一种双面芯片及环境传感器的制作方法

本实用新型涉及一种双面芯片，包括MEMS和ASIC。本实用新型还涉及一种环境传感器，用于检测外部的温度、湿度、光亮度或者声音强度等参数。

背景技术：

目前芯片制作，一般分为MEMS和ASIC，两种芯片通常分别加工，使用两片晶元(wafer)，成本较高。

常见的芯片结构如图1、图2所示，一种芯片结构如图1所示，MEMS 1’和ASIC 3’通过粘片胶4’固定在基板5’上，MEMS1’和ASIC3’，ASIC3’和基板5’分别通过引线2’实现电连接；另一种芯片结构如图2所示，MEMS1’通过粘片胶4’固定在ASIC3’上，ASIC3’通过粘片胶4’固定在基板5’上，MEMS1’与ASIC3’之间、ASIC3’与基板5’之间均设置有引线2’，通过引线2’实现电连接。

结合图1和图2，可知现有的芯片结构，或者存在着横向面积较大的问题，或者存在着纵向高度较高的问题，即现有芯片结构占用空间较大，不能满足电子产品微型化、轻薄化的设计要求，存在不足。

技术实现要素：

鉴于上述描述，根据本实用新型的一个目的，本实用新型提供了一种双面芯片，以解决现有芯片占用空间大导致其不适用微型化、轻薄化的电子产品的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种双面芯片，包括一片晶元，该晶元包括两个相对的面；

晶元的一面为ASIC线路层，ASIC线路层为直接在晶元上加工而成；

晶元的另一面为MEMS层，MEMS层为直接在晶元上加工而成；

ASIC线路层与MEMS层电连接。

优选地，晶元设置通孔，通孔内设置导电线路，ASIC线路层与MEMS层通过导电线路电连接。

优选地，MEMS层包括MEMS表面传感结构和MEMS表面辅助结构。MEMS表面传感结构包括腔室，以及密封腔室的膜片；腔室由晶元刻蚀而成。

优选地，腔室的深度为1-100um。

优选地，ASIC线路层设置焊球。

优选地，晶元在MEMS表面辅助结构上设置金属焊盘，金属焊盘通过导电线路与ASIC电连接。

优选地，金属焊盘设置在MEMS表面辅助结构正对通孔的位置处。

根据本实用新型的另一个目的，本实用新型提供了一种环境传感器，以解决现有环境传感器过大的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种环境传感器，包括由封装壳体与PCB板形成的封装结构，封装结构内设置上述的双面芯片，双面芯片通过ASIC线路层上的焊球与PCB板连接。

另一方面，本实用新型提供了一种环境传感器，包括由封装壳体与PCB板形成的封装结构，封装结构内设置上述的双面芯片，双面芯片通过MEMS表面辅助结构上的金属焊盘与PCB板导线连接。

优选地，双面芯片固定设置在PCB板上。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过将一个晶元进行双面加工，不但节省了芯片占用的空间，而且能较好降低物料成本；且通过贴装双面结构的芯片，简化了双面芯片的加工工序，进一步降低了加工成本。

2、本实用新型环境传感器通过封装该双面芯片，有助于减小最终产品环境传感器的体积。

附图说明

图1为现有技术中单面芯片的一种结构示意图；

图2为现有技术中单面芯片的另一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的双面芯片的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的环境传感器结构示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的双面芯片的结构示意图；

图6为本实用新型实施例四提供的环境传感器结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

图3为本实用新型实施例一提供的双面芯片的结构示意图，如图3所示，该双面芯片包括一片晶元1，晶元1包括两个相对的面，晶元1的一面为ASIC线路层11，实现常规ASIC芯片的功能，ASIC线路层11为直接在晶元1上加工而成；晶元1的另一面为MEMS层12，实现MEMS芯片的功能，MEMS层12为直接在晶元1上加工而成；其中，ASIC线路层11与MEMS层12电连接。

本实施例通过将一个晶元进行双面加工，使晶元的一个面加工形成ASIC线路层，另一个面加工形成MEMS层，不但节省了芯片占用的空间，而且还降低了物料成本、简化了加工工序，相比于图1或图2示出的芯片结构，本实施例的双面芯片具有显著的优势。

对于本实施例中，ASIC线路层11与MEMS层12之间的电连接方式，本实施例不做具体限定，例如可以利用金属打线实现ASIC线路层11与MEMS层12的电连接，也可以采用其他连接方式。

