CN118817125B - 力传感器的封装结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种力传感器的封装结构及其制造方法，涉及力传感器技术领域，用于解决现有力传感器的力传递灵敏度低的问题。本申请提供的力传感器的封装结构包括衬底，其第一表面设有间隔排布的第一凹槽和第二凹槽，第二凹槽的槽底设有凸台；器件结构支撑于第一表面并包括可动质量块和用于固定可动质量块的锚点，可动质量块的一部分悬空于第一凹槽的开口端，另一部分固定支撑于第一表面，可动质量块构成第一极板，锚点固设于凸台上；ASIC芯片与所述器件结构背对所述衬底的一侧相键合，且其朝向器件结构的一侧表面设有第二极板，第二极板与第一极板相对且间隔设置以构成可变电容；其中，第一凹槽的槽底和/或第二凹槽的槽底设有第三凹槽。

Description

力传感器的封装结构及其制造方法

技术领域

本申请涉及力传感器相关技术领域，具体涉及一种力传感器的封装结构及其制造方法。

背景技术

力传感器是一种使用MEMS技术制造的传感器，用于测量物体受到的压力或力的大小。力传感器芯片通常由弹性结构和敏感元件组成。当外部施加压力时，弹性结构会发生微小的形变，敏感元件则会将形变转化为电信号，该电信号通过处理后会得到对应的压力值。

现有技术中力传感器的封装结构中的力传感器芯片包括衬底，设于衬底一侧表面的器件结构，以及设于器件结构背对衬底一侧的盖顶结构，器件结构通过衬底感测外部施加的力，现有技术中的衬底仅包括同一深度的凹槽，衬底的表面积和接触面积较小，导致力传感器的力传递灵敏度低。

发明内容

本申请提供了一种力传感器的封装结构及其制造方法，能够解决现有的力传感器的力传递灵敏度低的问题。

为达上述目的，一方面，本申请提供的力传感器的封装结构，包括：

衬底，其第一表面设有间隔排布的第一凹槽和第二凹槽，所述第二凹槽的槽底设有凸台；

器件结构，接触并支撑于所述第一表面，所述器件结构包括可动质量块和用于固定所述可动质量块的锚点，所述可动质量块的一部分悬空于所述第一凹槽的开口端，另一部分固定支撑于所述第一表面，所述可动质量块构成第一极板，所述锚点固设于所述凸台上；

ASIC芯片，与所述器件结构背对所述衬底的一侧相键合，所述ASIC芯片朝向所述器件结构的一侧表面设有第二极板，所述第二极板与所述第一极板相对且间隔设置以构成可变电容；

其中，所述第一凹槽的槽底和/或所述第二凹槽的槽底设有第三凹槽，所述ASIC芯片采集响应于所述可动质量块的运动而变化的所述第一极板的第一电信号，并采集所述第二极板的第二电信号，以及，基于变化的所述第一电信号和所述第二电信号输出所述力传感器对应的力敏感信号。

另一方面，本申请还提供了一种力传感器的封装结构的制造方法，包括：

提供衬底，在所述衬底的第一表面制作第一凹槽和第二凹槽，并在所述第一凹槽的槽底和/或所述第二凹槽的槽底制作第三凹槽，所述第二凹槽的槽底形成有凸台；

在所述第一表面上制作器件结构，所述器件结构包括可动质量块和用于固定所述可动质量块的锚点，以使所述可动质量块的一部分悬空于所述第一凹槽的开口端，另一部分固定支撑于所述第一表面，所述可动质量块构成第一极板，并使所述锚点固定支撑于所述凸台上；

提供ASIC芯片，在所述ASIC芯片上制作第二极板；

将所述ASIC芯片具有所述第二极板的一侧与所述器件结构相键合，以使所述第二极板与所述第一极板相对且间隔设置以构成可变电容；

其中，所述ASIC芯片采集响应于所述可动质量块的运动而变化的所述第一极板的第一电信号，并采集所述第二极板的第二电信号，以及，基于变化的第一电信号和所述第二电信号输出所述力传感器对应的力敏感信号。

