一种高精度应变测量传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了传感器技术领域的一种高精度应变测量传感器，包括MEMS芯片、ASIC芯片和基板，所述ASIC芯片设置在所述基板上，所述MEMS芯片与所述ASIC芯片相连接，所述MEMS芯片与所述ASIC芯片同轴堆叠，所述MEMS芯片与ASIC芯片均固定在基板上，所述MEMS芯片、ASIC芯片及基板的中心点在一个平面上且该平面平行于基板的一个侧面，该种高精度应变测量传感器，通过对MEMS芯片和ASIC芯片进行堆叠护着对称排布的方式进行设置，使得MEMS芯片与ASIC芯片具有高度一致的应力集中特性，从而能够对各个方向上的应力进行校准，能够有效提高MEMS芯片的精度及温度稳定性。片的精度及温度稳定性。片的精度及温度稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度应变测量传感器


[0001]本技术涉及传感器
，具体为一种高精度应变测量传感器。

技术介绍

[0002]MEMS器件相比其他常规集成电路产品而言，其封装需要遵循一些额外的约束设计以及满足工作在严苛环境条件下的要求，因而其复杂程度相对较高。不论采用怎样的封装材料及封装工艺，对于绝大多数的MEMS器件来说，热应力和机械应力都对MEMS器件的可靠性、重复性产生着巨大影响。
[0003]MEMS器件封装材料的热膨胀系数差异、单一材料本身的各向异性等都会导致温度变化引起的应力集中。MEMS器件本身产生的应变与温度之间的关系不是单调的，换言之，温度
‑
应变曲线无法通过函数来拟合，也即无法通过校准点来实现温度曲线的校准，导致MEMS器件的精度及温度稳定性较差。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种高精度应变测量传感器，以解决上述
技术介绍
中提出的MEMS器件本身产生的应变与温度之间的关系不是单调的，换言之，温度
‑
应变曲线无法通过函数来拟合，也即无法通过校准点来实现温度曲线的校准，导致MEMS器件的精度及温度稳定性较差的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种高精度应变测量传感器，包括MEMS芯片、ASIC芯片和基板，所述ASIC芯片设置在所述基板上，所述MEMS芯片与所述ASIC芯片相连接。
[0006]优选的，所述MEMS芯片与所述ASIC芯片同轴堆叠。
[0007]优选的，所述MEMS芯片与所述ASIC芯片之间通过胶粘或者键合方式连接，胶的厚度小于或等于0.5μm。
[0008]优选的，所述MEMS芯片与所述ASIC芯片之间还可以对称排布。
[0009]优选的，所述MEMS芯片与ASIC芯片均固定在基板上，所述MEMS芯片、ASIC芯片及基板的中心点在一个平面上且该平面平行于基板的一个侧面，所述MEMS芯片中心点到基板中轴面的距离与ASIC芯片中心点到基板中轴面的距离相等。
[0010]优选的，所述所述MEMS芯片与所述ASIC芯片均通过胶粘或者键合方式固定在基板上，所述MEMS芯片与所述基板之间的胶的厚度和所述ASIC芯片与所述基板之间的胶的厚度相同。
[0011]与现有技术相比，本技术的有益效果是：该种高精度应变测量传感器，通过对MEMS芯片和ASIC芯片进行堆叠护着对称排布的方式进行设置，使得MEMS芯片与ASIC芯片具有高度一致的应力集中特性，从而能够对各个方向上的应力进行校准，能够有效提高MEMS芯片的精度及温度稳定性。
附图说明
[0012]图1为本技术MEMS芯片与ASIC芯片堆叠示意图；
[0013]图2为本技术MEMS芯片与ASIC芯片对称排布示意图；
[0014]图3为本技术应力校准流程实验一图。
[0015]图中：1MEMS芯片、2ASIC芯片、3基板。
具体实施方式
[0016]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0017]本技术提供一种高精度应变测量传感器，通过对MEMS芯片和ASIC芯片进行堆叠护着对称排布的方式进行设置，使得MEMS芯片与ASIC芯片具有高度一致的应力集中特性，从而能够对各个方向上的应力进行校准，能够有效提高MEMS芯片的精度及温度稳定性，请参阅图2，包括MEMS芯片1、ASIC芯片2和基板3；
