[发明专利]用于降低MEMS传感器应力的组装结构及制备方法

说明书

本公开提供一种用于降低MEMS传感器应力的组装结构及制备方法，该用于降低MEMS传感器应力的组装结构，包括：组装基台、金属引脚、柔性连接件以及MEMS传感器敏感芯体；组装基台沿其周向设置有N个金属引脚，N≥2；柔性连接件用于将MEMS传感器敏感芯体悬挂于组装基台上方，M≥2。本公开提供的用于降低MEMS传感器应力的组装结构及制备方法采用悬空组装可以隔离由于MEMS传感器敏感芯体上温度变化而造成的热应力；并且可以避免在MEMS传感器敏感芯体上引入胶体材料，有效提高传感器的长期稳定性；同时弹簧结构可以吸收振动和冲击能量，提高传感器的稳定性。

技术领域

本公开涉及MEMS传感器技术领域，尤其涉及一种用于降低MEMS传感器应力的组装结构及制备方法。

背景技术

MEMS传感器具有体积小、质量轻、成本低等优点，已逐步替代传统传感器产品，广泛于消费类电子、国防工业等领域。MEMS传感器通常包括敏感元件和检测元件两部分。其中，MEMS传感器的敏感元件组装在一定的结构中，一方面将提供传感器所需的电气和机械连接，另一方面提供相应的物理、化学或生物环境保护。目前，MEMS传感器普遍采用基于陶瓷基台组装和基于金属基台组装两种方式。

由于MEMS传感器需要满足在一定的环境条件下正常工作的需求，在传感器封装时通常要考虑一些特别的影响因素，如温度、振动、冲击等。

温度对MEMS传感器影响表现在，当温度变化时会造成传感器的热应力分布。这是由于MEMS传感器的敏感元件与组装基台材料的种类不同，不同材料的热膨胀系数存在差异，当温度改变时，不同材料的热胀冷缩的程度不同，因此会在MEMS传感的敏感元件部分产生较大的热应力。热应力的产生会改变传感器的一些基本属性，如会改变谐振式MEMS传感器的谐振频率、造成光学MEMS传感器的光纤之间的对准发生偏移等。

振动和冲击会造成MEMS传感器的机械寄生现象，可能与器件的功能相互影响或造成干扰。振动和冲击的能量会通过组装材料传递到MEMS传感器的敏感元件上，造成敏感元件发生变形、产生共振甚至造成破坏。因此，振动和冲击同样会造成传感器上有机械应力的分布。如会造成电容式MEMS传感器的电容极板弯曲、电容极板的间隙产生微小变形等。

此外，传统的硬连接组装方式是通过胶体材料将传感器的敏感元件连接到组装基台上。但由于胶体材料的组分不定，存在蠕变现象，会造成MEMS传感器上会有不确定的应力分布，造成MEMS传感器的长期稳定性下降。尤其会造成应力敏感的谐振式MEMS传感器，声表面/体波传感器的检测信号漂移。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种用于降低MEMS传感器应力的组装结构及制备方法，以缓解现有技术中的MEMS传感器在温度改变时产生较大的热应力，振动和冲击同样会造成传感器上有机械应力的分布；同时胶体材料的组分不定，存在蠕变现象，会导致MEMS传感器上产生不确定的应力分布的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种用于降低MEMS传感器应力的组装结构，包括：组装基台，沿该组装基台的周向设置有N个金属引脚，N≥2；M个柔性连接件，其一端与所述金属引脚连接，另一端与MEMS传感器敏感芯体连接，用于将所述MEMS传感器敏感芯体悬挂于所述组装基台上方，M≥2；其中，所述MEMS传感器敏感芯体内部的电气信号通过所述柔性连接件引出至所述金属引脚上，再通过所述金属引脚引出。

在本公开的一些实施例中，其中：所述MEMS传感器敏感芯体上设置有多个信号孔，该信号孔用于联通所述MEMS传感器敏感芯体内部的电气信号；多个所述信号孔内均设置有信号引出金属层，该信号引出金属层延伸至所述MEMS传感器敏感芯体的表面，用于将所述电气信号引出；其中，所述信号引出金属层的末端设置有焊盘，所述焊盘与所述柔性连接件焊接；或所述柔性连接件与所述信号引出金属层直接连接。