CN219929629U - 一种封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种封装结构，所述封装结构包括：IC芯片、MEMS芯片及信号处理单元，其中MEMS芯片中设置有至少一个温度感测单元；IC芯片位于MEMS芯片下表面且与MEMS芯片电连接，IC芯片中设置有至少一个校正单元；信号处理单元位于MEMS芯片上表面且分别与IC芯片及MEMS芯片电连接，信号处理单元获取并处理所述温度感测单元输出的温度信号，校正单元基于信号处理单元处理结果调整MEMS芯片的信号输出。本实用新型通过信号处理单元将温度感测单元感测到的温度信号转化为电信号，通过校正单元接收该电信号，并对MEMS芯片进行温度补偿，实现了对MEMS芯片的信号输出的调整。
Description
技术领域
本实用新型涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种封装结构。
背景技术
微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)技术是一种基于微电子技术和微加工技术的高科技领域技术。MEMS技术可将机械构件、驱动部件、电控系统、数字处理系统等集成为一个整体的微型单元，制作出具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点的MEMS器件。MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，利用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事，物联网等领域中都有着十分广阔的应用前景。
微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级，一般而言，电路部分往往设计于IC芯片上，微机械结构于器件芯片上设计，器件芯片与IC芯片耦合。
芯片在未封装之前被称作晶粒，晶粒(Die)是从已完成某种工艺制程的硅晶元(Wafer)上切割而成的一个小片，在芯片行业又称为Die。每一个晶粒都是一个独立的功能芯片，在没有对其进行封装且未设置引脚和散热片，不可直接使用。
封装(Package)是指将一些物体进行包裹和封闭。在集成电路中封装则是指将晶粒(Die)固定到承接基板上，同时完成一些连接并引出管脚，进而包装成一个完整的芯片。
芯片进行封装的主要目的是对芯片进行保护，同时也要确保芯片经过封装之后应当满足集成电路芯片内部电路和外部系统的电气连接。其次也起着固定、密封的作用，为芯片提供一个长期稳定可靠的工作环境，并且可以增强芯片电热性能，保证芯片正常工作的高稳定性和可靠性。
MEMS谐振器的性能是温度敏感的，MEMS谐振器必然存在温度漂移，其中，频率随温度的漂移(Temperature Coefficient Frequency，TCF)是评价MEMS谐振器性能的关键指标之一。因此，通常需要通过温度补偿技术对MEMS谐振器本身由于温度引起的频率偏差进行补偿。
鉴于此，急需一种能够补偿MEMS芯片的振动频率以及输出信号的偏差的封装结构。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种封装结构，用于解决现有技术中封装结构中由于温度漂移导致MEMS芯片振动频率变化及输出信号存在偏差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种封装结构，包括：
MEMS芯片，所述MEMS芯片中设置有至少一个温度感测单元；
IC芯片，位于所述MEMS芯片下表面且与所述MEMS芯片电连接，所述IC芯片中设置有至少一个校正单元；
信号处理单元，位于所述MEMS芯片上表面且分别与所述IC芯片及所述MEMS芯片电连接，所述信号处理单元获取并处理所述温度感测单元输出的温度信号，所述校正单元基于所述信号处理单元处理结果调整所述MEMS芯片的信号输出。
可选地，所述封装结构中还设置有导电结构，所述导电结构将所述信号处理单元与所述MEMS芯片电耦合并固定连接。
可选地，所述IC芯片与所述MEMS芯片之间设置有至少一个第一电连接件。
可选地，所述第一电连接件包括第一金属引线。
可选地，所述IC芯片与所述信号处理单元之间设置有至少一个第二电连接件。
可选地，所述第二电连接件包括第二金属引线。
可选地，所述信号处理单元通过将所述温度感测单元输出的温度信号转化为电信号实现对温度信号的处理。
可选地，所述IC芯片中还设置有至少一个驱动电路，所述驱动电路用于向所述MEMS芯片输送驱动信号。
可选地，所述MEMS芯片中包括微机械结构。
可选地，所述微机械结构包括谐振体、梁、臂、静电马达。
如上所述，本实用新型的封装结构，具有以下有益效果：通过于所述封装结构中设置信号处理单元，于所述MEMS芯片中设置温度感测单元，于所述IC芯片中设置校正单元，且所述信号处理单元与所述MEMS芯片之间通过导电结构实现电耦合，所述IC芯片及所述MEMS芯片之间通过所述第一金属引线电连接，所述IC芯片与所述信号处理单元之间通过所述第二金属引线电连接，在所述IC芯片中的驱动电路向所述MEMS芯片发送驱动信号，使所述MEMS芯片内的微机械结构按照一定频率进行运动，所述MEMS芯片中的微机械结构受到温度影响而导致频率漂移，输出信号存在偏差的过程中，所述MEMS芯片中的所述温度感测单元将所述MEMS芯片的温度信号发送给所述信号处理单元，所述信号处理单元将获取到的温度信号转化为电信号，所述校正单元基于获取的所述信号处理单元输送的电信号生成校正信息，并基于所述校正信息运用温度补偿技术对所述MEMS芯片的振动频率进行调整，实现所述MEMS芯片输出信号的调整，具有高度产业利用价值。
