MEMS传感器结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种MEMS传感器结构，包括一封装管壳、一连接部及一MEMS传感器，MEMS传感器包括层叠设置的一基底及一敏感结构，基底包括一第一区域、一第二区域及一第三区域，第二区域设置在第一区域与第三区域之间，第二区域在基底的宽度方向上具有一最小长度，该最小长度小于第一区域及第三区域在基底的宽度方向上的长度使基底在宽度方向上具有至少一个凹槽，且第二区域将设置有敏感结构的第三区域和与连接部连接的第一区域隔离开来，使第一区域的热应力在通过第二区域传递到所述第三区域的过程中逐渐减弱，可以有效隔离封装带来的热应力减小热应力对敏感结构的影响，提高MEMS传感器结构的温度特性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种MEMS传感器结构，尤其是有效隔离封装热应力的MEMS传感器结构。
技术介绍
微机电系统（Micro Electromechanical Systems，简称MEMS）是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理与控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统，被誉为21世纪带有革命性的高新技术。采用微机电系统技术的传感器具有成本低、体积小、可批量化的特点，已经广泛使用日常生活的产品中，比如MEMS压力传感器、MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS麦克风、微振子等。随着微机械加工技术的不断成熟，以及人们对微传感器理论研究的逐渐深入，该类传感器在各测量领域发挥着越来越重要的作用，逐步取代传统的高精度测量器件。比如美国Draper实验室研制的MEMS谐振梁加速度计的零偏稳定性达到1μg的水平，这类加速度计在军事领域有着重要的应用和发展潜力,有望成为摆式积分陀螺加速度计（PIGA）之后最有可能实现战略级精度的新型微加速度计。MEMS传感器常采用硅及其化合物、玻璃作为结构材料，进行微纳加工后，使用粘合剂或者键合的方法固定在封装管壳内。而封装管壳的材料一般为陶瓷、金属或者塑料，其热膨胀系数与结构材料不一致，在环境温度变化时，MEMS传感器敏感结构的热应力也会发生改变，从而影响传感器输出。并且由于粘片采用的粘合剂多为粘弹性体，使得输出具有迟滞现象，而采用键合的方法，会导致应力过大，且由于键合区域不均匀也会引起结构内部应力分布不均匀。因此MEMS传感器的温度特性一般不太理想，温漂是制约其性能提高的一大因素。现有技术中减小封装热应力的优化方法，一般是通过在封装管壳或者MEMS传感器背面制作凸台来减少粘片面积从而降低热应力，或者在MEMS传感器背面制作凹台来避免热应力对敏感结构的直接影响。但是这些方法仍然很难保证MEMS传感器热应力的一致性，并且由于粘片面积具有的最小面积要求，粘片带来的热应力对MEMS传感器的影响仍然较为明显。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种有效隔离封装热应力的MEMS传感器结构，从而提高MEMS传感器的温度特性。一种MEMS传感器结构，包括一封装管壳、一连接部及一MEMS传感器，所述MEMS传感器通过所述连接部固定在所述封装管壳的内部，包括层叠设置的一基底及一敏感结构，所述基体包括一第一区域、一第二区域及一第三区域，所述第一区域与所述连接部层叠接触设置，使所述第二区域及所述第三区域悬空设置在所述壳体的内部底面之上，所述第二区域设置在所述第一区域与所述第三区域之间，连接所述第一区域及所述第三区域，所述第三区域与所述敏感结构层叠设置，所述敏感结构仅设置在所述第三区域，所述第二区域在所述基底的宽度方向上具有一最小长度，该最小长度小于所述第一区域及所述第三区域在所述基底的宽度方向上的长度，使所述基底在宽度方向上具有至少一个凹槽。一种MEMS传感器，层叠设置的一基底及一敏感结构，所述基体包括一第一区域、一第二区域及一第三区域，所述第一区域与所述连接部层叠接触设置，使所述第二区域及所述第三区域悬空设置在所述壳体的内部底面之上，所述第二区域设置在所述第一区域与所述第三区域之间，连接所述第一区域及所述第三区域，所述第三区域与所述敏感结构层叠设置，所述敏感结构仅设置在所述第三区域，所述第二区域在所述基底的宽度方向上具有一最小长度，该最小长度小于所述第一区域及所述第三区域在所述基底的宽度方向上的长度使所述基底在宽度方向上具有至少一个凹槽。本技术的MEMS传感器结构中，MEMS传感器的基底包括第一区域、第二区域及第三区域，第二区域在基底的宽度方向上具有一最小长度，该最小长度小于所述第一区域及所述第三区域在所述基底的宽度方向上的长度使基底具有至少一个凹槽，且第二区域将设置有敏感结构的第三区域和与连接部连接的第一区域隔离开来，使第一区域的热应力在通过第二区域传递到所述第三区域的过程中逐渐减弱，可以有效隔离封装带来的热应力减小热应力对敏感结构的影响，提高MEMSS传感器结构的温度特性。附图说明图1是本技术实施例的MEMS传感器结构的结构示意图。图2是本技术实施例的MEMS传感器结构的局部立体示意图。图3是图2的MEMS传感器结构局部的剖视图。