本申请上述的技术方案至少具有如下有益效果：在具体使用时，当衬底背对第一表面的一侧表面受到外部施加的外力时，该外力经由可动质量块与衬底的第一表面接触的部分传递至可动质量块，使得构成可变电容的第二极板与第一极板（可动质量块）之间的间隔发生变化，该间隔的变化会使得第二极板与第一极板（可动质量块）之间产生电容变化量，而ASIC芯片基于采集到的变化的第一电信号和第二电信号输出力传感器对应的力敏感信号，从而用于感测外部施加的外力。并且，由于在第一凹槽和/或第二凹槽的槽底设有第三凹槽，通过在衬底中制作不同深度的凹槽，可以改变衬底上的应变场的分布，不同深度的凹槽会导致衬底不同区域的柔软程度不同，从而调整力传感器的灵敏度，以及不同深度的凹槽能够增加衬底的表面积和接触面积，增加力作用在衬底表面的传递效果，以提高力传感器的力传递灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中力传感器的封装结构中衬底、器件结构和ASIC芯片的结构示意图；

图2是本申请实施例中衬底和器件结构的结构示意图；

图3是本申请实施例中器件结构中的可动质量块、锚点和弹性连接部的俯视图；

图4是本申请实施例中力传感器的封装结构的结构示意图；

图5是本申请实施例中力传感器的封装结构制造方法的流程示意图之一；

图6是本申请实施例中力传感器的封装结构制造方法的制程示意图之一；

图7是本申请实施例中力传感器的封装结构制造方法的流程示意图之二；

图8是本申请实施例中力传感器的封装结构制造方法的制程示意图之二；

图9是本申请实施例中力传感器的封装结构制造方法的制程示意图之三。

本申请说明书附图中的主要附图标记说明如下：

1-衬底；11-第一凹槽；12-第二凹槽；121-凸台；13-第三凹槽；

2-器件结构；21-可动质量块；211-凸起；22-锚点；23-第一键合体；24-弹性连接部；25-支撑部；26-第一导电部；

3-ASIC芯片；31-第一导电过孔；32-第二导电过孔；33-第二键合体；34-第三金属层；35-第二导电部；

4-导电线路层；41-第一线路；42-第二线路；43-第二极板；

5-绝缘层；

6-导电结构；61-钝化层；62-金属导电层；63-焊球；

7-基板；71-导电端子。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请提供一种力传感器的封装结构及其制造方法，以下对其分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

参照图1，本申请提供的力传感器的封装结构包括衬底1、器件结构2和ASIC芯片3。衬底1的第一表面设有间隔排布的第一凹槽11和第二凹槽12，第二凹槽12的槽底设有凸台121。器件结构2接触并支撑于第一表面，器件结构2包括可动质量块21和用于固定可动质量块21的锚点22，可动质量块21的一部分悬空于第一凹槽11的开口端，另一部分固定支撑于第一表面，可动质量块21构成第一极板，锚点22固设于凸台121上。ASIC芯片3与器件结构2背对衬底1的一侧相键合，ASIC芯片3朝向器件结构2的一侧表面设有第二极板43，第二极板43与第一极板相对且间隔设置以构成可变电容。其中，第一凹槽11和/或第二凹槽12的槽底设有第三凹槽13，ASIC芯片3采集响应于可动质量块21的运动而变化的第一极板的第一电信号，并采集第二极板43的第二电信号，以及，基于变化的第一电信号和第二电信号输出力传感器对应的力敏感信号。

在具体使用时，当衬底1背对第一表面的一侧表面受到外部施加的外力时，该外力经由可动质量块21与衬底1的第一表面接触的部分传递至可动质量块21，使得构成可变电容的第二极板43与第一极板（可动质量块21）之间的间隔发生变化，该间隔的变化会使得第二极板43与第一极板（可动质量块21）之间产生电容变化量，而ASIC芯片3基于采集到的变化的第一电信号和第二电信号输出力传感器对应的力敏感信号，从而用于感测外部施加的外力。并且，由于在第一凹槽11和/或第二凹槽12的槽底设有第三凹槽13，通过在衬底1中制作不同深度的凹槽，可以改变衬底1上的应变场的分布，不同深度的凹槽会导致衬底1不同区域的柔软程度不同，从而调整力传感器的灵敏度，以及不同深度的凹槽能够增加衬底1的表面积和接触面积，增加力作用在衬底表面的传递效果，以提高力传感器的力传递灵敏度。

