一种MEMS惯性传感器芯片模组以及MEMS传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种MEMS惯性传感器芯片模组以及MEMS传感器，包括壳体，所述壳体分别固定有PCB板和金属支撑柱，所述金属支撑柱上支承有MEMS惯性传感器芯片组件，所述MEMS惯性传感器芯片组件上的连接端子通过金属线与PCB板上的连接端子相互连接。本实用新型专利技术无需一级封装工艺，大幅度降低封装及集成成本，缩小集成体积，避免了表面安装涉入的热应力，也能实现快速热传导，可保有MEMS惯性传感器芯片级各项性能指标，能够改善现有技术对MEMS惯性传感器芯片的应用限制，避免一级封装或二级封装热应力的对系统集成应用的影响。装热应力的对系统集成应用的影响。装热应力的对系统集成应用的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS惯性传感器芯片模组以及MEMS传感器


[0001]本技术涉及半导体器件，具体涉及一种MEMS惯性传感器芯片模组，用于MEMS陀螺仪、MEMS加速度计等惯性传感器芯片的集成装配。

技术介绍

[0002]基于MEMS技术的惯性传感器具有重量轻、成本低、体积小、可大批量生产等优点，在民用、航天及军事领域有着极其广阔的应用和发展前景；MEMS惯性传感器芯片在集成装配前，先通过陶瓷管壳封装、塑料封装、陶瓷基板COB封装等一级封装形式，然后采用表面安装技术（SMT）、芯片直接安装技术（DCA）、通孔安装技术（THT）等技术，连同无源元器件一同安装到PCB或者其他基板上（二级封装形式），成为部件或者整机，整体工艺相对比较复杂；或者采用低温焊锡膏表面安装，但不利于后续工艺开展。
[0003]在一级封装、二级封装过程中，由于材料之间热膨胀系数（CTE）差异较大，极易引起热应力和焊接应力，而MEMS惯性传感器芯片极易受封装应力及焊接应力影响，尤其是全温特性指标；在单芯片集成封装中，常将ASIC与MEMS芯片叠封，ASIC产热量也会影响到MEMS输出性能；另外陶瓷管壳、陶瓷基板、塑料管壳等开模或本身加工制作成本相对较高，不具备通用性，并且相对芯片体积明显增加几倍，甚至更大，在惯性测量单元（IMU）集成应用中体积矛盾尤为明显。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种MEMS惯性传感器芯片模组，本技术无需一级封装工艺，大幅度降低封装及集成成本，缩小集成体积，避免了表面安装涉入的热应力，也能实现快速热传导，可保有MEMS惯性传感器芯片级各项性能指标，能够改善现有技术对MEMS惯性传感器芯片的应用限制，避免一级封装或二级封装热应力的对系统集成应用的影响。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
[0006]一种MEMS惯性传感器芯片模组，包括壳体，所述壳体分别固定有PCB板和金属支撑柱，所述金属支撑柱上支承有MEMS惯性传感器芯片组件，所述MEMS惯性传感器芯片组件上的连接端子通过金属线与PCB板上的连接端子相互连接。
[0007]所述MEMS惯性传感器芯片组件包括MEMS惯性传感器芯片和与MEMS惯性传感器芯片热膨胀系数相同相近的基板，所述MEMS惯性传感器芯片固定在基板上，所述基板支承固定在金属支撑柱的端面上。
[0008]所述基板上还设有用于对MEMS惯性传感器芯片的输出进行前置处理的AISC电路芯片。
[0009]所述PCB板上设有过孔，所述金属支撑柱贯穿过孔布置，使得PCB板、MEMS惯性传感器芯片组件两者相互平行布置。
[0010]所述壳体包括上盖、主壳以及密封圈，所述上盖、主壳之间通过连接件相连，且所
述密封圈布置于上盖、主壳的端面之间，所述金属支撑柱粘贴固定在上盖或主壳的内壁上。
[0011]所述金属线为通过金丝球焊方式形成的金丝。
[0012]所述上盖、主壳采用陶瓷或金属制成。
[0013]所述基板采用硅材质或玻璃材质制成。
[0014]所述金属支撑柱采用钨铜合金制成。
[0015]一种MEMS传感器，包括传感器本体和设于传感器本体中的MEMS惯性传感器芯片模组，所述MEMS惯性传感器芯片模组为所述的MEMS惯性传感器芯片模组。
[0016]和现有技术相比，本技术的MEMS惯性传感器芯片模组具有下述优点：
[0017]1、本技术的MEMS惯性传感器芯片组件可采用单晶硅基板模组化单帖MEMS传感器芯片或者合封MEMS传感器芯片和ASIC电路，无需一级封装工艺，大幅度降低封装及集成成本，缩小集成体积，能够改善现有技术对MEMS惯性传感器芯片的应用限制，避免一级封装或二级封装热应力的对系统集成应用的影响。
