的兩條邊的支撐梁上;所述供電焊盤的導(dǎo)線的正、負(fù)極分別布置在另外兩個(gè)支撐梁上。
[0020]封裝過程中，通過支撐元件將氣體傳感器芯片安裝到印刷線路板(PCB)上。當(dāng)由于熱失配導(dǎo)致變形時(shí)，由于支撐元件的存在，形變可以通過支撐元件的傾斜、拉伸或者扭轉(zhuǎn)等進(jìn)行緩沖或者抵消，從而使得基座結(jié)構(gòu)保持基本穩(wěn)固，不會(huì)造成加熱元件形變甚至破裂，防止了封裝過程對(duì)加熱元件造成的機(jī)械變形和應(yīng)力，提高了結(jié)構(gòu)的可靠性，并能降低對(duì)封裝工藝和選材的要求。提高了氣體傳感器芯片使用壽命和使用穩(wěn)定性。
[0021]通過以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說明】
[0022]被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0023]圖1:本實(shí)用新型實(shí)施例氣體傳感器芯片的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2:沿圖1中A-A線的剖視圖；
[0025]圖3:圖1的后視圖；
[0026]圖4:支撐元件設(shè)在正方形基座四條邊中心的氣體傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖5:支撐元件設(shè)在正方形基座四條邊中心及四角的氣體傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖6:支撐元件設(shè)在正方形基座三個(gè)點(diǎn)處的氣體傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖7:支撐元件設(shè)在為圓形基座的氣體傳感器芯片結(jié)構(gòu)圖。
[0030]其中，1:基座;3:氣敏元件;31:測量焊盤;5:支撐梁;6:支撐元件;7:加熱薄膜;71:供電焊盤。
【具體實(shí)施方式】
[0031]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0032]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0033]對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。
[0034]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。
[0035]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0036]本實(shí)施例提供了一種氣體傳感器芯片，參照?qǐng)D1-3，該傳感器芯片包括:基座1，基座1為板形，基座1設(shè)有支撐元件6，基座1還設(shè)有供電焊盤71和測量焊盤31;至少一加熱元件，加熱元件設(shè)于基座1上，且與供電焊盤71通過導(dǎo)線連接；以及至少一氣敏元件3，氣敏元件3設(shè)于加熱元件上，且與所述測量焊盤31通過導(dǎo)線連接。本實(shí)施例中加熱元件為加熱薄膜7。
[0037]封裝過程中，通過支撐元件6將氣體傳感器芯片安裝到印刷線路板(PCB)上。當(dāng)由于熱失配導(dǎo)致變形時(shí)，由于支撐元件6的存在，形變可以通過支撐元件6的傾斜、拉伸或者扭轉(zhuǎn)等進(jìn)行緩沖或者抵消，從而使得基座1結(jié)構(gòu)保持基本穩(wěn)固，不會(huì)造成加熱元件形變甚至破m
Ο
[0038]具體地，在本實(shí)施例中基座1為矩形平面，基座1沿厚度方向分為表面和背面?；?的表面設(shè)有供電焊盤71、測量焊盤31、氣敏元件3和加熱元件。為了使用方便，基座1的背面上設(shè)置2個(gè)以上的支撐元件6。為了達(dá)到更好的抵消形變的效果，并節(jié)約空間，支撐元件6與基座1垂直。當(dāng)然，支撐元件6與基座1的角度可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了使氣敏傳感器芯片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，支撐元件6為多個(gè)，且所述多個(gè)支撐元件6所組成的橫截面可以圓形、橢圓形、矩形、三角形或者梯形，也可以是其他形狀，對(duì)此不進(jìn)行限定。根據(jù)加工工藝的