溫度敏感部件的熱穩(wěn)定化的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]在各種微電子應(yīng)用中，需要器件的溫度穩(wěn)定化以實(shí)現(xiàn)高精度。例如，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)傳感器(諸如MEMS加速度計(jì))對(duì)于環(huán)境溫度非常敏感。這由MEMS加速度計(jì)的每個(gè)層中的溫度膨脹系數(shù)(TCE)的差異引起，并且也由電路板和MEMS加速度計(jì)之間的連接質(zhì)量引起。
[0002]為了滿足高精度傳感器需要，可以通過(guò)將傳感器保持在恒定溫度下而消除溫度漂移。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種方法是將傳感器加熱至大于容納傳感器的產(chǎn)品的最大工作溫度的溫度。然而，被加熱的傳感器仍然會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，因?yàn)榫S持傳感器的穩(wěn)定的高溫是成問(wèn)題的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提供了一種用于熱穩(wěn)定化電路板上的溫度敏感部件的罩體。所述罩體包括第一封蓋區(qū)段，所述第一封蓋區(qū)段構(gòu)造成安裝在所述電路板的第一側(cè)的安裝有至少一個(gè)溫度敏感部件的一部分之上。所述第一封蓋區(qū)段包括第一蓋體以及從所述第一蓋體的周邊延伸的至少一個(gè)側(cè)壁。所述罩體還包括第二封蓋區(qū)段，所述第二封蓋區(qū)段構(gòu)造成與所述第一封蓋區(qū)段相對(duì)地安裝在所述電路板的第二側(cè)的一部分之上。所述第二封蓋區(qū)段包括第二蓋體以及從所述第二蓋體的周邊延伸的至少一個(gè)側(cè)壁。所述第一和第二封蓋區(qū)段構(gòu)造成與所述電路板可釋放地連接。
【附圖說(shuō)明】
[0004]參考附圖從以下說(shuō)明書將使得本發(fā)明的特征對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯。應(yīng)該理解的是附圖僅示出了典型實(shí)施例并且因此不應(yīng)視作對(duì)范圍的限制，通過(guò)使用附圖，將以額外的詳情和細(xì)節(jié)描述本發(fā)明，附圖中:
[0005]圖1A和圖1B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于熱穩(wěn)定化溫度敏感部件的罩體的透視圖；
[0006]圖2A和圖2B是圖1A和圖1B的罩體的另外的透視圖；以及
[0007]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電子組件的透視圖，其采用了用于熱穩(wěn)定化溫度敏感部件的罩體。
【具體實(shí)施方式】
[0008]在以下詳細(xì)說(shuō)明書中，足夠詳細(xì)地描述實(shí)施例以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明。應(yīng)該理解的是可以采用其他實(shí)施例而不脫離本發(fā)明的范圍。以下詳細(xì)說(shuō)明書因此不應(yīng)視作為限定性含義。
[0009]提供了一種用于電路板上的溫度敏感部件的熱穩(wěn)定化的系統(tǒng)和方法。這種溫度敏感部件可以包括例如傳感器、振蕩器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器或者通常安裝在電路板上的其他電子部件。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，罩體包括恒溫器，其包括圍繞溫度敏感部件的機(jī)械封蓋部件以及加熱器，用于將溫度敏感部件與環(huán)境溫度隔離。恒溫器構(gòu)造成維持溫度敏感部件的穩(wěn)定高溫，而同時(shí)減少由加熱器使用的能量。恒溫器節(jié)省了制造成本，因?yàn)闇p少了制造恒溫器的成本以及安裝時(shí)間。恒溫器被設(shè)計(jì)成是強(qiáng)固耐用的，因此其可以承受振動(dòng)應(yīng)力，并且恒溫器重量是最小化的。此外，恒溫器可以用于需要溫度穩(wěn)定化的各種應(yīng)用。