为有效利用晶元的空间，不占用额外的空间，优选地，在晶元上设置上下贯穿的通孔，在通孔内设置金属导线、柔性电路板等连接件实现ASIC线路层与MEMS层之间的电连接。

参考图3，图3示出了晶元1设置通孔13，通孔13内设置导电线路，ASIC线路层11与MEMS层12通过该导电线路电连接。其中，本实施例不限定导电线路的材质和结构，导电线路可以为金属导线，也可以为柔性电路板，可以根据实际应用需求合理选择。

需要说明的是，图3仅示例性示出了在晶体的两端各设置一个通孔，本实施例对通孔的位置和数量并不做限定，在实际应用中，可根据应用需求合理设置。

由于传感器是MEMS芯片执行其功能所必须的结构器件之一，因此，本实施例的MEMS层上设置有MEMS表面传感结构。

如图3所示，本实施例中的MEMS层12包括MEMS表面传感结构和MEMS表面辅助结构121，可根据使用需求，在MEMS表面辅助结构121上设置配合件，如可在MEMS表面辅助结构121上设置用于与PCB板电连接的金属焊盘。

示例性地，MEMS表面传感结构包括腔室123，以及密封腔室123的膜片122；腔室123由晶元1刻蚀而成，优选的，腔室123的深度为1-100um。

由于本实施例中的双面芯片通常会被封装到PCB板上，与PCB板配合实现相应的功能。因此，本实施例中ASIC线路层11设置有焊球。

参考图3，ASIC线路层11的外表面设置有焊球15，示例性地，多个焊球15分散分布在ASIC线路层11的外表面上，在本实施例的双面芯片封装到PCB板上时，双面芯片可以通过焊球15固定在PCB板上，并与PCB板电连接。

实施例二

图4为本实施例提供的环境传感器结构示意图，如图4所示，该环境传感器包括由封装壳体2与PCB板3形成的封装结构，该封装结构的内部设置有实施例一中的双面芯片，该双面芯片通过ASIC线路层11上的焊球15与PCB板3电连接，由此，通过焊球15与通孔13中的导电线路实现了ASIC线路层11、MEMS层12和PCB板3之间的电连接。

本实施例中的环境传感器优选为气压传感器、温度传感器、湿度传感器或声音传感器。

本实施例的环境传感器通过封装实施例一中的双面芯片，有效地减少了封装结构的体积，进而减小了环境传感器的体积。

实施例三

图5为本实用新型实施例三提供的双面芯片的结构示意图，根据图5示出的内容可知，本实施例的双面芯片与实施例一中的双面芯片的不同之处为：MEMS表面辅助结构121上设置金属焊盘14，金属焊盘14通过通孔13内的导电线路与ASIC层11电连接。

即本实施例通过在MEMS表面辅助结构上设置金属焊盘，通过该金属焊盘实现双面芯片与PCB板的电连接，而实施例一通过在ASIC线路层上设置焊球，通过焊球实现双面芯片与PCB板的电连接。

为便于金属焊盘14与通孔13内的导电线路连接，本实施例优选地将金属焊盘14设置在MEMS表面辅助结构121正对通孔13的位置处，在本实施例的双面芯片封装到PCB板上时，可以通过金属焊盘14与PCB板电连接。

实施例四

图6为本实施例提供的环境传感器结构示意图，如图6所示，该环境传感器包括由封装壳体2与PCB板3形成的封装结构，该封装结构内设置实施例三中的双面芯片，双面芯片通过金属焊盘14与PCB板3导线连接，ASIC线路层11固定设置在PCB板3上。

参考图6，MEMS表面辅助结构121上设置的金属焊盘14与PCB板3通过导电线4电连接，由此通过金属焊盘14、导电线4、通孔13中的导电线路实现了ASIC线路层11、MEMS层12和PCB板3之间的电连接。

需要说明的是，图6仅示例性地示出ASIC线路层11通过胶片5固定在PCB板3上，本实施例并不限定ASIC线路层与PCB板3的固定方式，在封装过程中，也可以通过焊接的方式进行双面芯片的固定。

本实施例中的环境传感器优选为气压传感器、温度传感器、湿度传感器或声音传感器。

本实施例的环境传感器通过封装实施例三中的双面芯片，有效地减少了封装结构的体积，进而减小了环境传感器的体积。

本实用新型实施例所描述的环境传感器，主要应用在消费电子产品领域，例如手机、笔记本电脑，可穿戴设备，智能家居等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。