附图说明
图1显示为本实用新型的封装结构的结构示意图。
元件标号说明
1 MEMS芯片
2 IC芯片
3 信号处理单元
4 第一电连接件
41 第一金属引线
5 第二电连接件
51 第二金属引线
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
实施例一
本实施例提供一种封装结构，如图1所示，为所述封装结构的示意图，所述封装结构包括：MEMS芯片1、IC芯片2、信号处理单元3，其中，所述MEMS芯片1中设置有至少一个温度感测单元(未图示)；所述IC芯片2位于所述MEMS芯片1下表面且与所述MEMS芯片1电连接，所述IC芯片2中设置有至少一个校正单元(未图示)；所述信号处理单元3位于所述MEMS芯片1上表面且分别与所述IC芯片2及所述MEMS芯片1电连接，所述信号处理单元3获取并处理所述温度感测单元输出的温度信号，所述校正单元基于所述信号处理单元3处理结果调整所述MEMS芯片1的信号输出。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述MEMS芯片1的材质、形状及尺寸可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
作为示例，所述MEMS芯片1中包括微机械结构。
作为示例，所述微机械结构包括谐振体、梁、臂、静电马达或者其他适合的微机械结构。在本实施例中，所述MEMS芯片1中的微机械结构为谐振体，即所述MEMS芯片1为MEMS谐振器芯片。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述IC芯片2的材质、形状及尺寸可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
作为示例，所述IC芯片2中还设置有至少一个驱动电路(未图示)，所述驱动电路用于向所述MEMS芯片1输送驱动信号。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述驱动电路的数量以及所述驱动电路在所述IC芯片2中的位置可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
作为示例，所述IC芯片2与所述MEMS芯片1之间包括至少一个第一电连接件4。
作为示例，所述第一电连接件4包括第一金属引线41。
具体的，所述第一金属引线41得材质包括金、银、铜、铝或者其他适合的导电材料。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述第一金属引线41的粗细、形状、长度可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
具体的，所述第一金属引线41将所述MEMS芯片1电耦合到所述IC芯片2，实现了所述IC芯片2中的所述驱动电路向所述MEMS芯片1输送驱动信号。
具体的，所述IC芯片2中的所述驱动电路用于向所述MEMS芯片1输送驱动信号以实现所述MEMS芯片1中的谐振体按照一定频率振动，且随着温度发生变化，由于温度对所述MEMS芯片1中的谐振体的影响，所述MEMS芯片1中的谐振体会发生频率漂移，导致输出信号出现偏差。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述温度感测单元的数量以及所述温度感测单元在所述MEMS芯片1中的位置可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
具体的，所述MEMS芯片1中的所述温度感测单元，可以实时感测所述MEMS芯片1的温度，并向所述信号处理单元3实时输送温度信号。
作为示例，所述封装结构中还设置有导电结构(未图示)，所述导电结构将所述信号处理单元3与所述MEMS芯片1电耦合并固定连接。
具体的，所述导电结构包括导电柱、焊点、导电胶或者其他适合的导电结构。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述导电结构的形状、材质及尺寸可根据实际情况进行选择，在此不做限制。
具体的，所述信号处理单元3与所述MEMS芯片1通过所述导电结构固定连接且实现电耦合，从而实现所述MEMS芯片1中的温度感测单元向所述信号处理单元3输送温度信号。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述信号处理单元3的材质、形状及尺寸可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