此外，本申请通过将ASIC芯片3具有第二极板43的一侧与器件结构2背对衬底1的一侧相键合。第一方面，上述设置能够保证在衬底1的厚度方向上，ASIC芯片3、器件结构2和衬底1层叠布置，ASIC芯片3和器件结构2在厚度方向的正投影区域与衬底1在厚度方向的正投影区域存在重叠部分，由此能够减小三者的占用面积，该占用面积即为ASIC芯片3背对器件结构2的一侧表面的面积。第二方面，上述设置能够使得ASIC芯片3构成器件结构2的封装结构，从而无需采用额外的盖顶结构对器件结构2进行封装，有利于简化该力传感器的封装结构的制作过程和降低其制造成本。

请继续参照图1，本申请在第一凹槽11和第二凹槽12的槽底均设有一个第三凹槽13。当然不排除的是，也可以仅在第一凹槽11的槽底设置一个第三凹槽13，或者，仅在第二凹槽12的槽底设置一个第三凹槽13。亦或者，也可以在第一凹槽11和/或第二凹槽12的槽底设置多个第三凹槽13，且多个第三凹槽13可以具有不同的深度。

示例地，为了进一步保证衬底1的力传递效果和灵敏度，上述衬底1中第一凹槽11的槽底至衬底1的第二表面之间的距离为50um~200um，第一凹槽11和第二凹槽12的深度相同，第二表面和第一表面相对而设，第二表面用于承受外部的力，衬底1的第二表面受到外力发生变形，进而带动可动质量块21运动，实现力传感器的力传递效果。凸台121的高度与第二凹槽12的深度相同，凸台121与第二凹槽12的槽壁之间具有间隔。

参照图2，上述可动质量块21朝向第二极板43的一侧表面设有多个凸起211，多个凸起211的高度小于第二极板43与第一极板之间的间隔，从而能够在一定程度上减小第二极板43与第一极板之间的间隔，以提高力传感器的检测灵敏度。同时，上述凸起211能够减小第二极板43与第一极板意外接触时两者之间的接触面积，起到一定的机械限位作用，提高力传感器的检测可靠性。

需要说明的是，在设置凸起211后，第二极板43与第一极板之间仍然具有间隔，但此时第二极板43与第一极板之间的间隔小于未设置凸起211时第二极板43与第一极板之间的间隔。凸起211仅用来减小第二极板43与第一极板之间的间隔，而不是消除第二极板43与第一极板之间的间隔。

基于上述实施例，自可动质量块21至第二极板43的方向，多个凸起211的高度相同，并且每个凸起211的高度均满足：0.5um~2um。当凸起211的高度介于0.5um至2um之间时，其不仅能够减小第二极板43与第一极板之间的间隔，还能够防止衬底1在正常使用过程中的形变而引发的第二极板43与第一极板发生接触。示例地，多个凸起211呈阵列排布，即每相邻两个凸起211之间的间距相等。

继续参照图1，ASIC芯片3包括第一导电过孔31和第二导电过孔32，ASIC芯片3朝向器件结构2的一侧表面设有导电线路层4，导电线路层4包括第一线路41、第二线路42和第二极板43，第一导电过孔31与第一线路41电连接以形成第一导电路径，第二导电过孔32与第二线路42电连接以形成第二导电路径，力传感器通过第一导电路径向第一极板施加第一偏置电压，并通过第二导电路径向第二极板43施加第二偏置电压。同时，ASIC芯片3通过第一导电路径采集响应于可动质量块21的运动而变化的第一极板的第一电信号，并通过第二导电路径采集第二极板43的第二电信号，以实现该力传感器的电通信功能。并且，通过第一导电过孔31和第二导电过孔32直连器件结构2和外部电路，能够保证通过ASIC芯片3电性连接的部件之间具有较短的互联距离。

可以理解的是，上述ASIC芯片3具有第一信号端口、第二信号端口和第三信号端口，第一信号端口与第一导电路径电连接，第二信号端口与第二导电路径电连接，第一信号端口用于通过第一导电路径采集响应于可动质量块21的运动而变化的第一极板的第一电信号，第二信号端口通过第二导电路径采集第二极板43的第二电信号。随后，对变化的第一电信号和第二电信号进行计算以及放大处理后，并经第三信号端口输出力传感器对应的力敏感信号。

