热式质量流量传感器封装件及其制造方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102445246 A(43)申请公布日 2012.05.09CN102445246A*CN102445246A*(21)申请号 201010298474.0(22)申请日 2010.09.30G01F 1/86(2006.01)B81B 3/00(2006.01)B81C 1/00(2006.01)(71)申请人美新半导体（无锡）有限公司地址 214000 江苏省无锡市国家高新技术产业开发区新辉环路2号(72)发明人刘海东 肖素艳 蒋乐跃(74)专利代理机构无锡互维知识产权代理有限公司 32236代理人王爱伟(54) 发明名称热式质量流量传感器封装件及其制造方法(5

2、7) 摘要本发明涉及一种热式质量流量传感器封装件及其制造方法，该热式质量流量传感器封装件包括流量传感器芯片和与流量传感器芯片键合在一起的盖帽，所述流量传感器芯片上设有传感器敏感区，所述传感器敏感区设有微热源和温度传感器，所述盖帽上设置流体流道，所述传感器敏感区位于盖帽的流体流道内。本发明涉及的热式质量流量传感器封装件及其制造方法，有效提高流量传感器芯片性能的一致性、稳定性及可靠性，并且有效减低封装成本，同时有效提高产品的良率及生产效率。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页CN 102445265 A 1/

3、1页21.一种热式质量流量传感器封装件，其特征在于：其包括流量传感器芯片和与流量传感器芯片键合在一起的盖帽，所述流量传感器芯片上设有传感器敏感区，所述传感器敏感区设有微热源和温度传感器，所述盖帽上设置流体流道，所述传感器敏感区位于盖帽的流体流道内。2.根据权利要求1所述的热式质量流量传感器封装件，其特征在于：所述流体流道的宽度等于或大于传感器敏感区的宽度，且小于流量传感器芯片的宽度。3.根据权利要求1所述的热式质量流量传感器封装件，其特征在于：所述流体流道的高度小于盖帽的高度。4.根据权利要求1所述的热式质量流量传感器封装件，其特征在于：所述流体流道的尺寸按照所述流量传感器的测量量程加以确定。

4、5.根据权利要求1所述的热式质量流量传感器封装件，其特征在于：所述流体流道包括入口、出口、以及位于入口和出口之间的通道，所述通道在盖帽的三个壁上形成开口，其中两个开口分别为所述入口和出口，第三个开口位于盖帽与流量传感器芯片键合在一起的壁上。6.根据权利要求1所述的热式质量流量传感器封装件，其特征在于：所述流体流道的形状为长方体。7.根据权利要求1所述的热式质量流量传感器封装件，其特征在于：所述盖帽的材料为刚性材料。8.一种制造权利要求1所述的热式质量流量传感器封装件的方法，其特征在于：其包括有以下步骤：先按预定要求减薄流量传感器芯片晶圆；然后按预定尺寸在盖帽上形成流体流道； 再将流量传感器芯片

5、晶圆与盖帽键合在一起，使流量传感器芯片上的传感器敏感区位于所述流体流道内； 最后将封装好的晶圆划片，分离得到单个热式质量流量传感器封装件。9.根据权利要求8所述的制造热式质量流量传感器封装件的方法，其特征在于：所述在盖帽上形成流体流道的步骤中，流体流道的尺寸根据流量传感器的测量量程加以确定，形成流体流道的方式可以是刻蚀或冲压。10.根据权利要求8所述的制造热式质量流量传感器封装件的方法，其特征在于：所述晶圆划片的步骤中，采用激光划片方式。权 利 要 求 书CN 102445246 ACN 102445265 A 1/3页3热式质量流量传感器封装件及其制造方法技术领域0001 本发明涉及一种热式

6、质量流量传感器封装件及其制造方法，尤其涉及一种MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）热式质量流量传感器封装件及其制造方法。背景技术0002 用于测量气体流量的传感器种类很多，例如截流流量传感器、叶轮流量传感器等，它们多数是采集流体的温度、压力等信号，再换算成流量。由于气体流动状态不稳定，使其流量测量准确性受到影响。直到热式质量流量传感器的出现为流量传感器带来了一场革命，实现了直接测量流体质量流量的目的，且测量值不因温度或压力的波动而失准。0003 MEMS热式质量流量传感器是基于传热学 “能量平衡”原理的热式质量流量传感器，流体的质量和流速直接

7、与传感器上的温度场的梯度相关联，无需温度和压力的补偿。MEMS热式质量流量传感器所具备的独特优点使其在医疗、汽车、食品等气体监控和测量领域拥有广泛的应用。0004 近年市场上相继出现了各种各样的质量流量模块，然而这些流量模块的封装都基于传统的封装方法。通常，流量传感器芯片上预先刻蚀好流体流道，再将流量传感器芯片用粘接剂粘在PCB板上的凹坑里，由于这一系列工艺基本需要手工完成，粘接剂的胶量和芯片的角度偏移都难以有效控制，从而导致各个流量传感器芯片封装件的实际流道大小不一致，这将不同程度地影响流量模块的性能，包括灵敏度、量程、稳定性及一致性。并且，这种传统的封装方法中大量工艺步骤基本依赖手工完成，

8、不仅封装效率较低，成本也相对较高。上述缺陷最终将严重影响流量传感器的应用与发展。发明内容0005 本发明所要解决的技术问题是克服现有热式质量流量传感器封装件存在的上述缺陷，提供一种可靠性高、良率高、成本低的热式质量流量传感器封装件及其制造方法。0006 为了解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案是：一种热式质量流量传感器封装件，其包括流量传感器芯片和与流量传感器芯片键合在一起的盖帽，所述流量传感器芯片上设有传感器敏感区，所述传感器敏感区设有微热源和温度传感器，所述盖帽上设置流体流道，所述传感器敏感区位于盖帽的流体流道内。0007 进一步的，在不同实施方式中，其中流体流道的宽度等于或大于传感器

