一种高过载微机械惯性传感器的封装方法技术

本发明专利技术属于微机械惯性传感器封装领域，具体涉及一种高过载微机械惯性传感器的封装方法。本发明专利技术将微机械惯性传感器的敏感元件共晶焊连接到单晶硅封装结构的圆形端面上，该结构的圆形端面与矩形端面通过弹性梁联结，将该结构的矩形端面和陶瓷管壳通过粘接的方式联结，最后将陶瓷管壳与基板的引脚进行焊接，实现对高过载微机械惯性传感器的封装，利用本发明专利技术的方法封装的高过载微机械惯性传感器体积小、结构简单、抗过载能力强。

A Packaging Method for High Overload Micro-mechanical Inertial Sensor

The invention belongs to the packaging field of micro-mechanical inertial sensors, in particular to a packaging method of high overload micro-mechanical inertial sensors. The invention connects the sensing element eutectic welding of the micro-mechanical inertial sensor to the circular end surface of the single crystal silicon packaging structure. The circular end surface of the structure is connected with the rectangular end surface through an elastic beam, and the rectangular end surface of the structure and the ceramic tube shell are connected by bonding. Finally, the pins of the ceramic tube shell and the base plate are welded to realize the sealing of the high overload micro-mechanical inertial sensor. The high overload micro-mechanical inertial sensor packaged by the method of the invention has the advantages of small volume, simple structure and strong anti-overload ability.