其中，第一极板（可动质量块21）通过锚点22与第一导电路径电连接，以使得力传感器通过第一导电路径向第一极板施加第一偏置电压，而无需引线键合第一极板和第一导电路径。并且，锚点22不仅能够固定连接可动质量块21，而且还可以作为导电体向可动质量块21提供第一偏置电压，使力传感器的电路布置更加整洁和清晰。示例地，第一极板（可动质量块21）通过锚点22与第一导电路径电连接，其可以通过锚点22由导电材料制成来实现锚点22的导电性能，或者，在锚点22的外周涂覆导电层，使其具有导电性能。

可以理解的是，本申请的锚点22与可动质量块21安装支撑于同一平面，换而言之，两者均设于第一表面上，由此便于器件结构2的制作，并还能够保证两者之间的连接结构形式简单。

结合图2和图3，为了实现锚点22与可动质量块21之间的连接，器件结构2还包括连接于可动质量块21和锚点22之间的弹性连接部24，且可动质量块21和锚点22通过弹性连接部24连接以共同构成器件结构2的力敏感单元。其中，锚点22用于实现后续的电信号导通，该弹性连接部24位于第二凹槽12的开口端，第二凹槽12能够向弹性连接部24的形变提供变形空间。

需要说明的是，参照图2和图3，上述器件结构2还包括环设于可动质量块21、锚点22和弹性连接部24外周的支撑部25，弹性连接部24能够使得可动质量块21在被施加力时可以相对于锚点22发生位移。并且，通过设置支撑部25一方面能够对设于其内部的可动质量块21、锚点22和弹性连接部24进行保护，另一方面便于后续工序在其背对衬底1的一侧表面制作其他功能层，以对设于其内部的可动质量块21、锚点22和弹性连接部24进行密封，使其可以使用在具有温湿度的环境中，而保证该力传感器的检测精度和灵敏性不受外界环境影响。

其中，上述器件结构2中的所有部件均同层设置，保证其力传感器的封装结构在厚度方向上的尺寸紧凑，器件结构2通过对设于第一表面的硅层进行减薄处理后得到，为了保证衬底1至器件结构2的力传递效果，将器件结构2的厚度减薄至10um~100um。

请继续参照图1，在本申请的一些实施例中，该力传感器的封装结构还包括绝缘层5，绝缘层5设置于衬底1和器件结构2之间，或者，绝缘层5覆盖于衬底1的第一表面，以及凸台121用于支撑锚点22的一侧表面。采用如上设置，一方面能够保护衬底1将衬底1与其余部件隔开，以向第一表面提供电绝缘性，阻止电流在衬底1和外部环境之间传导。另一方面，通过设置绝缘层5能够改变衬底1的性能，例如可以提高衬底1的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，由此，能够提高力传感器的稳定性、可靠性和精确性。

示例地，该绝缘层5为氧化硅层、氧化铝层、氧化锌层或氧化钛层。其厚度为0.1um~2um，用于与器件结构2进行键合。或者，上述绝缘层5覆盖于衬底1朝向器件结构2的一侧的所有壁面上，换而言之，衬底1的第一表面上覆盖有绝缘层5。其中，如图1和图2所示，在衬底1包括第一凹槽11、第二凹槽12、凸台121和第三凹槽13的实施例中，第一凹槽11的槽壁、第二凹槽12的槽壁、凸台121的壁面和第三凹槽13的槽壁上均覆盖有绝缘层5。

参照图1和图2，为了实现器件结构2和ASIC芯片3之间的键合，器件结构2朝向ASIC芯片3的一侧设有第一键合体23，ASIC芯片3朝向器件结构2的一侧设有第二键合体33，器件结构2和ASIC芯片3通过第一键合体23和第二键合体33相键合，以将器件结构2中的可动质量块21、弹性结构24和锚点22密封在器件结构2和ASIC芯片3通过第一键合体23和第二键合体33键合后围合形成的区域内。示例地，上述第一键合体23和第二键合体33可以均由金属材料金制成，或者，上述第一键合体23和第二键合体33中的一者由金属材料铝制成、另一者由金属材料锗制成。

