[发明专利]基于可伐合金的MEMS惯性器件低应力封装结构及方法

说明书

本发明公开了一种基于可伐合金的MEMS惯性器件低应力封装结构及方法，结构包括ASIC芯片、MEMS传感器芯片、过渡件、PCB板、金针、管壳和管壳上盖；ASIC芯片粘在MEMS传感器芯片上；MEMS传感器芯片粘在过渡件上；过渡件焊接在管壳上；PCB板位于管壳内部；PCB板中心设有空腔，空腔边缘附近设有若干第一焊盘；PCB板上开有若干第一通孔，第一通孔边缘设有若干第二焊盘；管壳上开有若干第二通孔，第二通孔与第一通孔位置对应；金针穿过第二通孔通过玻璃绝缘子与管壳相连；金针穿过第一通孔与PCB板上的第二焊盘相连；管壳上盖与管壳固连；该封装结构能够有效的减小封装应力对MEMS惯性器件的影响。

技术领域

本发明属于微机电技术领域，特别是一种基于可伐合金的MEMS惯性器件低应力封装结构及方法。

背景技术

微机电系统(micro-electro-mechanical systems，MEMS)是一种将电和机械集成的微器件或微系统。MEMS沿用集成电路(integrated circuit，IC)的微米/纳米微加工工艺，是集合微型结构、微型传感器、微型执行器以及信号处理、控制、通信等功能于一体的完整且复杂的系统。MEMS具有体积小、功耗低、性能好，与IC制作工艺兼容性好等优点，在消费电子、工业控制、医疗器械、信息通信、武器装备以及国防安全等领域中得到了越来越广泛的应用。MEMS封装是MEMS器件由芯片到成型之前所必经的一个工艺过程，它对于芯片具有支持和保护作用，使之不受外部环境的干扰和破坏。此外，对于不同的MEMS器件，其封装还需要提供对应的工作环境和活动空间。

MEMS器件封装过程会引入额外的应力，严重影响MEMS器件的稳定性和可靠性。封装应力是由于MEMS器件材料与封装材料之间热膨胀系数不匹配而产生，属于热应力，具有很强的温度特性。在使用过程中，由于环境温度的变化，封装产生的热应力产生变化，从而引起MEMS器件输出的温度漂移。在长期贮存过程中，由于温度等环境因素改变，以及粘接材料的材料特效随时间的老化，使得封装应力在长期贮存时出现较为显著的变化，从而产生MEMS器件的性能稳定性和可靠性问题。对于MEMS惯性器件而言，温度漂移和长期可靠性都是核心指标。因此，低应力封装是解决MEMS惯性器件温度漂移和长期可靠性的关键技术。

公布号为CN109835866A的专利公开了一种现有MEMS封装方式，尤其公开了一种MEMS封装结构，包括基板和外壳，基板和外壳形成腔体，芯片被置于腔体之内，并且被安装固定在基板之上，所述MEMS封装结构包括一个转接中间件，该转接中间件也被置于由基板和外壳形成的腔体内，且被安装固定在所述芯片的上表面。从上述方案中，可以看出现有MEMS封装结构，并未解决器件材料和封装材料之间热膨胀系数不匹配问题，封装应力没有得到很好的解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可伐合金的MEMS惯性器件低应力封装结构及方法，以减小封装应力对MEMS器件的影响以及提高MEMS器件的长期稳定性。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于可伐合金的MEMS惯性器件低应力封装结构，包括ASIC芯片、MEMS传感器芯片、过渡件、PCB板、金针、管壳和封装在管壳上的管壳上盖；

所述管壳、管壳上盖和金针的材料均为可伐合金；