溫度敏感部件的熱穩(wěn)定化的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]在各種微電子應用中，需要器件的溫度穩(wěn)定化以實現(xiàn)高精度。例如，微電子機械系統(tǒng)(MEMS)傳感器(諸如MEMS加速度計)對于環(huán)境溫度非常敏感。這由MEMS加速度計的每個層中的溫度膨脹系數(shù)(TCE)的差異引起，并且也由電路板和MEMS加速度計之間的連接質量引起。
[0002]為了滿足高精度傳感器需要，可以通過將傳感器保持在恒定溫度下而消除溫度漂移。實現(xiàn)這一點的一種方法是將傳感器加熱至大于容納傳感器的產(chǎn)品的最大工作溫度的溫度。然而，被加熱的傳感器仍然會受到環(huán)境溫度的影響，因為維持傳感器的穩(wěn)定的高溫是成問題的。

【發(fā)明內容】

[0003]提供了一種用于熱穩(wěn)定化電路板上的溫度敏感部件的罩體。所述罩體包括第一封蓋區(qū)段，所述第一封蓋區(qū)段構造成安裝在所述電路板的第一側的安裝有至少一個溫度敏感部件的一部分之上。所述第一封蓋區(qū)段包括第一蓋體以及從所述第一蓋體的周邊延伸的至少一個側壁。所述罩體還包括第二封蓋區(qū)段，所述第二封蓋區(qū)段構造成與所述第一封蓋區(qū)段相對地安裝在所述電路板的第二側的一部分之上。所述第二封蓋區(qū)段包括第二蓋體以及從所述第二蓋體的周邊延伸的至少一個側壁。所述第一和第二封蓋區(qū)段構造成與所述電路板可釋放地連接。
【附圖說明】
[0004]參考附圖從以下說明書將使得本發(fā)明的特征對于本領域技術人員變得明顯。應該理解的是附圖僅示出了典型實施例并且因此不應視作對范圍的限制，通過使用附圖，將以額外的詳情和細節(jié)描述本發(fā)明，附圖中:
[0005]圖1A和圖1B是根據(jù)一個實施例的用于熱穩(wěn)定化溫度敏感部件的罩體的透視圖；
[0006]圖2A和圖2B是圖1A和圖1B的罩體的另外的透視圖；以及
[0007]圖3是根據(jù)一個實施例的電子組件的透視圖，其采用了用于熱穩(wěn)定化溫度敏感部件的罩體。
【具體實施方式】
[0008]在以下詳細說明書中，足夠詳細地描述實施例以使得本領域技術人員實施本發(fā)明。應該理解的是可以采用其他實施例而不脫離本發(fā)明的范圍。以下詳細說明書因此不應視作為限定性含義。
[0009]提供了一種用于電路板上的溫度敏感部件的熱穩(wěn)定化的系統(tǒng)和方法。這種溫度敏感部件可以包括例如傳感器、振蕩器、模數(shù)轉換器或者通常安裝在電路板上的其他電子部件。
[0010]在一個實施例中，罩體包括恒溫器，其包括圍繞溫度敏感部件的機械封蓋部件以及加熱器，用于將溫度敏感部件與環(huán)境溫度隔離。恒溫器構造成維持溫度敏感部件的穩(wěn)定高溫，而同時減少由加熱器使用的能量。恒溫器節(jié)省了制造成本，因為減少了制造恒溫器的成本以及安裝時間。恒溫器被設計成是強固耐用的，因此其可以承受振動應力，并且恒溫器重量是最小化的。此外，恒溫器可以用于需要溫度穩(wěn)定化的各種應用。
[0011]在示例性實施例中，恒溫器可以用于熱穩(wěn)定化微電子機械系統(tǒng)(MEMS)傳感器。恒溫器構造成減少MEMS傳感器中的依賴于溫度的電和機械誤差源。這導致性能更高、成本更低的MEMS傳感器。
[0012]可以通過使用從兩側圍繞印刷電路板(PCB)的兩個相同的封蓋而減少用于恒溫器的部件的制造成本。在一個實施例中，采用在封蓋上的柔性墊實現(xiàn)安裝。這允許無需諸如螺釘或粘膠的其他附接機制以保持恒溫器部件附接至PCB。墊的數(shù)目被選擇作為在制造成本和耐用性之間的權衡。在恒溫器的側壁上提供孔洞或槽以避免不正確的安裝。PCB可以設置有切口以適應恒溫器，因此無需制造額外的電路板。
[0013]圖1A和圖1B示出了根據(jù)一個實施例的用于熱穩(wěn)定化印刷電路板上的至少一個溫度敏感部件的罩體100。罩體100—般地包括第一封蓋區(qū)段110和第二封蓋區(qū)段140，其構造成可釋放地與印刷電路板互連，如參照圖3下文中進一步所述。第一封蓋區(qū)段110和第二封蓋區(qū)段140包括基本上相同的結構特征。這允許容易地制造和組裝罩體100。
[0014]第一封蓋區(qū)段110包括第一蓋體112、第一側壁114以及與側壁114相對的第二側壁116。側壁114和116從蓋體112的周邊豎直地延伸。側壁114包括沿垂直方向遠離蓋體112延伸的第一柔性墊118。柔性墊118在其遠端處具有漸縮凸緣119。側壁116包括第二柔性墊120和第三柔性墊122，每個沿垂直方向遠離蓋體112延伸。柔性墊120在其遠端處具有漸縮凸緣121，并且柔性墊122在其遠端處具有漸縮凸緣123。側壁114包括第一槽124和第二槽126，每個分別位于柔性墊118的相對側上。側壁116包括位于柔性墊120和122之間的第三槽128。