其中，第一线路41和第二线路42均位于第一键合体23和第二键合体33围合形成的区域内，以向导电线路层4提供电磁屏蔽，第一键合体23和第二键合体33围合形成的区域能够保护第一线路41和第二线路42免受外界物理力的影响，向其提供机械保护，以增强导电线路层4的安全性和可靠性。

在本申请的另一些实施例中，第一导电过孔31和第二导电过孔32在衬底1的第一表面上的正投影位于第一键合体23和第二键合体33围合形成的区域在衬底1的第一表面上的正投影区域内。亦即，第一导电过孔31和第二导电过孔32位于第一键合体23和/或第二键合体33的内侧。

参照图1和图4，ASIC芯片3背对器件结构2的一侧设有导电结构6，导电结构6分别与第一导电路径和第二导电路径对应电连接，设置导电结构6便于实现第一导电路径和第二导电路径与外部结构的电性连接。示例地，导电结构6包括钝化层61、金属导电层62和多个焊球63，钝化层61覆盖于ASIC芯片3背对器件结构2的一侧表面上，金属导电层62覆盖于钝化层61背对ASIC芯片3的一侧表面上，多个焊球63均设于金属导电层62上，并通过金属导电层62内的两个导电线路分别与第一导电路径和第二导电路径电连接。

基于上述实施例，力传感器的封装结构还包括基板7，基板7的一侧设有多个导电端子71，多个导电端子71通过导电结构6分别与第一导电路径和第二导电路径对应电连接，以通过第一导电路径向第一极板施加第一偏置电压，以及通过第二导电路径向第二极板施加第二偏置电压。

同时，将上述层叠设置的衬底1、器件结构2和ASIC芯片3作为一个整体设置于基板7上时，其在基板7的占用面积即为ASIC芯片3朝向基板7的一侧表面的面积，有利于减小其基板7的占用面积。同时，无需打线连接ASIC芯片和器件结构2，有利于简化其制作工序。

参照图5和图6，本申请还提供了一种力传感器的封装结构的制造方法，该制造方法包括：提供衬底1，在衬底1的第一表面制作第一凹槽11和第二凹槽12，并在第一凹槽11的槽底和/或第二凹槽12的槽底制作第三凹槽13，第二凹槽12的槽底形成有凸台121；在第一表面上制作器件结构2，器件结构2包括可动质量块21和用于固定可动质量块21的锚点22，以使可动质量块21的一部分悬空于第一凹槽11的开口端，另一部分固定支撑于第一表面，可动质量块21构成第一极板，并使锚点22固定支撑于凸台121上；提供ASIC芯片3，在ASIC芯片3上制作第二极板43；将ASIC芯片3具有第二极板43的一侧与器件结构2相键合，以使第二极板43与第一极板相对且间隔设置以构成可变电容。其中，ASIC芯片3采集响应于可动质量块21的运动而变化的第一极板的第一电信号，并采集第二极板43的第二电信号，以及，基于变化的第一电信号和第二电信号输出力传感器对应的力敏感信号。

在具体使用时，当衬底1背对第一表面的一侧表面受到外部施加的外力时，该外力经由可动质量块21与衬底1的第一表面接触的部分传递至可动质量块21，使得构成可变电容的第二极板43与第一极板（可动质量块21）之间的间隔发生变化，该间隔的变化会使得第二极板43与第一极板（可动质量块21）之间产生电容变化量，而ASIC芯片3基于采集到的变化的第一电信号和第二电信号输出力传感器对应的力敏感信号，从而用于感测外部施加的外力。并且，由于在第一凹槽11和/或第二凹槽12的槽底设有第三凹槽13，通过在衬底1中制作不同深度的凹槽，可以改变衬底1上的应变场的分布，不同深度的凹槽会导致衬底1不同区域的柔软程度不同，从而调整力传感器的灵敏度，以及不同深度的凹槽能够增加衬底1的表面积和接触面积，增加力作用在衬底表面的传递效果，以提高力传感器的力传递灵敏度。