[0011]在示例性實(shí)施例中，恒溫器可以用于熱穩(wěn)定化微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)傳感器。恒溫器構(gòu)造成減少M(fèi)EMS傳感器中的依賴于溫度的電和機(jī)械誤差源。這導(dǎo)致性能更高、成本更低的MEMS傳感器。
[0012]可以通過(guò)使用從兩側(cè)圍繞印刷電路板(PCB)的兩個(gè)相同的封蓋而減少用于恒溫器的部件的制造成本。在一個(gè)實(shí)施例中，采用在封蓋上的柔性墊實(shí)現(xiàn)安裝。這允許無(wú)需諸如螺釘或粘膠的其他附接機(jī)制以保持恒溫器部件附接至PCB。墊的數(shù)目被選擇作為在制造成本和耐用性之間的權(quán)衡。在恒溫器的側(cè)壁上提供孔洞或槽以避免不正確的安裝。PCB可以設(shè)置有切口以適應(yīng)恒溫器，因此無(wú)需制造額外的電路板。
[0013]圖1A和圖1B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于熱穩(wěn)定化印刷電路板上的至少一個(gè)溫度敏感部件的罩體100。罩體100—般地包括第一封蓋區(qū)段110和第二封蓋區(qū)段140，其構(gòu)造成可釋放地與印刷電路板互連，如參照?qǐng)D3下文中進(jìn)一步所述。第一封蓋區(qū)段110和第二封蓋區(qū)段140包括基本上相同的結(jié)構(gòu)特征。這允許容易地制造和組裝罩體100。
[0014]第一封蓋區(qū)段110包括第一蓋體112、第一側(cè)壁114以及與側(cè)壁114相對(duì)的第二側(cè)壁116。側(cè)壁114和116從蓋體112的周邊豎直地延伸。側(cè)壁114包括沿垂直方向遠(yuǎn)離蓋體112延伸的第一柔性墊118。柔性墊118在其遠(yuǎn)端處具有漸縮凸緣119。側(cè)壁116包括第二柔性墊120和第三柔性墊122，每個(gè)沿垂直方向遠(yuǎn)離蓋體112延伸。柔性墊120在其遠(yuǎn)端處具有漸縮凸緣121，并且柔性墊122在其遠(yuǎn)端處具有漸縮凸緣123。側(cè)壁114包括第一槽124和第二槽126，每個(gè)分別位于柔性墊118的相對(duì)側(cè)上。側(cè)壁116包括位于柔性墊120和122之間的第三槽128。
[0015]第一封蓋區(qū)段110還包括第三側(cè)壁130以及與側(cè)壁130相對(duì)的第四側(cè)壁132。側(cè)壁130和132從蓋體112的周邊豎直地延伸，并且每一個(gè)與側(cè)壁114和116垂直地鄰接。側(cè)壁130包括至少一個(gè)突起133，其從側(cè)壁130的與蓋體112相對(duì)的邊緣突出。側(cè)壁132也包括至少一個(gè)突起134，其從側(cè)壁132的與蓋體112相對(duì)的邊緣突出。
[0016]第二封蓋區(qū)段140包括蓋體142、第一側(cè)壁144以及與側(cè)壁144相對(duì)的第二側(cè)壁146。側(cè)壁144和146從蓋體142的周邊豎直地延伸。側(cè)壁144包括沿垂直方向遠(yuǎn)離蓋體142延伸第一柔性墊148。柔性墊148在其遠(yuǎn)端處具有漸縮凸緣149。側(cè)壁146包括第二柔性墊150和第三柔性墊152，每個(gè)沿垂直方向遠(yuǎn)離蓋體142延伸。柔性墊150在其遠(yuǎn)端處具有漸縮凸緣151，并且柔性墊152在其遠(yuǎn)端處具有漸縮凸緣153。側(cè)壁144包括第一槽154和第二槽156，每個(gè)分別位于柔性墊148的相對(duì)側(cè)上。側(cè)壁146包括位于柔性墊150和152之間的第三槽158。