[0018]2、本技术壳体分别固定有PCB板和金属支撑柱，金属支撑柱上支承有MEMS惯性传感器芯片组件，通过金属支撑柱与外壳贴装固定，使得MEMS惯性传感器芯片组件形成悬空隔离方案，与PCB板之间直接采用金丝键合互联，避免了表面安装涉入的热应力，也能实现快速热传导，如此，可以保有MEMS惯性传感器芯片级各项性能指标。
[0019]3、金属支撑柱可起到导热作用，从而防止MEMS惯性传感器芯片组件热量集聚，有利于提高MEMS惯性传感器芯片组件的精度。
附图说明
[0020]图1为本实施例中MEMS惯性传感器芯片模组的立体分解结构示意图。
[0021]图2为本实施例中MEMS惯性传感器芯片组件的立体结构示意图。
[0022]图3为本实施例中MEMS惯性传感器芯片模组的外部结构示意图。
[0023]图4为本实施例中MEMS惯性传感器芯片组件的剖视结构示意图。
[0024]图5为本实施例中MEMS惯性传感器芯片、AISC电路芯片的连接引脚示意图。
[0025]图6为本实施例中某15g加速度计模组装配样品的全温零偏偏置稳定性10s平滑曲线。
[0026]图7为本实施例中某15g加速度计非模组装配样品的全温零偏偏置稳定性10s平滑曲线。
[0027]图8为本实施例中某15g加速度计模组装配样品温箱温补温度曲线图。
[0028]图9为本实施例中某15g加速度计模组#2升降温温补前后对照图。
[0029]图10为本实施例中某15g加速度计非模组#2升降温温补前后对照图。
[0030]图11为本实施例中某加速度计模组装配样品温补效果数据记录表。
[0031]图例说明：1、壳体；11、上盖；12、主壳；13、密封圈；2、PCB板；21、过孔；3、金属支撑柱；4、MEMS惯性传感器芯片组件；41、MEMS惯性传感器芯片；42、基板；43、AISC电路芯片。
具体实施方式
[0032]如图1、图2和图3所示，本实施例的MEMS惯性传感器芯片模组包括壳体1，壳体1分别固定有PCB板2和金属支撑柱3，金属支撑柱3上支承有MEMS惯性传感器芯片组件4，MEMS惯
性传感器芯片组件4上的连接端子通过金属线与PCB板2上的连接端子相互连接。
[0033]如图1、图2和图4所示，本实施例中，MEMS惯性传感器芯片组件4包括MEMS惯性传感器芯片41和与MEMS惯性传感器芯片41热膨胀系数相同相近的基板42，MEMS惯性传感器芯片41固定在基板42上，基板42支承固定在金属支撑柱3的端面上。
[0034]需要说明的是，MEMS惯性传感器芯片组件4可以采用单晶硅基板模组化单帖MEMS传感器芯片或者合封MEMS传感器芯片和ASIC电路。例如，作为一种可选的实施方式，如图1所示，本实施例中基板42上还设有用于对MEMS惯性传感器芯片41的输出进行前置处理的AISC电路芯片43，AISC电路芯片43具体采用ACC1904B芯片，引脚连接如图5所示。
[0035]如图1和图4所示，本实施例中PCB板2上设有过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS惯性传感器芯片模组，其特征在于，包括壳体（1），所述壳体（1）分别固定有PCB板（2）和金属支撑柱（3），所述金属支撑柱（3）上支承有MEMS惯性传感器芯片组件（4），所述MEMS惯性传感器芯片组件（4）上的连接端子通过金属线与PCB板（2）上的连接端子相互连接。2.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器芯片模组，其特征在于，所述MEMS惯性传感器芯片组件（4）包括MEMS惯性传感器芯片（41）和与MEMS惯性传感器芯片（41）热膨胀系数相同相近的基板（42），所述MEMS惯性传感器芯片（41）固定在基板（42）上，所述基板（42）支承固定在金属支撑柱（3）的端面上。3.根据权利要求2所述的MEMS惯性传感器芯片模组，其特征在于，所述基板（42）上还设有用于对MEMS惯性传感器芯片（41）的输出进行前置处理的AISC电路芯片（43）。4.根据权利要求3所述的MEMS惯性传感器芯片模组，其特征在于，所述PCB板（2）上设有过孔（21），所述金属支撑柱（3）贯穿过孔（21）布置，使得PCB板（2）、MEMS惯性传感器芯片组件（4）...

【专利技术属性】
技术研发人员：虢晓双，杨靖，张新凯，熊亮，黎傲雪，彭健，
申请(专利权)人：湖南天羿领航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：