基于上述实施例，在所述将所述ASIC芯片3具有所述第二极板43的一侧与所述器件结构2相键合的步骤之前，还包括：在可动质量块21朝向第二极板43的一侧表面上制作多个凸起211，并使多个凸起211的高度小于第二极板43与第一极板之间的间隔，从而能够在一定程度上减小第二极板43与第一极板之间的间隔，以提高力传感器的检测灵敏度。同时，上述凸起211能够减小第二极板43与第一极板意外接触时两者之间的接触面积，起到一定的机械限位作用，提高力传感器的检测可靠性。

其中，所述提供ASIC芯片3的步骤具体包括：提供ASIC芯片3，在ASIC芯片3上制作第一导电过孔31、第二导电过孔32和导电线路层4，导电线路层4包括第一线路41、第二线路42和第二极板43，并将第一导电过孔31与第一线路41电连接以形成第一导电路径，第二导电过孔32与第二线路42电连接以形成第二导电路径。其中，力传感器通过第一导电路径向第一极板施加第一偏置电压，并通过第二导电路径向第二极板43施加第二偏置电压；ASIC芯片3通过第一导电路径采集响应于可动质量块21的运动而变化的第一极板的第一电信号，并通过第二导电路径采集第二极板43的第二电信号，以及，基于变化的第一电信号和第二电信号输出力传感器对应的力敏感信号，以实现该力传感器的电通信功能。并且，通过第一导电过孔31和第二导电过孔32直连器件结构2和外部电路，能够保证通过ASIC芯片3电性连接的部件之间具有较短的互联距离。

同时，将ASIC芯片3具有导电线路层4（第二极板43）的一侧与器件结构2背对衬底1的一侧相键合。第一方面，使得沿衬底1的厚度方向ASIC芯片3、器件结构2和衬底1层叠布置，ASIC芯片3和器件结构2在厚度方向的正投影区域与衬底1在厚度方向的正投影区域存在重叠部分，由此能够减小三者的占用面积，该占用面积即为ASIC芯片3背对器件结构2的一侧表面的面积。第二方面，使得ASIC芯片3构成器件结构2的封装结构，从而无需采用额外的封装结构对其进行封装，简化了该力传感器的封装结构的制作过程和制造成本。

基于上述实施例，在完成将ASIC芯片3具有第二极板43的一侧与器件结构2相键合的步骤之后，制造方法还包括：从衬底1背离第一表面的一侧，对衬底1的本体进行减薄处理，以通过衬底1减薄的厚度来实现力传递灵敏度的调节，通常衬底1减薄后的厚度为50um~200um，该厚度指的是第一凹槽11的槽底至衬底1背对第一表面的一侧表面之间的距离。

其中，结合图6~图7，为了实现ASIC芯片3与器件结构2之间的键合，将ASIC芯片3具有第二极板43的一侧与器件结构2相键合的步骤具体包括：在器件结构2背对衬底1的一侧制作第一金属层；对第一金属层进行图形化处理以得到第一键合体23；在ASIC芯片3朝向器件结构2一侧制作第二金属层；对第二金属层进行图形化处理以得到第二键合体33和第二极板43，第二键合体33围设于第二极板43的外周；将第一键合体23和第二键合体33键合，以使第二极板43与第一极板相对且间隔设置以构成可变电容，如此通过ASIC芯片3实现了对器件结构2的封装，不需要额外的封装结构。同时，通过对第二金属层进行图形化处理同步得到第二键合体33和第二极板43，有利于简化该力传感器的封装结构的制造工艺制程。

请继续参照图5和图6，在衬底1的第一表面上制作器件结构的步骤之前还包括：在第一表面制作绝缘层5；在绝缘层5背对衬底1的一侧表面制作功能层，并对该功能层进行减薄处理后再对其进行图形化处理以得到器件结构2，器件结构2包括可动质量块21和用于固定可动质量块21的锚点22，并使可动质量块21的一部分悬空于第一凹槽11的开口端，另一部分固定支撑于第一表面，可动质量块21构成第一极板，还使锚点22固定支撑于凸台121；在器件结构2背对衬底1的一侧制作第一金属层；对第一金属层进行图形化处理以得到第一键合体23和第一导电部26，并使第一键合体23围设于第一导电部26的外周，以及使第一导电部26位于锚点22上。在第一表面制作绝缘层5一方面能够实现对衬底1的绝缘，另一方面便于实现其与功能层之间的键合，通过对功能层进行减薄处理有利于提高其对力的传递效果和后续的电信号导通。

