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)狻⒓淄?、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)防封裝工藝中對薄膜的有害影響，降低對封裝工藝的要求。
【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。
[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，不會造成加熱元件形變甚至破裂，防止了封裝過程對加熱元件造成的機(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，決不作為對本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0033]對于相關(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，參照圖1-3，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。基座1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，對此不進(jìn)行限定。根據(jù)加工工藝的