一种具有角振动滤波特性的MEMS结构的制作方法

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一种具有角振动滤波特性的mems结构
技术领域
1.本发明涉及封装结构技术领域，具体为一种具有角振动滤波特性的mems结构。

背景技术：

2.mems器件的封装应该能起到电学上传递信号，热学上传递热量，机械上保护芯片，减小应力对敏感元件的影响，并且可以实现在振动，角振动，大冲击下对敏感器件的保护和机械波的过滤。封装应力对mems惯性传感器如陀螺仪和加速度计的零位输出有着巨大的影响。在变温过程当中，由于构成传感器敏感元件的硅，粘片胶，陶瓷管壳，焊接陶瓷管壳的pcb板的热膨胀系数不一致，会导致外界的应力传递到敏感元件内部，导致敏感元件的输出改变，影响了陀螺仪和加速度计的性能。因此封装应力已经成为制约mems惯性传感器应用的重要因素。一般而言降低封装应力的方法是采用软胶粘片，但是软胶机械强度不够，抗机械冲击的能力弱。并且软胶大多是有机材料，在挥发的过程当中容易产生气体，导致胶里面形成空洞，导致应力不均匀。另一种降低应力的办法在于，增加传感器衬底硅片的厚度，硅片厚度增加之后，相同的应力引起的应变就会减小，这种办法的缺点在于需要改变传感器的加工工艺，增加成本，并且硅片的厚度一般是标准尺寸，很难增加很多，并且增加厚度之后器件的高度也会相应的增加，导致器件体积增大，这在某些场合很难被接受。第三种降低应力的办法是增加陶瓷管壳背板的厚度，这种方案的问题是陶瓷背板厚度需要增加很多才能达到比较好的效果，但是增加陶瓷背板的厚度同样也会导致封装体积的增加。第四种办法是制作一个图形化的硅片的转接板，实现传感器和陶瓷板之间的局部接触，这种办法的问题在于局部接触导致接触面积容易比较小，机械强度不够。
3.在惯性传感器的使用场景当中往往有比较强的机械振动，机械振动会导致传感器的输出噪声变大，在比较大的振动情况下还可能带来整流误差，导致陀螺和加速度计零点变化。对于陀螺而言某些高频的角速度进入，会导致陀螺的检测模态被激发，使得陀螺输出饱和。一般而言为了抑制振动会在惯导单元的外面设置机械的滤波器，但是外置的机械滤波器一般体积较大，并且价格昂贵，成本过高，不具备大规模使用的前景，为此提出一种具有角振动滤波特性的mems结构。