其中，器件结构2包括可动质量块21、用于固定可动质量块21的锚点22、连接可动质量块21和锚点22的弹性连接部24，以及支撑部25。可动质量块21、锚点22和弹性连接部24共同构成力敏感单元，支撑部25环设于该力敏感单元的外周，以对其进行物理结构保护。

请参照图1和图8，在ASIC芯片上制作第一导电过孔31、第二导电过孔32和导电线路层4具体包括：在ASIC芯片3上通过深槽反映采用深槽反映离子刻蚀（DRIE）工艺在ASIC芯片3所形成的图形上进行刻蚀，得到第一导电过孔31和第二导电过孔32，并使第一导电过孔31和第二导电过孔32靠近器件结构2的端部暴露于ASIC芯片3之外；对第一导电过孔31和第二导电过孔32的表面沉积氧化硅（例如可以通过等离子体TEOS淀积（PETEOS）或热氧化工艺来实现）；通过导电材料填满第一导电过孔31和第二导电过孔32，预埋电导通的第一导电过孔31和第二导电过孔32；在第一导电过孔31和第二导电过孔32暴露于ASIC芯片3之外的端部沉积第三金属层34，在第三金属层34背离ASIC芯片3的一侧制作第二金属层，对第二金属层进行图形化处理以得到第二键合体33和第二极板43，以实现第二金属层中的第二键合体33与第一键合体23的键合，用于实现对器件结构2的密闭。

参照图7和图8，对第二金属层进行图形化处理还能够得到第二导电部35，并使第二导电部35位于第二键合体33的内部；将第一键合体23和第二键合体33键合，以使第一导电部26和第二导电部35接触导电。其中，通过对第一金属层进行图形化处理直接得到第一导电部26，第一导电部26和第二导电部35接触导电，能够简化锚点22与第一线路41之间电连接结构，便于实现其与第一导电部26或锚点22之间的电连接。

参照图4和图9，在完成将ASIC芯片3具有所述导电线路层4的一侧与器件结构2相键合的步骤之后，还包括：从ASIC芯片3背对器件结构2的一侧，对ASIC芯片3的本体进行研磨处理，以使第一导电过孔31和第二导电过孔32位于ASIC芯片3的本体的内部的端部暴露于ASIC芯片3的本体之外；在ASIC芯片3背对器件结构2的一侧表面制作导电结构6；提供基板7，电连接导电结构6和基板7，以完成力传感器的封装结构的整体封装。在ASIC芯片3背对器件结构2的一侧表面制作导电结构6，使导电结构6和基板7电连接，有利于在ASIC芯片3和器件结构2之间建立可靠的电连接，扩展ASIC芯片3的连接能力，还能够提高ASIC芯片3在电路系统中的应用灵活性和可靠性。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。此外，说明书中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种力传感器的封装结构，其特征在于，包括：

衬底，其第一表面设有间隔排布的第一凹槽和第二凹槽，所述第二凹槽的槽底设有凸台；

器件结构，接触并支撑于所述第一表面，所述器件结构包括可动质量块和用于固定所述可动质量块的锚点，所述可动质量块的一部分悬空于所述第一凹槽的开口端，另一部分固定支撑于所述第一表面，所述可动质量块构成第一极板，所述锚点固设于所述凸台上；

ASIC芯片，与所述器件结构背对所述衬底的一侧相键合，所述ASIC芯片朝向所述器件结构的一侧表面设有第二极板，所述第二极板与所述第一极板相对且间隔设置以构成可变电容；

其中，所述第一凹槽的槽底和/或所述第二凹槽的槽底设有第三凹槽，所述第一凹槽具有自其槽底至所述第一表面的第一槽深，所述第二凹槽具有自其槽底至所述第一表面的第二槽深，所述第三凹槽具有自其槽底至所述第一表面的第三槽深，所述第三槽深大于所述第一槽深，且大于所述第二槽深，所述ASIC芯片采集响应于所述可动质量块的运动而变化的所述第一极板的第一电信号，并采集所述第二极板的第二电信号，以及，基于变化的所述第一电信号和所述第二电信号输出所述力传感器对应的力敏感信号。

