[发明专利]高量程加速度传感器陶瓷硅陶瓷三层无引线封装结构

说明书

本发明涉及传感器芯片封装结构，具体涉及一种高量程加速度传感器陶瓷硅陶瓷三层无引线封装结构；包括一层为一面可接地钎焊的低温共烧陶瓷片，不可钎焊面采用阳极键合技术，实现熟瓷片与敏感结构背面键合，敏感结构正面也采用阳极键合与三层熟瓷片键合，第一层为一片和传感器框架面积一样的低温共烧陶瓷框架，同时通过激光打孔、浆料填孔实现敏感结构的PAD点与第二层电路相连；第二层通过浆料印刷，实现电路转接功能，将信号传输至熟瓷片第三层，即封装结构顶层；封装结构顶层印刷上可钎焊浆料，由此可以通过钎焊将熟瓷片与输出电线相连；本发明使封装结构面积最小化，实现了加速度传感器无引线封装，极大的提高了传感器的可靠性。

技术领域

本发明涉及传感器芯片封装结构，具体涉及一种高量程加速度传感器陶瓷硅陶瓷三层无引线封装结构。

背景技术

低温共烧陶瓷（LTCC）技术是一种低成本封装技术，陶瓷材料具有优良的高频高品质因数的特性，使用低温共烧陶瓷实现电路转接比用普通PCB电路基板具有更优良的热传导性，更好的温度特性。由于低温共烧陶瓷较小的热膨胀系数和介电常数温度系数，其与硅芯片阳极键合过程中产生的残余应力较小。现有的高量程加速度传感器封装都是采用金丝键合将敏感结构与PCB转接板相连，而后输出电线钎焊在PCB板上。由于金丝键合和PCB板的存在，增大了封装后的体积，同时极大的降低了传感器在高冲击条件下的可靠性。

发明内容

本发明为减小现有高量程加速度传感器封装结构的体积，降低封装过程中产生的残余应力对输出的影响，提高加速度传感器在高冲击条件下的可靠性的技术问题，提供一种高量程加速度传感器陶瓷硅陶瓷三层无引线封装结构。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高量程加速度传感器陶瓷硅陶瓷三层无引线封装结构，包括底层熟瓷片、敏感结构、第三层熟瓷片、第二层熟瓷片、第一层熟瓷片，所述底层熟瓷片底面刷有钎焊浆料，底层熟瓷片顶面采用阳极键合技术与敏感结构的背面键合。所述敏感结构的正面也通过阳极键合技术与三层熟瓷片键合，所述三层熟瓷片分别为自下而上排列的第一层熟瓷片、第二层熟瓷片和第三层熟瓷片、其中第一层熟瓷片与敏感结构接触；所述敏感结构包括敏感结构框架和位于敏感结构框架中心处的质量块；所述第一层熟瓷片为与敏感结构框架大小一致的框架结构且开设有与敏感结构的PAD点大小、位置一致的通孔，同时第一层熟瓷片和敏感结构的接触面刻有与敏感结构表面溅射的导线相同大小的导线凹槽，所述第二层熟瓷片与第一层熟瓷片相对应的位置处也开设有通孔且不与第一层熟瓷片相接触的一面印刷有转接电路，所述第三层熟瓷片在第二层熟瓷片转接电路结束处相应位置开有第二通孔，所述第三层熟瓷片不与第二层熟瓷片接触的一面印刷有钎焊浆料形成与电线焊接的焊盘，第一层熟瓷片、第二层熟瓷片的通孔和第三层熟瓷片第二通孔间采用浆料填孔实现敏感结构与转接电路的电路连接。

上述三层无引线封装结构的三层熟瓷片在制备初期为三层生瓷片，三层生瓷片整体通过激光打孔、丝网印刷、叠层、压片、烧结形成一个整体，将这个整体与已键合底层熟瓷片的敏感结构通过阳极键合连接。最后，完全封装后的整体通过底层熟瓷片底面刷有的钎焊浆料实现三层封装结构与管壳的连接。

本发明采用熟瓷片与敏感结构阳极键合，同时在熟瓷片内印刷电路从而实现电路转接功能。该结构可简化敏感结构到传输线之间的步骤，减小由于金丝键合和PCB板造成的噪声，提高传感器整体的可靠性。同时保证了加速度传感器整体封装后的面积与敏感结构相同。只在高度有所提高的条件下，仍能有效的保护敏感结构。

进一步的，所述底层熟瓷片、第三层熟瓷片、第二层熟瓷片和第一层熟瓷片均为低温共烧陶瓷，且均还有NA⁺。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

使用低温共烧陶瓷实现敏感结构封装，低温共烧陶瓷在烧结之后物理性质稳定，热膨胀系数与硅热膨胀系数相近，能有效的减小在封装过程中产生的残余应力，为传感器的稳定输出提供有效保护。