技术实现要素：

4.本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明所采用的技术方案为：
6.一种具有角振动滤波特性的mems结构，包括陶瓷管壳、转接板、传感器芯片和胶水，所述转接板的底部固定安装在陶瓷管壳上，所述传感器芯片固定安装在转接板的中部，且转接板与陶瓷管壳以及传感器芯片之间的连接通过胶水实现，所述转接板包括外框、固定在外框四角用于连接陶瓷管壳的凸台、安装在外框中部镂空位置的直角梁、连接在直角梁另一端的中心粘片板，所述中心粘片板上固定安装有传感器芯片。
7.优选的，所述转接板的材质为硅、玻璃或是陶瓷等热膨胀系数相似的材质其中之
一，且转接板位于传感器芯片与陶瓷管壳之间的位置。
8.优选的，所述中心粘片板和凸台上都设置有粘胶锚点，所述粘胶锚点用于涂布胶水。
9.优选的，所述直角梁的形状为直角“z”形，且直角梁的数量为八个并呈圆环状固定在外框与中心粘片板之间。
10.优选的，所述外框的形状为正方形，且外框的中部镂空有圆形的通孔，所述中心粘片板的形状为圆形且与外框中部的圆形通孔呈同心圆设置。
11.优选的，所述陶瓷管壳的尺寸大于转接板和传感器芯片的尺寸，且陶瓷管壳、转接板和传感器芯片中心点位于同一直线上。
12.通过采用上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：
13.本发明中，通过在外框与中心粘片板之间设置直角梁，使得外框在受到封装应力发生形变时，会将力度传递至直角梁上，此时直角梁发生形变，将力度削减，使其不会传递至中心粘片板上，从而保证中心粘片板的稳定，因此通过胶水粘贴在中心粘片板上的传感器芯片不会发生形变，从而隔绝了封装应力对传感器芯片的影响，另外当发生平面内旋转和角振动时，同样利用直角梁发生形变阻断高频角振动，因此，直角梁可以起到应力隔离以及角振动滤波的作用，保证传感器芯片的稳定，从而保证使用使得精准性。
附图说明
14.图1为本发明一个实施例的立体示意图；
15.图2为本发明一个实施例的正视示意图；
16.图3为本发明一个实施例的转接板立体示意图；
17.图4为本发明一个实施例的转接板另一视角立体示意图；
18.图5为本发明一个实施例的转接板俯视示意图。
19.附图标记：
20.100、陶瓷管壳；
21.200、转接板；210、外框；220、凸台；230、直角梁；240、中心粘片板；
22.300、传感器芯片；
23.400、胶水。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种具有角振动滤波特性的mems结构。
26.实施例一：
27.结合图1-5所示，本发明提供的一种具有角振动滤波特性的mems结构，包括陶瓷管壳100、转接板200、传感器芯片300和胶水400，陶瓷管壳100的尺寸大于转接板200和传感器芯片300的尺寸，且陶瓷管壳100、转接板200和传感器芯片300中心点位于同一直线上，转接
板200的底部固定安装在陶瓷管壳100上，传感器芯片300固定安装在转接板200的中部，且转接板200与陶瓷管壳100以及传感器芯片300之间的连接通过胶水400实现，转接板200包括外框210、固定在外框210四角用于连接陶瓷管壳100的凸台220、安装在外框210中部镂空位置的直角梁230、连接在直角梁230另一端的中心粘片板240，中心粘片板240上固定安装有传感器芯片300，直角梁230的形状为直角“z”形，且直角梁230的数量为八个并呈圆环状固定在外框210与中心粘片板240之间，利用外框210接受封装应力，使之发生形变，然后将形变传递至直角梁230上，使得直角梁230发生形变，而由于直角梁230的特殊形状，其上发生的形变不会传递至中心粘片板240，因此中心粘片板240维持不变，而粘接其上的传感器芯片300也不会发生形变，有效的保证传感器芯片300的性能，使之后续的使用更加的精准可靠。
28.其中，转接板200的材质为硅、玻璃或是陶瓷等热膨胀系数相似的材质其中之一，且转接板200位于传感器芯片300与陶瓷管壳100之间的位置，利用上述材质中的任意一种都可以制作转接板200，保证了转接板200在受到封装应力时可以发生形变，不至于刚性过强导致结构破裂，而上述的材质其热膨胀系数都是较为合适的，不会在封装时，被高温加热后发生破裂，并且冷却之后也可以快速的恢复，结构稳定性较强。