2.根据权利要求1所述的力传感器的封装结构，其特征在于，所述可动质量块朝向所述第二极板的一侧表面设有多个凸起，多个所述凸起的高度小于所述第二极板与所述第一极板之间的间隔。

3.根据权利要求2所述的力传感器的封装结构，其特征在于，自所述可动质量块至所述第二极板的方向，多个所述凸起的高度相同，并且每个所述凸起的高度均满足：0.5um~2um。

4.根据权利要求1所述的力传感器的封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片包括第一导电过孔和第二导电过孔，所述ASIC芯片朝向所述器件结构的一侧表面设有导电线路层，所述导电线路层包括第一线路、第二线路和所述第二极板，所述第一导电过孔与所述第一线路电连接以形成第一导电路径，所述第二导电过孔与所述第二线路电连接以形成第二导电路径，所述力传感器通过所述第一导电路径向所述第一极板施加第一偏置电压，并通过所述第二导电路径向所述第二极板施加第二偏置电压；所述ASIC芯片通过所述第一导电路径采集响应于所述可动质量块的运动而变化的所述第一极板的第一电信号，并通过所述第二导电路径采集所述第二极板的第二电信号。

5.根据权利要求4所述的力传感器的封装结构，其特征在于，所述第一极板通过所述锚点与所述第一导电路径电连接。

6.根据权利要求1所述的力传感器的封装结构，其特征在于，还包括：

绝缘层，覆盖于所述衬底的第一表面，以及所述凸台用于支撑所述锚点的一侧表面。

7.根据权利要求4所述的力传感器的封装结构，其特征在于，所述器件结构朝向所述ASIC芯片的一侧设有第一键合体，所述ASIC芯片朝向所述器件结构的一侧设有第二键合体，所述器件结构和所述ASIC芯片通过所述第一键合体和所述第二键合体相键合，所述第一线路和所述第二线路均位于所述第一键合体和所述第二键合体围合形成的区域内。

8.根据权利要求4所述的力传感器的封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片背对所述器件结构的一侧设有导电结构，所述导电结构分别与所述第一导电路径和所述第二导电路径对应电连接。

9.根据权利要求8所述的力传感器的封装结构，其特征在于，还包括：

基板，所述基板的一侧设有多个导电端子，多个导电端子通过所述导电结构分别与所述第一导电路径和所述第二导电路径对应电连接。

10.一种力传感器的封装结构的制造方法，其特征在于，包括：

提供衬底，在所述衬底的第一表面制作第一凹槽和第二凹槽，并在所述第一凹槽的槽底和/或所述第二凹槽的槽底制作第三凹槽，所述第一凹槽具有自其槽底至所述第一表面的第一槽深，所述第二凹槽具有自其槽底至所述第一表面的第二槽深，所述第三凹槽具有自其槽底至所述第一表面的第三槽深，所述第三槽深大于所述第一槽深，且大于所述第二槽深，所述第二凹槽的槽底形成有凸台；

在所述第一表面上制作器件结构，所述器件结构包括可动质量块和用于固定所述可动质量块的锚点，以使所述可动质量块的一部分悬空于所述第一凹槽的开口端，另一部分固定支撑于所述第一表面，所述可动质量块构成第一极板，并使所述锚点固定支撑于所述凸台上；

提供ASIC芯片，在所述ASIC芯片上制作第二极板；

将所述ASIC芯片具有所述第二极板的一侧与所述器件结构相键合，以使所述第二极板与所述第一极板相对且间隔设置以构成可变电容；

其中，所述ASIC芯片采集响应于所述可动质量块的运动而变化的所述第一极板的第一电信号，并采集所述第二极板的第二电信号，以及，基于变化的第一电信号和所述第二电信号输出所述力传感器对应的力敏感信号。

11.根据权利要求10所述的力传感器的封装结构的制造方法，其特征在于，在完成所述将所述ASIC芯片具有所述第二极板的一侧与所述器件结构相键合的步骤之后，所述制造方法还包括：

从所述衬底背离所述第一表面的一侧，对所述衬底的本体进行减薄处理。