[发明专利]一种基于导电通孔的温度传感器封装结构及制备方法

说明书

本发明提供一种基于导电通孔的温度传感器封装结构及制备方法，包括绝缘衬底、器件、盖帽，器件包括温度敏感膜、电极，绝缘衬底上设置温度敏感膜，温度敏感膜上设置电极，盖帽位于绝缘衬底的上方，盖帽上具有导电通孔，电极连接导电通孔，使温度敏感膜通过电极和导电通孔与外界实现信号传输，盖帽通过键合材料连接绝缘衬底，使盖帽与绝缘衬底形成封装空间，实现器件封装。本发明具有的优势在于电极测量敏感膜的值更加接近实际温度值，提高了传感器的测量精度，提高了传感器的响应速度，同时采用导电通孔结构进行信号传输，缩短了引线传输距离，减少引线寄生效应对温度传感器的测量影响。

技术领域

本发明涉及深低温温度传感器技术领域，具体地，涉及一种基于导电通孔的温度传感器封装结构及制备方法。

背景技术

低温测量广泛用在航空航天、生物医疗、超导电子学、高能物理、能源等尖端科技领域，其中深低温温度传感器在低温测量中占有重要的地位。深低温温度传感器根据敏感膜的电阻随温度变化而变化，从而产生电学信号，实现测量温度。

在采用深低温温度传感器进行温度测量时，为了避免环境因素对温度传感器测量产生影响，必须对温度传感器进行封装，实现对温度传感器的可靠性防护。就目前的研究现状，采取的封装方式为先制备好深低温温度传感器芯片，然后根据实际情况将芯片封装到不同的管壳中。

目前，Samuel Scott Courts在《Cryogenics》64(2014)248-254上撰文“Astandardized Cernox^TMcryogenic temperature sensor for aerospace applications”，该文提及了深低温温度传感器的一种封装方式。首先是将传感器敏感元件集成到衬底材料上，形成传感器芯片，然后把制备好的芯片固定在封装壳体上，最后加上封装盖帽，实现封装。这种封装方式的温度传感器，敏感元件与外界环境之间有衬底材料和封装壳体两层材料隔开，且两层材料之间需要进行粘结，导致温度传感器响应时间长，不利于高频率的实时监测，同时影响测量精度。另外采用的封装管壳远远大于芯片的实际尺寸，导致封装成品尺寸偏大，成本高。这也是目前深低温温度传感器普遍存在的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于导电通孔的温度传感器封装结构及制备方法，将绝缘衬底直接作为封装壳体，通过键合材料连接具有导电通孔的盖帽将器件封装，使电极连接导电通孔，该封装结构缩短了温度敏感膜与外界环境间的热传导距离，提高了温度传感器的测量精度，采用导电通孔技术，极大地缩短了信号传输距离，减少导线引起的测量误差，降低封装尺寸，达到芯片级封装。

根据本发明的一个方面，提供一种基于导电通孔的温度传感器封装结构，包括绝缘衬底、器件、盖帽，所述器件包括温度敏感膜、电极，所述绝缘衬底上设置所述温度敏感膜，所述温度敏感膜上设置所述电极，所述盖帽位于所述绝缘衬底的上方，所述绝缘衬底直接作为封装管壳，使温度传感器更加接近热源；所述盖帽上具有导电通孔，所述电极连接所述导电通孔且所述电极通过所述导电通孔向上垂直引出，使所述温度敏感膜通过所述电极和所述导电通孔与外界实现信号传输，所述盖帽通过键合材料连接所述绝缘衬底，使所述盖帽与所述绝缘衬底形成封装空间，实现所述器件封装。

本封装结构中将绝缘衬底直接作为封装壳体，实现传感器封装，使电学信号通过导电通孔传输，缩小了封装尺寸。

所述盖帽大小与所述绝缘衬底适配，所述盖帽中设置有四个导电通孔，所述导电通孔的位置与所述绝缘衬底上的所述电极相对应，每个所述电极对应两个所述导电通孔，尺寸根据实际情况决定，导电通孔向上贯穿整个盖帽，在盖帽顶部扩展开，形成四个均匀分布的焊盘，便于后续传感器在使用过程中引线。