一種壓阻式mems傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，包括封裝外殼、過渡結(jié)構(gòu)和壓阻式MEMS傳感器芯片，所述過渡結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上，所述傳感器芯片安裝底部部分通過粘結(jié)劑粘結(jié)于過渡結(jié)構(gòu)上表面，部分懸空。該結(jié)構(gòu)通過減小MEMS傳感器芯片與封裝外殼或基板的粘結(jié)面積以減小熱應力，從而提高傳感器的穩(wěn)定性；該結(jié)構(gòu)簡單、可批量生產(chǎn)、成本低。
【專利說明】一種壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種壓阻式MEMS傳感器封裝結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]MEMS (Micro-electro-mechanical Systems)傳感器具有體積小，成本低，易于批量生產(chǎn)等特點，在各方面都具有廣泛的應用前景。壓阻式MEMS傳感器常用的封裝方法是將傳感器直接安裝在基板或封裝外殼上，由于基板或封裝外殼的熱膨脹系數(shù)與MEMS傳感器芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配，在封裝過程中或工作環(huán)境溫度變化時，會產(chǎn)生較大的熱應力。熱應力影響到傳感器的穩(wěn)定性，從而降低了傳感器的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于提出一種壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，可有效減小熱應力，提高傳感器的穩(wěn)定性，而且結(jié)構(gòu)簡單、可批量生產(chǎn)，成本低。
[0004]為達到上述目的，本實用新型所提出的技術(shù)方案為:一種壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，包括封裝外殼、過渡結(jié)構(gòu)和壓阻式MEMS傳感器芯片，所述過渡結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上，所述傳感器芯片安裝底部部分通過粘結(jié)劑粘結(jié)于過渡結(jié)構(gòu)上表面，部分懸空。
[0005]進一步的，所述過渡結(jié)構(gòu)為一基板，通過粘結(jié)劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上。
[0006]進一步的，所述過渡結(jié)構(gòu)為一應力隔離層，通過粘結(jié)劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上。
[0007]進一步的，所述過渡結(jié)構(gòu)包括一基板和應力隔離層；所述基板通過粘結(jié)劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上，所述應力隔離層通過粘結(jié)劑粘于基板上；所述傳感器芯片安裝底部部分通過粘結(jié)劑粘結(jié)于應力隔離層上。
[0008]進一步的，所述封裝外殼包括殼體和蓋板。
[0009]進一步的，所述封裝外殼為金屬外殼或塑料外殼。
[0010]進一步的，所述傳感器芯片安裝底部懸空部分占安裝底部的1/3至2/3。
[0011]進一步的，所述基板為FR-4電路板或陶瓷基板。
[0012]進一步的，所述應力隔離層的熱膨脹系數(shù)與傳感器芯片的熱膨脹系數(shù)相差小于或等于 2X10~(-6)/Ko
[0013]本實用新型的有益效果:通過減小MEMS傳感器芯片與封裝外殼或基板的粘結(jié)面積以減小熱應力，從而提高傳感器的穩(wěn)定性；該結(jié)構(gòu)簡單、可批量生產(chǎn)、成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型傳感器封裝結(jié)構(gòu)實施例一示意圖；
[0015]圖2為實施例一中傳感器芯片與基板安裝位置不例一；
[0016]圖3為實施例一中傳感器芯片與基板安裝位置示例二 ；
[0017]圖4為本實用新型傳感器封裝結(jié)構(gòu)實施例二示意圖；
[0018]圖5為本實用新型傳感器封裝結(jié)構(gòu)實施例三示意圖。
[0019]附圖標記:10、封裝外殼；11、殼體；12、蓋板；20、傳感器芯片；30、過渡結(jié)構(gòu)；31、基板；311、凹槽；32、應力隔離層；40、粘結(jié)劑。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型做進一步說明。
[0021]本實用新型的壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)通過減小MEMS傳感器芯片與封裝外殼或基板的粘結(jié)面積以減小熱應力，從而提高傳感器的穩(wěn)定性；該結(jié)構(gòu)簡單、可批量生產(chǎn)、成本低。具體的，該壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，包括封裝外殼、過渡結(jié)構(gòu)和壓阻式MEMS傳感器芯片；其中，過渡結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上，傳感器芯片安裝底部部分通過粘結(jié)劑粘結(jié)于過渡結(jié)構(gòu)上表面，部分懸空。