图4至7是本技术不同实施例的MEMS传感器的基底俯视图。图8是本技术实施例的MEMS传感器的立体示意图。主要元件符号说明封装管壳10壳体11盖板12连接部20MEMS传感器30第一区域311第二区域312第三区域313金属导电层32敏感结构33如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本技术提供的MEMS传感器结构作进一步的详细说明。请参阅图1至2，本技术提供一种MEMS传感器结构，包括一封装管壳10、一连接部20及一MEMS传感器30。所述MEMS传感器30通过所述连接部20固定在所述封装管壳10的内部。所述MEMS传感器30包括层叠设置的一基底31及一敏感结构33。所述基底31包括一第一区域311、一第二区域312及一第三区域313。所述第一区域311与所述连接部20层叠接触设置，使所述第二区域312及所述第三区域313悬空设置在所述封装管壳10的内部底面之上。所述第二区域312连接所述第一区域311及所述第三区域313。所述第二区域312在所述基底31的宽度方向上具有一最小长度，该最小长度小于所述第一区域311及所述第三区域313在所述基底31的宽度方向上的长度使所述基底31具有至少一个凹槽3121。所述第三区域313与所述敏感结构33层叠设置，所述敏感结构33仅设置在所述第三区域313上。所述封装管壳10用于封装所述MEMS传感器30。所述封装管壳10包括一壳体11及一盖板12。具体地，所述壳体11具有一内部腔体用于容纳所述MEMS传感器30，所述壳体11的内部底面用于承载所述MEMS传感器30，所述盖板12与所述壳体11相互配合将MEMS传感器30封装在所述封装管壳10内部。所述盖板12可通过粘胶或者焊接的方式固定在所述壳体11侧壁的上表面。所述封装管壳10的材料可为陶瓷、金属或者塑料。本实施例中，所述封装管壳10的材料为陶瓷。所述连接部20为一片状结构体，设置在所述封装管壳10的壳体11的内部底面及所述MEMS传感器30之间。所述连接部20用于连接所述封装管壳10及所述MEMS传感器30，该连接部20使所述MEMS传感器30固定在封装管壳10的内部。具体地，所述基底31的第一区域311与所述连接部20接触设置，使所述基底31固定在封装管壳10的内部，并使所述基底31的第二区域312及第三区域313悬空。所述连接部20的材料可为粘合剂或合金焊料。当所述连接部20的材料为粘合剂时，所述MEMS传感器30可通过所述粘合剂直接粘贴在所述壳体11的内部底面。当所述连接部20的材料为合金焊料时，可通过烧结并冷却所述合金的方法，使所述MEMS传感器30固定在所述壳体11的内部底面。所述粘合剂可为导电银浆、环氧类胶等。所述合金焊料可为金锡（Au-Sn）、金硅（Au-Si）、金锗（Au-Ge）等。所述连接部20与所述第一区域311的接触面积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS传感器结构，包括一封装管壳、一连接部及一MEMS传感器，所述MEMS传感器通过所述连接部固定在所述封装管壳的内部，所述MEMS传感器包括层叠设置的一基底及一敏感结构，所述基底包括一第一区域、一第二区域及一第三区域，所述第一区域与所述连接部层叠接触设置使所述第二区域及所述第三区域悬空设置，所述第二区域设置在所述第一区域与所述第三区域之间，连接所述第一区域及所述第三区域，所述第三区域与所述敏感结构层叠设置，所述敏感结构仅设置在所述第三区域，其特征在于，所述第二区域在所述基底的宽度方向上具有一最小长度，该最小长度小于所述第一区域及所述第三区域在所述基底的宽度方向上的长度，使所述基底在宽度方向上具有至少一个凹槽。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS传感器结构，包括一封装管壳、一连接部及一MEMS传感器，所述MEMS传感器通过所述连接部固定在所述封装管壳的内部，所述MEMS传感器包括层叠设置的一基底及一敏感结构，所述基底包括一第一区域、一第二区域及一第三区域，所述第一区域与所述连接部层叠接触设置使所述第二区域及所述第三区域悬空设置，所述第二区域设置在所述第一区域与所述第三区域之间，连接所述第一区域及所述第三区域，所述第三区域与所述敏感结构层叠设置，所述敏感结构仅设置在所述第三区域，其特征在于，所述第二区域在所述基底的宽度方向上具有一最小长度，该最小长度小于所述第一区域及所述第三区域在所述基底的宽度方向上的长度，使所述基底在宽度方向上具有至少一个凹槽。2.如权利要求1所述的MEMS传感器结构，其特征在于，所述第二区域的最小长度值为所述基底宽度的1/10～1/3。3.如权利要求2所述的MEMS传感器结构，其特征在于，所述基底具有多个凹槽，所述多个凹槽均设置在所述第二区域在所述宽度方向上的同一侧，或所述多个凹槽分别设置在所述第二区域在所述宽度方向上的相对两侧。4.如权利要求2所述的MEMS传感器结构，其特征在于，所述第二区域包括两个凹槽，所述两个凹槽的形状为方形，在所述宽度方向上所述两个凹槽对称设置使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云峰，严斌，尹永刚，董景新，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11