[0018]通过MEMS芯片1、ASIC芯片2和基板3构成两种传感器，两种传感器中MEMS芯片1与ASIC芯片2的相对位置不同，其中一种是将MEMS芯片1与ASIC芯片2堆叠，如图1所示，另一种是将MEMS芯片1与ASIC芯片2对称排布，如图2所示；
[0019]堆叠的方案如图1所示，MEMS芯片1与ASIC芯片2在厚度方向上上、下堆叠，ASIC芯片2固定在基板(图未示)上，MEMS芯片1堆叠在ASCI芯片2的顶部，MEMS芯片1与ASIC芯片2之间通过胶粘或者键合方式连接，当通过胶粘方式连接时，胶的厚度小于或等于0.5μm，这样能够使得MEMS芯片1与ASIC芯片2具有高度一致的应力集中特性，还可使MEMS芯片1与ASIC芯片2同轴堆叠，这样能够使得MEMS芯片1与ASIC芯片2具有高度一致的应力集中特性，ASIC芯片2通过胶粘或者键合方式与基板3固定；
[0020]对称排布的方案如图2所示，以基板3的左下侧棱的中心作为坐标原点，前侧面的中间长轴作为x轴，左侧面的中间长轴作为y轴，MEMS芯片1与ASIC芯片2均固定在基板3上，MEMS芯片1、ASIC芯片2及基板3的中心点在平行于基板3前侧面的平面上，MEMS芯片1中心点M到基板3中轴面的距离与ASIC芯片2中心点A到基板3中轴面的距离相等，该中轴面平行于基板的左侧面及右侧面，基板3的左侧面与右侧面平行，前侧面与后侧面平行，且左侧面与前侧面垂直，顶面与底面平行，且顶面与前侧面及左侧面均垂直，MEMS芯片1与ASIC芯片2通过相同方式固定在基板3上，例如可均通过胶粘方式或者均通过键合方式固定，当两者均通过胶粘方式固定时，两者胶的厚度保持一致；
[0021]本具体实施方式中两种传感器的应力校准流程如图3所示，通过设计ASIC芯片2的结构使其能够测量应力，通过设计MEMS芯片1与ASIC芯片2的排布方式使得MEMS芯片1与ASIC芯片2之间具有高度一致的应力集中特性，假设热应力与机械应力合成后作用于ASIC芯片2的合力的z轴分量为F
a_z
，则MEMS芯片1所受合力的z轴方向分量为F
m_z
，二者之间有一下关系：
[0022]F
m_z
＝f(F
a_z
)＝kF
a_z
+b
[0023]在堆叠的方案中，k接近于1而b接近于0；在对称排布的方案中，与两芯片的面积之
比相关，b为修正系数；
[0024]如果需要测量外部电容C
ext
，只需将待测的外部电容C
ext
与RC电路内部的参考电阻R
ref
组成外部放电回路，与RC电路内部参考电容C
ref
和参考电阻R
ref
组成的内部放电回路的放电时间进行对比，即可测得外部电容C
ext
的值，如下：
[0025][0026]上式中τ
ext
是外部放电回路的放电时间，τ
ref
是内部放电回路的放电时间，C
ref
是RC电路内部参考电容，C
ext
是待测的外部电容；
[0027]同理，也可将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度应变测量传感器，其特征在于：包括MEMS芯片(1)、ASIC芯片(2)和基板(3)，所述ASIC芯片(2)设置在所述基板(3)上，所述MEMS芯片(1)与所述ASIC芯片(2)相连接。2.根据权利要求1所述的一种高精度应变测量传感器，其特征在于：所述MEMS芯片(1)与所述ASIC芯片(2)同轴堆叠。3.根据权利要求2所述的一种高精度应变测量传感器，其特征在于：所述MEMS芯片(1)与所述ASIC芯片(2)之间通过胶粘或者键合方式连接，胶的厚度小于或等于0.5μm。4.根据权利要求3所述的一种高精度应变测量传感器，其特征在于：所述MEMS芯片(1)与所述ASIC芯片(2)之间还可以对称排布。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄孙峰，周其伟，吴敏，
申请(专利权)人：南京湃睿半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：