[发明专利]基于封装基板的阵列式压力测量装置

说明书

本发明涉及微电子封装领域，尤其涉及一种基于封装基板的阵列式压力测量装置，包括合金壳体，以及位于合金壳体内的：压阻敏感芯片，用于在其的正面施加参考压，在背面施加外界气体压力，产生压力差；封装基板，具有导气孔，集成有所述压阻敏感芯片，该封装基板用于提供气压并对所述压阻敏感芯片的两面作用，以产生所述压力差；电路板，与所述封装基板堆叠平行放置，二者通过电互连与固定结构堆叠，该电路板用于将所述产生压力差转化为正比于压力变化的电信号输出并处理计算；合金基板，用于将压阻敏感芯片、基板和电路板密封在合金壳体内。本发明，可降低装配应力，内部集成气路系统有利于整个压力测量装置装配体的小型化。

技术领域

本发明涉及微电子封装领域，具体为一种基于封装基板的阵列式压力测量装置。

背景技术

阵列式多通道压力测量装置广泛应用于风洞试验或飞行试验中，可实现压力的多通道快速测量，其中MEMS压阻敏感芯片是压力测量装置的核心器件，对压力测量装置整体性能具有决定性影响。目前阵列式多通道压力测量装置综合性能提升面临着一些核心问题有待解决优化。首先，多通道压力测试电路系统的集成与装配复杂、核心芯片-MEMS压阻敏感芯片之间以及与后续处理电路之间的互连距离远、集成度低，目前公开的代表性技术方案中，将压力计裸芯片装配在陶瓷片-PCB电路板-金属板叠层上，通过引线键合逐步将裸芯片输入输出引出至陶瓷片、然后再引出至PCB电路板，最后交由PCB板上装配的放大、数模转换等模块进行信号处理，限制了单位面积内压力测量通道的数量，集成度低。其次，MEMS压阻敏感芯片装置装配过程中引入应力应变、其与装置其他部件存在热膨胀系数差异导致的热应力以及不均匀温度分布场等因素导致的性能漂移并且预测困难，制约了产品的长时稳定性与综合精度。最后，目前技术方案中一般通过装配至电路板上的温度传感器或利用集成在MEMS压阻敏感芯片表面的温度传感器获取压阻敏感芯片工作状态温度，由于受MEMS压阻敏感芯片处于具有多种热力学特性的材料体系中并且其工作状态中存在自发热，这造成压阻敏感条的温度状态-测试表征困难的影响，装配至电路板上温度传感器不能准确表征处于工作状态下的压阻敏感芯片压敏敏感条的温度状态，这使得温度补偿精度受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于封装基板的阵列式压力测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

所述测量装置包括合金壳体，以及位于合金壳体内的：压阻敏感芯片，用于在其的正面施加参考压，在背面施加外界气体压力，产生压力差；封装基板，具有导气孔，集成有所述压阻敏感芯片，所述封装基板用于提供气压并对所述压阻敏感芯片的两面作用，以产生所述压力差；电路板，与所述封装基板堆叠平行放置，二者通过电互连与固定结构堆叠，该电路板用于将所述产生压力差转化为正比于压力变化的电信号输出并处理计算；所述电路板上集成有仪表放大电路、ADC模块以及MCU，所述压力差所产生的信号经仪表放大电路放大后进入ADC模块，再进入MCU处理单元处理计算；合金基板，用于将压阻敏感芯片、封装基板和电路板密封在合金壳体内，所述合金基板带有贯穿正面和背面的导气气孔以及用于设置参考压的参考压气路。

进一步的，所述压阻敏感芯片的正面形成压阻条、钝化层及Pad，在压阻敏感芯片的背面形成开放空腔；所述Pad至少包括1个电源Pad，1个接地Pad，2个信号Pad。

进一步的，所述压阻敏感芯片还包括绝压式压阻敏感芯片。

进一步的，所述压阻敏感芯片倒装焊于基板上。

进一步的，所述压阻敏感芯片正面焊于表面至少有一层布线层的互连基板；所述仪表放大电路、ADC、MCU集成在互连基板上；互连基板与电路板堆叠平行放置，二者通过电互连与固定结构堆叠，实现电气与固定。

进一步的，所述电互连与固定结构可采用焊球或柱。

进一步的，所述电互连与固定结构采用Pad与TSV两者结合体。