作为示例，所述信号处理单元3通过将所述温度感测单元输出的温度信号转化为电信号实现对温度信号的处理。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述校正单元的数量以及在所述IC芯片2中的位置可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
具体的，所述IC芯片2中的所述校正单元可通过获取所述信号处理单元3输送的电信号生成校正信息，并基于校正信息运用温度补偿技术对所述MEMS芯片1的振动频率进行调整，从而实现所述MEMS芯片1信号输出的校正与调整。
作为示例，所述IC芯片2与所述信号处理单元3之间包括至少一个第二电连接件5。
作为示例，所述第二电连接件5包括第二金属引线51。
具体的，所述第二金属引线51得材质包括金、银、铜、铝或者其他适合的导电材料。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述第二金属引线51的粗细、形状、长度可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
具体的，在满足所述封装结构的性能的情况下，所述第二金属引线51的材质可根据实际情况进行选择，在此不作限制。
具体的，所述第二金属引线51将所述信号处理单元3电耦合到所述IC芯片2，从而实现所述信号单元3中的电信号向所述IC芯片2中的所述校正单元的输送。
本实施例的封装结构通过于所述封装结构中设置信号处理单元3，于所述MEMS芯片1中设置温度感测单元，于所述IC芯片2中设置校正单元，且通过所述导电结构实现所述MEMS芯片1与所述信号处理单元3的电耦合，通过所述第一金属引线41实现所述IC芯片2与所述MEMS芯片1的电连接，通过所述第二金属引线51实现所述IC芯片2与所述信号处理单元3的电连接，在所述IC芯片2中的驱动电路向所述MEMS芯片1发送驱动信号，使所述MEMS芯片1内的谐振体按照一定频率进行运动，所述MEMS芯片1中的谐振体受到温度影响而导致频率漂移，输出信号存在偏差的过程中，所述温度感测单元3感测所述MEMS芯片1的温度并向所述信号处理单元3输送温度信号，所述信号处理单元3将获取到的温度信号转化为电信号，所述IC芯片2中设置的所述校正单元获取到信号处理单元3输送的电信号并生成校正信息，并基于校正信息运用温度补偿技术对所述MEMS芯片1的振动频率进行调整，从而实现所述MEMS芯片1信号输出的校正与调整。
综上所述，本实用新型的封装结构通过于封装结构中设置信号处理单元，在IC芯片中的驱动电路向MEMS芯片发送驱动信号，使MEMS芯片内的谐振体按照一定频率进行运动，受到温度影响而导致频率漂移，输出信号存在偏差的过程中，信号处理单元通过获取MEMS芯片中的温度感测单元感测到的MEMS芯片的温度信号，并将温度信号转化为电信号，IC芯片中设置的校正单元获取信号处理单元输送的电信号并生成校正信息，并基于校正信息运用温度补偿技术对所述MEMS芯片1的振动频率进行调整，从而实现所述MEMS芯片1信号输出的校正与调整，具有高度产业价值。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种封装结构，其特征在于，包括：
MEMS芯片，所述MEMS芯片中设置有至少一个温度感测单元；
IC芯片，位于所述MEMS芯片下表面且与所述MEMS芯片电连接，所述IC芯片中设置有至少一个校正单元；
信号处理单元，位于所述MEMS芯片上表面且分别与所述IC芯片及所述MEMS芯片电连接，所述信号处理单元获取并处理所述温度感测单元输出的温度信号，所述校正单元基于所述信号处理单元处理结果调整所述MEMS芯片的温度以及信号输出。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述封装结构中还设置有导电结构，所述导电结构将所述信号处理单元与所述MEMS芯片电耦合并固定连接。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述IC芯片与所述MEMS芯片之间设置有至少一个第一电连接件。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于：所述第一电连接件包括第一金属引线。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述IC芯片与所述信号处理单元之间设置有至少一个第二电连接件。
6.根据权利要求5所述的封装结构，其特征在于：所述第二电连接件包括第二金属引线。
7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述信号处理单元通过将所述温度感测单元输出的温度信号转化为电信号实现对温度信号的处理。
8.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述IC芯片中还设置有至少一个驱动电路，所述驱动电路用于向所述MEMS芯片输送驱动信号。
9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述MEMS芯片中设置有微机械结构。
10.根据权利要求9所述的封装结构，其特征在于：所述微机械结构包括谐振体、梁、臂、静电马达。
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