[實(shí)用新型]一種適用于MEMS慣性傳感器封裝的陶瓷外殼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821344121.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209507577U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆桂珍;林龍濤;趙前程;閆俊杰;楊俊飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京微元時(shí)代科技有限公司
• 主分類號(hào): B81B7/00
• 分類號(hào): B81B7/00
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本實(shí)驗(yàn)新型提出一種適用于MEMS慣性傳感器封裝的陶瓷外殼，開(kāi)發(fā)出一款適用于MEMS慣性傳感器常壓封裝的陶瓷外殼結(jié)構(gòu)，采用陶瓷材料，結(jié)構(gòu)體積小，將ASIC與慣性傳感器表頭封裝在同一個(gè)腔體內(nèi)，增加了產(chǎn)品集成度。主要包括伐金屬蓋板和帶引腳的陶瓷管座，陶瓷管座內(nèi)布有金屬焊盤(pán)，通過(guò)內(nèi)部走線將內(nèi)部焊盤(pán)和外部引腳連接，并利用平行封焊機(jī)進(jìn)行平行封焊封裝。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微機(jī)電系統(tǒng)封裝領(lǐng)域，具體是一種MEMS慣性傳感器封裝用陶瓷外殼。

背景技術(shù)

MEMS技術(shù)開(kāi)辟了微型化、集成化的新技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，而其封裝好壞關(guān)系到器件性能的優(yōu)劣，同時(shí)封裝成本過(guò)高也會(huì)降低MEMS器件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。MEMS中一些可動(dòng)部分或懸空結(jié)構(gòu)、硅杯空腔、梁、溝、槽、膜片，甚至是流體部件與有機(jī)部件，基本上是靠表面效應(yīng)工作的。MEMS產(chǎn)品的封裝技術(shù)大多數(shù)是借用半導(dǎo)體IC領(lǐng)域中現(xiàn)成的封裝工藝，不過(guò)，由于各類產(chǎn)品的使用范圍和應(yīng)用環(huán)境的差異，其封裝也沒(méi)有統(tǒng)一的形式，應(yīng)根據(jù)具體的使用情況選擇適當(dāng)?shù)姆庋b形式，對(duì)各種不同結(jié)構(gòu)及用途的MEMS器件，導(dǎo)致其封裝設(shè)計(jì)專用性很強(qiáng)。

目前MEMS慣性器件產(chǎn)品量較小，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)工藝，傳統(tǒng)的MEMS封裝主要有金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝三種形式。最近幾年，MEMS封裝技術(shù)取得了很大進(jìn)展，出現(xiàn)了眾多的MEMS封裝技術(shù)，通常可將其分為 3個(gè)封裝層次：芯片級(jí)封裝、圓片級(jí)封裝、系統(tǒng)級(jí)封裝。而對(duì)于MEMS慣性器件來(lái)講，封裝技術(shù)除了保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受外部環(huán)境的干擾和破壞之外，還要保證器件具有良好的氣密性，較好的絕緣性，以及足夠的機(jī)械應(yīng)力，保證形狀穩(wěn)定。這樣大大增加了器件封裝難度，導(dǎo)致MEMS封裝技術(shù)成本高于一般電子元器件，制約著MEMS慣性器件的發(fā)展和普及應(yīng)用。

針對(duì)MEMS慣性傳感器的封裝難點(diǎn)，MEMS慣性傳感器采用陶瓷封裝。陶瓷材料具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，絕緣電阻及絕緣破壞電壓高；在溫度高、濕度大的條件下性能穩(wěn)定，確保可靠性。并且熱導(dǎo)率高；熱膨脹系數(shù)與Si的熱膨脹系數(shù)匹配，耐熱性優(yōu)良。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于MEMS慣性傳感器封裝的陶瓷外殼，可實(shí)現(xiàn)深腔封裝、體積小、高可靠性、高氣密性，高集成度，滿足MEMS慣性器件的封裝要求。

本實(shí)用新型采用提供一種適用于MEMS慣性傳感器封裝的陶瓷外殼，采用陶瓷結(jié)構(gòu)，陶瓷材料具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，絕緣電阻及絕緣破壞電壓高；在溫度高、濕度大的條件下性能穩(wěn)定，確保可靠性。并且熱導(dǎo)率高；熱膨脹系數(shù)與Si的熱膨脹系數(shù)匹配，耐熱性優(yōu)良。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種適用于MEMS慣性傳感器封裝的陶瓷外殼，包括可伐金屬蓋板(3)，和帶引腳的陶瓷管座，陶瓷管座頂部設(shè)有金屬封口環(huán)(1)，所述可伐金屬蓋板(3) 通過(guò)所述金屬封口環(huán)(1)將所述陶瓷外殼上端的開(kāi)口封閉，金屬封口環(huán)(1)燒結(jié)在陶瓷管座側(cè)壁(2) 上，陶瓷管座側(cè)壁(2)固定在下方的帶有金屬埋線的臺(tái)階(4)上，帶有金屬埋線的臺(tái)階(4)與下方陶瓷基底(5)固定，在陶瓷管座外部與底部布有金屬引腳(7)，在陶瓷管座底部三個(gè)方向布有接地引腳(8)，金屬引腳(7)通過(guò)內(nèi)部走線與帶有金屬埋線的臺(tái)階(4)表面上的金屬焊盤(pán)(6)相連。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的一種適用于MEMS慣性傳感器封裝的陶瓷外殼，其特征在于：所述的帶有金屬埋線的陶瓷臺(tái)階(4)采用單面設(shè)計(jì)，臺(tái)階上布有數(shù)量不定的金屬焊盤(pán)(6)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述陶瓷外殼采用氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷或LTCC。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，金屬封口環(huán)(1)與可伐金屬蓋板(3)之間通過(guò)平行封焊工藝進(jìn)行焊接。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

1)實(shí)現(xiàn)器件小型化，具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，熱膨脹系數(shù)與MEMS慣性芯片的熱膨脹系數(shù)匹配；

2)封裝氣密性高：氣密性滿足≤1×10-3Pa·cm3/s；