[0017]第二封蓋區(qū)段140還包括第三側(cè)壁160以及與側(cè)壁160相對(duì)的第四側(cè)壁162。側(cè)壁160和162從蓋體142的周邊豎直地延伸，并且每個(gè)與側(cè)壁144和146垂直地鄰接。側(cè)壁160包括至少一個(gè)突起163，其從側(cè)壁160的與蓋體142相對(duì)的邊緣突出。側(cè)壁162也包括至少一個(gè)突起164，其從側(cè)壁162的與蓋體142相對(duì)的邊緣突出。
[0018]封蓋區(qū)段11 0和1 40可以由輕重量的塑性材料構(gòu)成，諸如聚碳酸酯(例如Makrolon)。封蓋區(qū)段可以使用標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)形成，諸如銑削、鑄造或添加制造(例如3D打印
[0019]圖2A和圖2B示出了具有放置在第二封蓋區(qū)段140之上的第一封蓋區(qū)段110的罩體100，使得封蓋區(qū)段110和140互連在一起，如同在罩體100被組裝在印刷電路板上時(shí)所做的那樣。如圖2A中所示，柔性墊118的漸縮凸緣119被接收在側(cè)壁146的槽158中。同樣，柔性墊150的漸縮凸緣151被接收在側(cè)壁114的槽124中，并且柔性墊152的漸縮凸緣153被接收在側(cè)壁114的槽126中。如圖2B中所示，柔性墊148的漸縮凸緣149被接收在側(cè)壁116的槽128中。同樣，柔性墊120的漸縮凸緣121被接收在側(cè)壁144的槽154中，并且柔性墊122的漸縮凸緣123被接收在側(cè)壁144的槽156中。
[0020]圖3示出了電子組件200，其中采用了罩體100，用于熱穩(wěn)定化溫度敏感部件。電子組件200包括具有第一側(cè)212和相對(duì)的第二側(cè)214的印刷電路板210。罩體100圍繞印刷電路板210的一部分，諸如MEMS傳感器的至少一個(gè)溫度敏感部件216位于該部分處。溫度敏感部件216安裝在印刷電路板210的第一側(cè)212上，位于封蓋區(qū)段110內(nèi)。諸如加熱器的一個(gè)或多個(gè)另外的電子部件218可以安裝在第一側(cè)212上，與溫度敏感部件216鄰近并且在封蓋區(qū)段110內(nèi)。替代地，諸如加熱器的一個(gè)或多個(gè)電子部件可以安裝在印刷電路板210的第二側(cè)214上，位于封蓋區(qū)段140內(nèi)。
[0021]第一封蓋區(qū)段110定位在印刷電路板210的第一側(cè)212之上，并且當(dāng)使用時(shí)限定了用于容納溫度敏感部件216和電子部件218的腔體。第二封蓋區(qū)段140與封蓋區(qū)段110相對(duì)地定位在印刷電路板210的第二側(cè)214之上，并且當(dāng)采用時(shí)限定了用于容納一個(gè)或多個(gè)電子部件的腔體。
[0022]第一和第二封蓋區(qū)段110和140與印刷電路板210可釋放地互鎖，使得罩體100熱穩(wěn)定化溫度敏感部件216。在該構(gòu)造中，罩體100用作恒溫器，其在電子組件200中溫度敏感部件216的工作期間維持了預(yù)定的溫度范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，熱絕緣材料(例如毛氈)可以放置在罩體100內(nèi)用于增強(qiáng)熱穩(wěn)定性。
[0023]印刷電路板210具有多個(gè)切口222以適應(yīng)罩體100的組裝。切口 222的尺寸被設(shè)置成接收封蓋區(qū)段110和140的各自的突起和柔性墊。
[0024]可以通過(guò)在印刷電路板210的每側(cè)上放置封蓋區(qū)段110和140并且在每個(gè)封蓋區(qū)段110和140上輕柔推動(dòng)以使得各自柔性墊卡扣就位而簡(jiǎn)單地完成罩體100的安裝。例如，在安裝期間，在封蓋區(qū)段110的側(cè)壁114附近，柔性墊150的漸縮凸緣151與印刷電路板210的第一偵拉12接合。同樣，在側(cè)壁114附近，柔性墊152的漸縮凸緣153也與印刷電路板210的第一側(cè)212接合。封蓋區(qū)段110和140的柔性墊的其他漸縮凸緣也以類似方式與印刷電路板210的