【技术实现步骤摘要】
一种高过载微机械惯性传感器的封装方法
本专利技术属于微机械惯性传感器封装领域，具体涉及一种高过载微机械惯性传感器的封装方法。
技术介绍
微机械惯性传感器一般能够对载体在惯性空间的角速率和加速度进行测量，因此其多轴组合在惯性导航以及制导领域应用广泛。高过载微机械惯性传感器通常要求在工作开始前承受较大加速度的冲击之后对惯性空间的角速率和加速度进行测量。然而惯性传感器的敏感结构十分脆弱，稍大的冲击和过载均会造成传感器损毁失效，因此目前较高精度的惯性传感器很难实现高过载条件下的正常工作，严重制约微机械惯性传感器在惯性导航和制导领域的应用范围。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述情况，本专利技术的目的是提供一种高过载微机械惯性传感器的封装方法，利用本专利技术的方法封装的高过载微机械惯性传感器抗过载能力强，体积小、结构简单。本专利技术的上述目的是利用以下的技术方案实现的：一种高过载微机械惯性传感器的封装方法，包括：采用单晶硅圆片制成用于高过载惯性微机械传感器的封装结构，在单晶硅圆片的一面进行浅腔刻蚀，形成与陶瓷管壳联结的矩形端面，对另一面镀制金属层，金属层区域为要与惯性传感器敏感元件联结的圆形端面，继续在这一面制作弹性梁结构，弹性梁结构连接矩形端面和圆形端面，矩形端面和圆形端面互相平行，矩形端面高于圆形端面。然后对惯性传感器敏感元件的底面镀制金属层，面积与圆形端面相同。之后将惯性传感器敏感元件与圆形端面对齐并进行共晶焊联结，然后将矩形端面粘接到陶瓷管壳底部。最后将陶瓷管壳与基板的引脚进行焊接，完成高过载微机械惯性传感器的封装。其中所述单晶硅材料为P型高阻单晶硅。由于常采用金作为共晶焊材料，因此其中所述金属层的材料优选为金。其中矩形端面比圆形端面高30-100微米，优选50微米左右。采用本专利技术的封装方法可降低外界冲击和过载作用对惯性传感器的影响，防止其敏感结构损毁，并保证惯性传感器的性能不受影响。另外，本专利技术的封装方法可免去在应用载体上设置减震结构的步骤，大幅降低了微机械惯性传感器在高过载环境中的应用限制。附图说明图1是按照本专利技术的实施例的高过载微机械惯性传感器的整体封装示意图；图2是按照本专利技术的实施例的高过载微机械惯性传感器封装结构示意图；图3是按照本专利技术的实施例的高过载微机械惯性传感器封装结构侧视图。具体实施方式为了更清楚地理解本专利技术的目的、技术方案及优点，下面结合附图及实施例，对本专利技术的高过载微机械惯性传感器封装方法进行进一步说明。图1是应用本专利技术完成高过载微机械惯性传感器封装的示意图。如图1所示，1为微机械惯性传感器的敏感元件，2为承载敏感元件的封装结构，3为陶瓷管壳，4为安装基板。微机械惯性传感器的敏感元件1共晶焊到封装结构2的中心圆形端面，封装结构2的底部的矩形端面粘接到陶瓷管壳3的底面上，最后将陶瓷管壳3的引脚焊接到安装基板4上。图2是本专利技术所使用的封装结构示意图。如图2所示，2-1a、2-1b、2-1c、2-1d为连接矩形端面和圆形端面的弹性梁结构。图3是本专利技术所使用的封装结构侧视图。如图3所示，2-3为圆形端面，2-2为矩形端面。以下为具体实施步骤：第一步：采用单晶硅圆片制成用于高过载惯性微机械传感器的封装结构，在其一面进行光刻制作图形，根据制作的图形进行浅腔刻蚀，刻蚀方法可使用干法刻蚀或者湿法刻蚀，视具体工艺决定，一般优选湿法刻蚀，形成与陶瓷管壳联结的矩形端面2-2。第二步：对另一面镀金，镀金区域为要与惯性传感器敏感元件联结的圆形端面2-3，镀制金属层方法可使用蒸镀或者溅射方法，一般优选溅射方法，采用金作为镀制材料是因为金常用作共晶焊材料，在可能的情况下，也可采用其他材料。第三步：继续在这一面进行光刻制作弹性梁图形，根据制作的图形进行干法刻蚀，使弹性梁结构2-1a、2-1b、2-1c、2-1d和与圆形端面2-3释放出来。矩形端面2-2和圆形端面2-3这两个端面互相平行并具有一定高度差，并且矩形端面2-2比圆形端面2-3高，高度差视具体工艺决定，一般为30-100微米，优选50微米左右。第四步：对惯性传感器的敏感元件1的底面镀制一定厚度的金属层，镀金属层的区域面积与封装结构的圆形端面相同。将惯性传感器敏感元件的镀金属层区域与封装结构的圆形端面对齐，进行共晶焊联结。第五步：用环氧树脂，将封装结构的矩形端面2-2粘接到陶瓷管壳3底部。最后将陶瓷管壳与基板4的引脚进行焊接，完成高过载微机械惯性传感器的封装。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高过载微机械惯性传感器的封装方法，包括：首先采用单晶硅圆片制成用于高过载惯性微机械传感器的封装结构，在圆片的一面进行浅腔刻蚀，形成与陶瓷管壳联结的矩形端面，对另一面镀制金属层，金属层区域为要与惯性传感器联结的圆形端面，继续在这一面制作弹性梁结构，弹性梁结构连接矩形端面和圆形端面，矩形端面和圆形端面互相平行，并且矩形端面高于圆形端面；然后对惯性传感器敏感元件的底面镀制金属层，面积与圆形端面相同；将惯性传感器敏感元件与圆形端面对齐并进行共晶焊联结，然后将矩形端面粘接到陶瓷管壳底部；最后将陶瓷管壳与基板的引脚进行焊接，完成高过载微机械惯性传感器的封装。

【技术特征摘要】
1.一种高过载微机械惯性传感器的封装方法，包括：首先采用单晶硅圆片制成用于高过载惯性微机械传感器的封装结构，在圆片的一面进行浅腔刻蚀，形成与陶瓷管壳联结的矩形端面，对另一面镀制金属层，金属层区域为要与惯性传感器联结的圆形端面，继续在这一面制作弹性梁结构，弹性梁结构连接矩形端面和圆形端面，矩形端面和圆形端面互相平行，并且矩形端面高于圆形端面；然后对惯性传感器敏感元件的底面镀制金属层，面积与圆形端面相同；将惯性传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永，易华祥，王刚，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61