CN203754411U - 一种双腔体mems混合集成金属封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，包括金属封装外壳，金属封装外壳通过连接层分为上腔和下腔。上腔和下腔之间通过垂直连接部互连。垂直连接部内部带有绝缘子，垂直连接部一端与上腔内的集成伺服电路金丝键合相连，另一端与下腔内的MEMS芯片焊接相连。连接层上方固定连接有用于组装混合集成伺服电路的基底，连接层下方固定连接有用于与MEMS芯片应力匹配的衬底层。衬底层和连接层焊接相连或通过粘接胶粘接相连。衬底层下方固定连接有衬底连接层。衬底连接层为1个或多个用于粘接MEMS芯片的安装部。本实用新型不仅具有良好的屏蔽特性和较高的混合集成密度，还可以在减小封装尺寸的同时，提高MEMS惯性单元的零位稳定性等电性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构。
背景技术
惯性MEMS传感器技术已进入实用化阶段，现在多采用陶瓷或金属单独封装传感器芯片，然后再与PCB结构的伺服电路共同构成惯性单元。这种惯性单元不仅结构尺寸大、集成密度低，还会因MEMS传感器到PCB的互连线非常长，使分布参数大且不稳定，影响高精度惯性单元的零位稳定性等关键指标。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，该封装结构不仅具有良好的屏蔽特性和较高的混合集成密度，还可以在减小封装尺寸的同时，提高MEMS惯性单元的零位稳定性。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，包括金属封装外壳，所述的金属封装外壳通过连接层分为用于组装混合集成伺服电路的上腔和用于安装MEMS芯片的下腔。所述的上腔和下腔之间通过垂直连接部互连。所述的垂直连接部为至少1个，垂直连接部的具体数量可以根据实际需求确定。所述的垂直连接部内部带有绝缘子，所述的垂直连接部一端与上腔内的集成伺服电路金丝键合相连，另一端与下腔内的MEMS芯片焊接相连。因为MEMS芯片为惯性力学器件，其方位及安装水平度都会影响它的电性能，所以，金属封装外壳下腔的平整度要小于0.1mm。
所述的连接层上方固定连接有用于组装混合集成伺服电路的基底，连接层下方固定连接有用于与MEMS芯片应力匹配的衬底层。所述的衬底层和连接层焊接相连或通过粘接胶粘接相连。通过在连接层下方焊接或用粘接胶连接衬底层，可以减少高低温时连接层的形变应力对MEMS芯片电性能的影响。因为MEMS芯片为力学器件，粘接胶和衬底层的应力会影响其电性能，所以衬底层所用的材料为与MEMS芯片热膨胀系数接近的微晶玻璃、可伐、ALN等。
所述的衬底层下方固定连接有衬底连接层。所述的衬底连接层为1个或多个用于粘接MEMS芯片的安装部。通过将衬底连接层设计为1个或多个用于粘接MEMS芯片的安装部，使MEMS芯片与衬底层采用一点或多点相接触粘接的安装固定方式，从而减小MEMS芯片的安装应力，保证MEMS芯片的电性能稳定。
本实用新型的优点：
（1）本实用新型通过将惯性MEMS传感器与伺服电路集成在一个金属封闭外壳内，惯性单元尺寸可低至16*16*9mm3，实现了MEMS加速度计、陀螺的集成化和小型化。
（2）本实用新型通过金属封装外壳良好的屏蔽作用和MEMS芯片与伺服电路间的小尺寸互连，可获得稳定的分布参数，使惯性单元零位稳定度提高半个数量级。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的俯视图。
其中：
1、用于组装混合集成伺服电路的基底，2、连接层，3、衬底层，4、衬底连接层，5、MEMS芯片，6、用于安装MEMS芯片的下腔，7、垂直连接部，8、用于组装混合集成伺服电路的上腔，9、金属封装外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1-图2所示的一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，包括金属封装外壳9，所述的金属封装外壳通过连接层2分为用于组装混合集成伺服电路的上腔8和用于安装MEMS芯片5的下腔6。所述的上腔8和下腔6之间通过垂直连接部7互连。所述的垂直连接部7为至少1个。所述的垂直连接部7内部带有绝缘子，所述的垂直连接部7一端与上腔8内的集成伺服电路金丝键合相连，另一端与下腔6内的MEMS芯片5焊接相连。
所述的连接层2上方固定连接有用于组装混合集成伺服电路的基底1，连接层2下方固定连接有用于与MEMS芯片5应力匹配的衬底层3。所述的衬底层3和连接层2焊接相连或通过粘接胶粘接相连。
所述的衬底层4下方固定连接有衬底连接层4。所述的衬底连接层4为1个或多个用于粘接MEMS芯片的安装部。
由上述技术方案可知，本实用新型通过将MEMS传感器芯片作为一个特殊的力学器件和伺服电路分别安装在金属封装外壳的上下腔中，二者之间通过垂直连接部进行毫米级互连。MEMS传感器芯片与伺服电路的小型集成化、金属封装外壳的屏蔽特性和陶瓷基底的稳定性，大大提高了MEMS惯性单元的电性能指标，例如使MEMS加速度计零位稳定性能指标小于2.2×10-5g。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，包括金属封装外壳（9），其特征在于：所述的金属封装外壳通过连接层（2）分为用于组装混合集成伺服电路的上腔（8）和用于安装MEMS芯片（5）的下腔（6）；所述的上腔（8）和下腔（6）之间通过垂直连接部（7）互连。
2.根据权利要求1所述的一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，其特征在于：所述的连接层（2）上方固定连接有用于组装混合集成伺服电路的基底（1），连接层（2）下方固定连接有用于与MEMS芯片（5）应力匹配的衬底层（3）。
3.根据权利要求1所述的一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，其特征在于：所述的垂直连接部（7）内部带有绝缘子，所述的垂直连接部（7）一端与上腔（8）内的集成伺服电路金丝键合相连，另一端与下腔（6）内的MEMS芯片焊接相连。
4.根据权利要求2所述的一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，其特征在于：所述的衬底层（3）下方固定连接有衬底连接层（4）。
5.根据权利要求2所述的一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，其特征在于：所述的衬底层（3）和连接层（2）焊接相连或通过粘接胶粘接相连。
6.根据权利要求4所述的一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，其特征在于：所述的衬底连接层（4）上设有用于粘接MEMS芯片（5）的安装部；所述的衬底连接层（4）为1个或多个用于粘接MEMS芯片的安装部。
7.根据权利要求3所述的一种双腔体MEMS混合集成金属封装结构，其特征在于：所述的垂直连接部（7）为至少1个。
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