[发明专利]单体化复合传感器及其封装品

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统的传感器，特别是涉及一种高积集度的单体化复合传感器。

背景技术

微机电系统技术(MEMS)结合了半导体制程及其它微机械加工(micromachining)的方法，整合制造结合光、机、电、生化等感测或致动元件于芯片上，而能使传感器或致动器微型化。

然而，单一功能的微传感器或微致动器已经无法满足使用需求，为了能够降低成本并提高附加价值，将多个传感器整合于同一芯片已成为未来发展的趋势。以车用电子系统为例，整合加速度计与微陀螺仪可应用于车辆稳定性控制与防翻覆传感器，而整合压力计与加速度计可应用于胎压侦测系统。具体结构设计，例如美国专利US7223624、US7322236及US7555956等，皆有揭露将压力计与加速度计以并列方式整合于同一芯片，其中US7322236还揭露将压力计与加速度计分别位于芯片正面与背面的上下并排设计。

由于并列方式的设计使芯片面积很难再缩小，而上下并排方式容易造成制程的复杂性并增加引线的困难，所以如何有效提高积集度以减少芯片面积，且避免制程过于复杂，是需要解决的课题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种可以有效提高积集度且结构简单的单体化复合传感器。

本发明的另一目的，提供一种单体化复合传感器的封装品。

本发明单体化复合传感器，包含：一主体、一复合体、至少一连结梁及多个传感元件。复合体包括相连接的一质量块及一薄膜，薄膜位于质量块上并与质量块共同界定出至少一空腔。连结梁连结主体与复合体，使复合体可相对于主体作运动，也就是说，主体为一固定结构，连结梁的一端固定于主体，另一端连接复合体，借由连结梁支撑复合体而将复合体悬空，当复合体受外力摇晃或震动时，即会相对于主体运动。其中至少一个传感元件形成于薄膜位于空腔上的区域。复合体的空腔可以提供薄膜振动的空间，也可以作为隔热的空间，借此可在空腔上的薄膜区域设置传感元件，形成多功能的应用，例如设置压阻元件可应用为压力传感器；设置热敏元件可应用为温度传感器；此外，若设置热敏元件，单体化复合传感器还可包含一发热元件，同样设于空腔上的薄膜区域并靠近热敏元件，即可应用为流体流量计。

本发明所述单体化复合传感器的多个传感元件中的各传感元件可为压阻元件、压电元件或热敏元件。而且，传感元件中至少一个为压阻元件且形成于连结梁，可以感测复合体的运动，以应用为惯性传感器，进一步地，传感元件中有一为压电元件，也可设于连结梁上，以致动复合体，使惯性传感器具有自我检测的功能；或者，单体化复合传感器还可包含一底板，与主体连接且形成有一感测电极，感测电极与质量块相对且两者共同形成一电容结构，借此也可感测复合体的运动，或借由在电容结构间施加偏压而产生静电力使此复合体具有自我检测的功能。

本发明所述单体化复合传感器，其中，薄膜与连结梁一体连接，也就是说薄膜与连结梁是由同一结构层所形成，而且连结梁的厚度与薄膜的厚度可以相同也可以不同，可依据需求而调整，具体例如连结梁的厚度小于薄膜的厚度，可使复合体的振动较为灵敏，或例如连结梁的厚度大于薄膜的厚度，可使连结梁较具有刚性。

本发明所述单体化复合传感器，其中，复合体的至少一空腔还延伸至少一贯穿质量块的通道而与外界相连通，借此流体可经由通道进入空腔内与薄膜接触以侦测相对压差。

本发明单体化复合传感器的封装品，包含：一单体化复合传感器、一封盖及一底板。单体化复合传感器，包含：一主体、一复合体、至少一连结梁及多个传感元件。复合体包括相连接的一质量块及一薄膜，薄膜位于质量块上并与质量块共同界定出至少一空腔。连结梁连结主体与复合体，使复合体可相对于主体作运动。其中至少一个传感元件形成于薄膜位于空腔上的区域。封盖连接于单体化复合传感器的上表面，遮盖复合体及所述连结梁并与复合体及连结梁相间隔，且设有多个穿孔。底板连接于单体化复合传感器的下表面，与封盖位于单体化复合传感器的相反两侧，且与复合体相间隔。

本发明所述单体化复合传感器的封装品，其中，至少一部份穿孔分别对应各传感元件的焊垫设置以露出各传感元件的焊垫。而且，单体化复合传感器的封装品还可包含多个金属导接部，分别对应被覆于各传感元件的焊垫而形成电连接且延伸被覆于对应界定穿孔的封盖的壁面并进一步延伸至封盖的顶面；或者，多个金属导接部分别对应被覆于各传感元件的焊垫而形成电连接。

本发明所述单体化复合传感器的封装品，其中，穿孔中至少一个使该复合体与外界压力连通。