[0015]第一封蓋區(qū)段110還包括第三側壁130以及與側壁130相對的第四側壁132。側壁130和132從蓋體112的周邊豎直地延伸，并且每一個與側壁114和116垂直地鄰接。側壁130包括至少一個突起133，其從側壁130的與蓋體112相對的邊緣突出。側壁132也包括至少一個突起134，其從側壁132的與蓋體112相對的邊緣突出。
[0016]第二封蓋區(qū)段140包括蓋體142、第一側壁144以及與側壁144相對的第二側壁146。側壁144和146從蓋體142的周邊豎直地延伸。側壁144包括沿垂直方向遠離蓋體142延伸第一柔性墊148。柔性墊148在其遠端處具有漸縮凸緣149。側壁146包括第二柔性墊150和第三柔性墊152，每個沿垂直方向遠離蓋體142延伸。柔性墊150在其遠端處具有漸縮凸緣151，并且柔性墊152在其遠端處具有漸縮凸緣153。側壁144包括第一槽154和第二槽156，每個分別位于柔性墊148的相對側上。側壁146包括位于柔性墊150和152之間的第三槽158。
[0017]第二封蓋區(qū)段140還包括第三側壁160以及與側壁160相對的第四側壁162。側壁160和162從蓋體142的周邊豎直地延伸，并且每個與側壁144和146垂直地鄰接。側壁160包括至少一個突起163，其從側壁160的與蓋體142相對的邊緣突出。側壁162也包括至少一個突起164，其從側壁162的與蓋體142相對的邊緣突出。
[0018]封蓋區(qū)段11 0和1 40可以由輕重量的塑性材料構成，諸如聚碳酸酯(例如Makrolon)。封蓋區(qū)段可以使用標準制造技術形成，諸如銑削、鑄造或添加制造(例如3D打印
[0019]圖2A和圖2B示出了具有放置在第二封蓋區(qū)段140之上的第一封蓋區(qū)段110的罩體100，使得封蓋區(qū)段110和140互連在一起，如同在罩體100被組裝在印刷電路板上時所做的那樣。如圖2A中所示，柔性墊118的漸縮凸緣119被接收在側壁146的槽158中。同樣，柔性墊150的漸縮凸緣151被接收在側壁114的槽124中，并且柔性墊152的漸縮凸緣153被接收在側壁114的槽126中。如圖2B中所示，柔性墊148的漸縮凸緣149被接收在側壁116的槽128中。同樣，柔性墊120的漸縮凸緣121被接收在側壁144的槽154中，并且柔性墊122的漸縮凸緣123被接收在側壁144的槽156中。
[0020]圖3示出了電子組件200，其中采用了罩體100，用于熱穩(wěn)定化溫度敏感部件。電子組件200包括具有第一側212和相對的第二側214的印刷電路板210。罩體100圍繞印刷電路板210的一部分，諸如MEMS傳感器的至少一個溫度敏感部件216位于該部分處。溫度敏感部件216安裝在印刷電路板210的第一側212上，位于封蓋區(qū)段110內。諸如加熱器的一個或多個另外的電子部件218可以安裝在第一側212上，與溫度敏感部件216鄰近并且在封蓋區(qū)段110內。替代地，諸如加熱器的一個或多個電子部件可以安裝在印刷電路板210的第二側214上，位于封蓋區(qū)段140內。
[0021]第一封蓋區(qū)段110定位在印刷電路板210的第一側212之上，并且當使用時限定了用于容納溫度敏感部件216和電子部件218的腔體。第二封蓋區(qū)段140與封蓋區(qū)段110相對地定位在印刷電路板210的第二側214之上，并且當采用時限定了用于容納一個或多個電子部件的腔體。
[0022]第一和第二封蓋區(qū)段110和140與印刷電路板210可釋放地互鎖，使得罩體100熱穩(wěn)定化溫度敏感部件216。在該構造中，罩體100用作恒溫器，其在電子組件200中溫度敏感部件216的工作期間維持了預定的溫度范圍。在一個實施例中，熱絕緣材料(例如毛氈)可以放置在罩體100內用于增強熱穩(wěn)定性。
[0023]印刷電路板210具有多個切口222以適應罩體100的組裝。切口 222的尺寸被設置成接收封蓋區(qū)段110和140的各自的突起和柔性墊。
[0024]可以通過在印刷電路板210的每側上放置封蓋區(qū)段110和140并且在每個封蓋區(qū)段110和140上輕柔推動以使得各自柔性墊卡扣就位而簡單地完成罩體100的安裝。例如，在安裝期間，在封蓋區(qū)段110的側壁114附近，柔性墊150的漸縮凸緣151與印刷電路板210的第一偵拉12接合。同樣，在側壁114附近，柔性墊152的漸縮凸緣153也與印刷電路板210的第一側212接合。封蓋區(qū)段110和140的柔性墊的其他漸縮凸緣也以類似方式與印刷電路板210的