一種雙腔體mems混合集成金屬封裝結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，包括金屬封裝外殼，金屬封裝外殼通過連接層分為上腔和下腔。上腔和下腔之間通過垂直連接部互連。垂直連接部內部帶有絕緣子，垂直連接部一端與上腔內的集成伺服電路金絲鍵合相連，另一端與下腔內的MEMS芯片焊接相連。連接層上方固定連接有用于組裝混合集成伺服電路的基底，連接層下方固定連接有用于與MEMS芯片應力匹配的襯底層。襯底層和連接層焊接相連或通過粘接膠粘接相連。襯底層下方固定連接有襯底連接層。襯底連接層為1個或多個用于粘接MEMS芯片的安裝部。本實用新型不僅具有良好的屏蔽特性和較高的混合集成密度，還可以在減小封裝尺寸的同時，提高MEMS慣性單元的零位穩(wěn)定性等電性能。
【專利說明】一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構。
【背景技術】
[0002]慣性MEMS傳感器技術已進入實用化階段，現在多采用陶瓷或金屬單獨封裝傳感器芯片，然后再與PCB結構的伺服電路共同構成慣性單元。這種慣性單元不僅結構尺寸大、集成密度低，還會因MEMS傳感器到PCB的互連線非常長，使分布參數大且不穩(wěn)定，影響高精度慣性單元的零位穩(wěn)定性等關鍵指標。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，該封裝結構不僅具有良好的屏蔽特性和較高的混合集成密度，還可以在減小封裝尺寸的同時，提高MEMS慣性單元的零位穩(wěn)定性。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，包括金屬封裝外殼，所述的金屬封裝外殼通過連接層分為用于組裝混合集成伺服電路的上腔和用于安裝MEMS芯片的下腔。所述的上腔和下腔之間通過垂直連接部互連。所述的垂直連接部為至少I個，垂直連接部的具體數量可以根據實際需求確定。所述的垂直連接部內部帶有絕緣子，所述的垂直連接部一端與上腔內的集成伺服電路金絲鍵合相連，另一端與下腔內的MEMS芯片焊接相連。因為MEMS芯片為慣性力學器件，其方位及安裝水平度都會影響它的電性能，所以，金屬封裝外殼下腔的平整度要小于0.1mm。
[0005]所述的連接層上方固定連接有用于組裝混合集成伺服電路的基底，連接層下方固定連接有用于與MEMS芯片應力匹配的襯底層。所述的襯底層和連接層焊接相連或通過粘接膠粘接相連。通過在連接層下方焊接或用粘接膠連接襯底層，可以減少高低溫時連接層的形變應力對MEMS芯片電性能的影響。因為MEMS芯片為力學器件，粘接膠和襯底層的應力會影響其電性能，所以襯底層所用的材料為與MEMS芯片熱膨脹系數接近的微晶玻璃、可伐、ALN等。
[0006]所述的襯底層下方固定連接有襯底連接層。所述的襯底連接層為I個或多個用于粘接MEMS芯片的安裝部。通過將襯底連接層設計為I個或多個用于粘接MEMS芯片的安裝部，使MEMS芯片與襯底層采用一點或多點相接觸粘接的安裝固定方式，從而減小MEMS芯片的安裝應力，保證MEMS芯片的電性能穩(wěn)定。
[0007]本實用新型的優(yōu)點:
[0008](I)本實用新型通過將慣性MEMS傳感器與伺服電路集成在一個金屬封閉外殼內，慣性單元尺寸可低至16*16*9_3，實現了 MEMS加速度計、陀螺的集成化和小型化。
[0009](2)本實用新型通過金屬封裝外殼良好的屏蔽作用和MEMS芯片與伺服電路間的小尺寸互連，可獲得穩(wěn)定的分布參數，使慣性單元零位穩(wěn)定度提高半個數量級?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0011]圖2是本實用新型的俯視圖。
[0012]其中:
[0013]1、用于組裝混合集成伺服電路的基底，2、連接層，3、襯底層，4、襯底連接層，5、MEMS芯片，6、用于安裝MEMS芯片的下腔，7、垂直連接部，8、用于組裝混合集成伺服電路的上腔，9、金屬封裝外殼。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0015]如圖1-圖2所示的一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，包括金屬封裝外殼9，所述的金屬封裝外殼通過連接層2分為用于組裝混合集成伺服電路的上腔8和用于安裝MEMS芯片5的下腔6。所述的上腔8和下腔6之間通過垂直連接部7互連。所述的垂直連接部7為至少I個。所述的垂直連接部7內部帶有絕緣子，所述的垂直連接部7 —端與上腔8內的集成伺服電路金絲鍵合相連，另一端與下腔6內的MEMS芯片5焊接相連。
[0016]所述的連接層2上方固定連接有用于組裝混合集成伺服電路的基底1，連接層2下方固定連接有用于與MEMS芯片5應力匹配的襯底層3。所述的襯底層3和連接層2焊接相連或通過粘接膠粘接相連。
[0017]所述的襯底層4下方固定連接有襯底連接層4。所述的襯底連接層4為I個或多個用于粘接MEMS芯片的安裝部。
[0018]由上述技術方案可知，本實用新型通過將MEMS傳感器芯片作為一個特殊的力學器件和伺服電路分別安裝在金屬封裝外殼的上下腔中，二者之間通過垂直連接部進行毫米級互連。MEMS傳感器芯片與伺服電路的小型集成化、金屬封裝外殼的屏蔽特性和陶瓷基底的穩(wěn)定性，大大提高了 MEMS慣性單元的電性能指標，例如使MEMS加速度計零位穩(wěn)定性能指標小于2.2 X 10 5g。
[0019]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，包括金屬封裝外殼(9)，其特征在于:所述的金屬封裝外殼通過連接層(2)分為用于組裝混合集成伺服電路的上腔(8)和用于安裝MEMS芯片(5)的下腔(6);所述的上腔(8)和下腔(6)之間通過垂直連接部(7)互連。
2.根據權利要求1所述的一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，其特征在于:所述的連接層(2)上方固定連接有用于組裝混合集成伺服電路的基底(1)，連接層(2)下方固定連接有用于與MEMS芯片(5)應力匹配的襯底層(3)。
3.根據權利要求1所述的一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，其特征在于:所述的垂直連接部(7)內部帶有絕緣子，所述的垂直連接部(7)—端與上腔(8)內的集成伺服電路金絲鍵合相連，另一端與下腔(6)內的MEMS芯片焊接相連。
4.根據權利要求2所述的一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，其特征在于:所述的襯底層(3)下方固定連接有襯底連接層(4)。
5.根據權利要求2所述的一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，其特征在于:所述的襯底層(3)和連接層(2)焊接相連或通過粘接膠粘接相連。
6.根據權利要求4所述的一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，其特征在于:所述的襯底連接層(4)上設有用于粘接MEMS芯片(5)的安裝部；所述的襯底連接層(4)為I個或多個用于粘接MEMS芯片的安裝部。
7.根據權利要求3所述的一種雙腔體MEMS混合集成金屬封裝結構，其特征在于:所述的垂直連接部(7)為至少I個。
【文檔編號】B81B7/00GK203754411SQ201420052961
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權日:2014年1月27日
【發(fā)明者】莊永河, 李佳, 黃志剛, 葛海軍, 孫函子, 童洋 申請人:中國電子科技集團公司第四十三研究所