29.进一步的，中心粘片板240和凸台220上都设置有粘胶锚点，粘胶锚点用于涂布胶水400，利用粘胶锚点来涂布胶水400，从而可以将陶瓷管壳100粘接在外框210下方的凸台220上，同时将传感器芯片300粘接在中心粘片板240上，处于一个类似悬空状态，不与中心粘片板240之外的其他结构发生接触，因此能影响传感器芯片300状态的，只有中心粘片板240，只要中心粘片板240保持稳定，传感器芯片300就会保持稳定。
30.可以理解为，外框210的形状为正方形，且外框210的中部镂空有圆形的通孔，中心粘片板240的形状为圆形且与外框210中部的圆形通孔呈同心圆设置，将三者设置在同一条轴线上，使得陶瓷管壳100、转接板200和传感器芯片300的位置更加的合理，并且连接起来更加的稳定，同时占用空间小，更加的美观，而且封装时，也更加的方便，不会出现传感器芯片300挡住了封装的路线，或是封装的材料掉落在传感器芯片300上，导致传感器芯片300损坏等情况出现，有效的保证了结构的可靠性。
31.本发明的工作原理及使用流程：首先，将胶水400涂布在凸台220上，然后将凸台220粘接在陶瓷管壳100上，同时利用胶水400将传感器芯片300与中心粘片板240粘接起来，使得传感器芯片300处于一个只与中心粘片板240接触的悬空状态，此时，开始封装，封装时，只有外框210接受封装应力等，从而发生形变，促使其内部的直角梁230发生形变将力度消减，保持中心粘片板240的位置，即保持传感器芯片300的稳定。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种具有角振动滤波特性的mems结构，包括陶瓷管壳(100)、转接板(200)、传感器芯片(300)和胶水(400)，其特征在于，所述转接板(200)的底部固定安装在陶瓷管壳(100)上，所述传感器芯片(300)固定安装在转接板(200)的中部，且转接板(200)与陶瓷管壳(100)以及传感器芯片(300)之间的连接通过胶水(400)实现；所述转接板(200)包括外框(210)、固定在外框(210)四角用于连接陶瓷管壳(100)的凸台(220)、安装在外框(210)中部镂空位置的直角梁(230)、连接在直角梁(230)另一端的中心粘片板(240)，所述中心粘片板(240)上固定安装有传感器芯片(300)。2.根据权利要求1所述的一种具有角振动滤波特性的mems结构，其特征在于，所述转接板(200)的材质为硅、玻璃或是陶瓷等热膨胀系数相似的材质其中之一，且转接板(200)位于传感器芯片(300)与陶瓷管壳(100)之间的位置。3.根据权利要求1所述的一种具有角振动滤波特性的mems结构，其特征在于，所述中心粘片板(240)和凸台(220)上都设置有粘胶锚点，所述粘胶锚点用于涂布胶水(400)。4.根据权利要求1所述的一种具有角振动滤波特性的mems结构，其特征在于，所述直角梁(230)的形状为直角“z”形，且直角梁(230)的数量为八个并呈圆环状固定在外框(210)与中心粘片板(240)之间。5.根据权利要求1所述的一种具有角振动滤波特性的mems结构，其特征在于，所述外框(210)的形状为正方形，且外框(210)的中部镂空有圆形的通孔，所述中心粘片板(240)的形状为圆形且与外框(210)中部的圆形通孔呈同心圆设置。6.根据权利要求1所述的一种具有角振动滤波特性的mems结构，其特征在于，所述陶瓷管壳(100)的尺寸大于转接板(200)和传感器芯片(300)的尺寸，且陶瓷管壳(100)、转接板(200)和传感器芯片(300)中心点位于同一直线上。

技术总结

本发明公开了一种具有角振动滤波特性的MEMS结构，包括陶瓷管壳、转接板、传感器芯片和胶水，所述转接板的底部固定安装在陶瓷管壳上，所述传感器芯片固定安装在转接板的中部。通过在外框与中心粘片板之间设置直角梁，使得外框在受到封装应力发生形变时，会将力度传递至直角梁上，此时直角梁发生形变，将力度削减，使其不会传递至中心粘片板上，从而保证中心粘片板的稳定，因此通过胶水粘贴在中心粘片板上的传感器芯片不会发生形变，从而隔绝了封装应力对传感器芯片的影响，另外当发生平面内旋转和角振动时，同样利用直角梁发生形变阻断高频角振动，因此，直角梁可以起到应力隔离以及角振动滤波的作用，保证传感器芯片的稳定。保证传感器芯片的稳定。保证传感器芯片的稳定。