9、敏感区的宽度，且小于流量传感器芯片的宽度。0008 进一步的，在不同实施方式中，其中流体流道的高度小于盖帽的高度。0009 进一步的，在不同实施方式中，其中流体流道的尺寸按照所述流量传感器的测量量程加以确定。0010 进一步的，在不同实施方式中，其中流体流道包括入口、出口、以及位于入口和出口之间的通道，所述通道在盖帽的三个壁上形成开口，其中两个开口分别为所述入口和出说 明 书CN 102445246 ACN 102445265 A 2/3页4口，第三个开口位于盖帽与流量传感器芯片键合在一起的壁上。0011 进一步的，在不同实施方式中，其中流体流道的形状为长方体。0012 进一步的，在不同实施方

10、式中，其中盖帽的材料为刚性材料。0013 进一步的，本发明涉及的另一个方面，提供了一种制造本发明涉及的热式质量流量传感器封装件的方法，其包括有以下步骤：先按预定要求减薄流量传感器芯片晶圆；然后按预定尺寸在盖帽上形成流体流道； 再将流量传感器芯片晶圆与盖帽键合在一起，使流量传感器芯片上的传感器敏感区位于所述流体流道内； 最后将封装好的晶圆划片，分离得到单个热式质量流量传感器封装件。0014 进一步的，在不同实施方式中，其中在盖帽上形成流体流道的步骤中，流体流道的尺寸根据流量传感器的测量量程加以确定，形成流体流道的方式可以是刻蚀或冲压。0015 进一步的，在不同实施方式中，其中在晶圆划片的步骤中，

11、采用激光划片方式。0016 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及的热式质量流量传感器封装件及其制造方法，通过采用不同于传统的工艺确保各个流量传感器芯片封装件的实际流道大小一致，从而有效提高流量传感器芯片性能的一致性、稳定性及可靠性；并且这一系列工艺都是由机器自动操作完成，不仅有效减低封装成本，同时有效提高产品的良率及生产效率。附图说明0017 图1是本发明涉及的热式质量流量传感器封装件的立体图。具体实施方式0018 下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。0019 请参阅图1，本发明涉及的一种热式质量流量传感器封装件，其包括流量传感器芯片1和盖帽2，其中流量传感器芯片1上设有传感器

12、敏感区10，传感器敏感区10设有微热源和温度传感器（未显示），而盖帽2上设置流体流道20。盖帽2的材料为刚性材料，例如硅片、玻璃或聚合物。0020 流体流道20包括入口21、出口22、以及位于入口21和出口22之间的通道23。通道23在盖帽2的三个壁上形成开口，其中两个开口分别为入口21和出口22，第三个开口24位于盖帽2与流量传感器芯片1键合在一起的壁上。通道23的宽度W等于或大于传感器敏感区10的宽度，且小于流量传感器芯片1的宽度。而通道23的高度H小于盖帽2的高度，通道23的长度L与流量传感器芯片1的长度一致。至于通道23的具体尺寸则按照实际应用中流量传感器的测量量程加以确定。另外，在本

13、实施例中，流体流道20的形状为长方体。0021 流量传感器芯片1与盖帽2键合在一起形成机械和电学连接，具体而言，流量传感器芯片1设有传感器敏感区10的一侧与盖帽2设有第三个开口24的一侧精确对准后键合在一起，形成本发明涉及的热式质量流量传感器封装件。其中传感器敏感区10位于盖帽2的流体流道20内，也即位于通道23内。说 明 书CN 102445246 ACN 102445265 A 3/3页50022 在实际应用中，将本发明涉及的热式质量流量传感器封装件连接到对应的电路中，当流体从入口21流进通道23，经过传感器敏感区10，最后从出口22流出，流体流向如图1中箭头所示。当流体流过传感器敏感区1

14、0时，传感器敏感区10上的微热源（未显示）的温度场发生改变，传感器敏感区10上的温度传感器（未显示）感应测量到温度场的变化，从而测量出流体流量。0023 另一方面，本发明还涉及一种制造热式质量流量传感器封装件的方法，其包括有以下步骤：先按预定要求减薄流量传感器芯片晶圆；然后按预定尺寸在盖帽2上形成流体流道20； 再将流量传感器芯片晶圆与盖帽2键合在一起，使流量传感器芯片1上的传感器敏感区10位于所述流体流道20内； 最后将封装好的晶圆划片，分离得到单个热式质量流量传感器封装件。0024 其中在形成流体流道20的步骤中，流体流道的具体尺寸根据流量传感器的测量量程加以设计确定，但是流体流道20的宽

15、度等于或大于传感器敏感区10的宽度，且小于流量传感器芯片1的宽度。另外，流体流道20的形成方式可以是刻蚀或冲压等其它业界熟知的工艺。0025 在最后一个划片的步骤中，通常采用的是激光划片，同传统的划片方法相比，激光划片具有速度快、对微结构影响小的优点。0026 综上所述，由于本发明涉及的热式质量流量传感器封装件采用的是类似WLP（Wafer Level Package, 圆片级封装）的封装方法，流体流道预先设置在盖帽中，确保各个流量传感器芯片封装件的实际流道大小一致，从而有效提高流量传感器芯片性能的一致性、稳定性及可靠性；并且这一系列工艺都是由机器自动操作完成，不仅有效减低封装成本，同时有效提高产品的良率及生产效率。0027 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。说 明 书CN 102445246 ACN 102445265 A 1/1页6图1说 明 书 附 图CN 102445246 A