[0022]具體如圖1-3所示的實施例一，該實施例中的過渡結(jié)構(gòu)30為一基板31，通過粘結(jié)劑40粘于封裝外殼10的殼體11內(nèi)部底面上，壓阻式MEMS傳感器芯片20安裝底部部分通過粘結(jié)劑40粘結(jié)于基板31上表面，部分懸空，殼體11上開口蓋上蓋板12封裝。該實施例中的基板31結(jié)構(gòu)可以選用如圖2和3所示的結(jié)構(gòu)，如圖2中，在基板的一端設有一凹槽311，傳感器芯片20 —端通過粘結(jié)劑40粘結(jié)于基板31上表面，另一端懸空于凹槽311上方，該實施例中懸空部分約占傳感器芯片20安裝底部面積的1/3，根據(jù)實際需要，該部分懸空面積還可占傳感器芯片安裝底部面積的1/3至2/3。如圖3所示，基板31為一平板結(jié)構(gòu)，傳感器芯片20 —端通過粘結(jié)劑40粘結(jié)于基板31平面上，另一端懸空于基板31之外，同樣的該懸空部分可以占傳感器芯片安裝底部面積的1/3至2/3。
[0023]不同熱膨脹系數(shù)的材料粘結(jié)在一起，隨著環(huán)境溫度的變化，在結(jié)合處會產(chǎn)生熱應力。假設傳感器芯片與基板之間的結(jié)合長度為L，環(huán)境溫度比室溫高AT，冷卻到室溫后，基板比傳感器芯片多收縮了Λ L，假設Xl為傳感器芯片的熱膨脹系數(shù)，χ2為基板的熱膨脹系數(shù)，則
[0024]Δ L= (xl-x2) X Δ TXL,
[0025]因此，當L值(即傳感器芯片與基板之間的結(jié)合長度)越小，或者傳感器芯片與基板的熱膨脹系數(shù)越接近時，引入的熱應力也越小。本實用新型的結(jié)構(gòu)中，由于傳感器芯片與基板結(jié)合的面積減小了，從而可以有效減少熱應力的產(chǎn)生，降低了熱應力對傳感器穩(wěn)定性的影響，提高了傳感器的穩(wěn)定性。
[0026]如圖4所示的實施例二，在傳感器芯片20與基板31之間增加了一個應力隔離層32，通過粘結(jié)劑40粘于基板31上，傳感器芯片20安裝底部部分通過粘結(jié)劑40粘結(jié)于應力隔離層32上，部分懸空，根據(jù)實際需要，該部分懸空面積可占傳感器芯片20安裝底部面積的1/3至2/3。應力隔離層32選用的材料的熱膨脹系數(shù)盡量與傳感器芯片20的熱膨脹系數(shù)接近，二者相差最好在±2X 10~ (-6)/K之內(nèi)，以進一步較小熱應力，獲得更高穩(wěn)定性的傳感器。
[0027]如圖5所示的實施例三，也可以直接由一應力隔離層32替代實施例一中的基板31，應力隔離層32通過粘結(jié)劑40粘于封裝外殼10的殼體11內(nèi)部底面上，壓阻式MEMS傳感器芯片20安裝底部部分通過粘結(jié)劑40粘結(jié)于應力隔離層32上表面，部分懸空，根據(jù)實際需要，該部分懸空面積可占傳感器芯片20安裝底部面積的1/3至2/3。該應力隔離層32選用的材料的熱膨脹系數(shù)盡量與傳感器芯片20的熱膨脹系數(shù)接近，二者相差最好在±2X 10~ (-6)/K之內(nèi)，以進一步較小熱應力，獲得更高穩(wěn)定性的傳感器。
[0028]上述各實施例中，封裝外殼10可以選用金屬外殼或塑料外殼，基板31可以米用FR-4電路板(即環(huán)氧層壓板或玻璃纖維板)或陶瓷基板。通過減小MEMS傳感器芯片與封裝外殼或基板的粘結(jié)面積以減小熱應力，從而提高傳感器的穩(wěn)定性；該結(jié)構(gòu)簡單、可批量生產(chǎn)、成本低。
[0029]盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細節(jié)上對本實用新型做出的各種變化，均為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，包括封裝外殼、過渡結(jié)構(gòu)和壓阻式MEMS傳感器芯片，其特征在于:所述過渡結(jié)構(gòu)通過粘接劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上，所述傳感器芯片安裝底部部分通過粘接劑粘接于過渡結(jié)構(gòu)上表面，部分懸空。
2.如權(quán)利要求1所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過渡結(jié)構(gòu)為一基板，通過粘接劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上。
3.如權(quán)利要求1所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過渡結(jié)構(gòu)為一應力隔離層，通過粘接劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上。
4.如權(quán)利要求1所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過渡結(jié)構(gòu)包括一基板和應力隔離層；所述基板通過粘接劑粘于封裝外殼內(nèi)部底面上，所述應力隔離層通過粘接劑粘于基板上；所述傳感器芯片安裝底部部分通過粘接劑粘接于應力隔離層上。
5.如權(quán)利要求1所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述封裝外殼包括殼體和蓋板。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述封裝外殼為金屬外殼或塑料外殼。
7.如權(quán)利要求1-5任一項所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傳感器芯片安裝底部懸空部分占安裝底部的1/3至2/3。
8.如權(quán)利要求2或4所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基板為FR-4電路板或陶瓷基板。
9.如權(quán)利要求3或4所述壓阻式MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述應力隔離層的熱膨脹系數(shù)與傳感器芯片的熱膨脹系數(shù)相差小于或等于2X 10~ (-6)/K。
【文檔編號】G01D11/24GK204214460SQ201420641781
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】戴志華 申請人:廈門乃爾電子有限公司