[发明专利]一种MEMS陀螺仪的低应力组封装方法

说明书

本发明公开了一种MEMS陀螺仪的低应力组封装方法，在陶瓷封装管壳内的底部粘接硅基板；MEMS陀螺敏感结构和信号处理电路粘接在硅基板上；MEMS陀螺敏感结构和信号处理电路之间通过金丝键合电气连接。本方法可大大减小应力对MEMS陀螺仪的影响。

技术领域

本发明涉及一种针对MEMS陀螺仪的新型低应力组封装技术，属于MEMS陀螺仪技术领域。

背景技术

MEMS陀螺仪作为重要的惯性传感器之一，具有可靠性高和寿命长、功耗低、数字化、响应快和成本低等特点，因此MEMS陀螺仪被广泛应用于航天、航空、军事、消费电子等领域。

随着MEMS陀螺仪的快速发展，高精度、响应快、动态范围宽、全温零偏极差小、抗震动、抗冲击等性能指标要求越来越高，这使得MEMS陀螺仪在研究的每个阶段必须更加细致，MEMS陀螺仪如何更好的克服环境应力对其性能的影响，就是其中很重要的一个研究方向。

在MEMS陀螺仪组装时，如何将MEMS陀螺敏感结构和信号处理电路可靠的互连并固定在陶瓷管壳中，既能满足MEMS陀螺仪的稳定工作要求又能提高MEMS陀螺仪的性能及可靠性，是一个不可忽略的细节。目前MEMS陀螺敏感结构在粘片时，大部分的科研人员会根据需要使用导电环氧胶、绝缘环氧胶或者硅胶将MEMS陀螺敏感结构的衬底底面与陶瓷基板实现完全粘接，然后通过金丝键合的方式完成MEMS敏感结构和信号处理电路之间的电气连接，由于陀螺仪的结构与工作方式各异，使用以上方法组装时，虽然可以满足MEMS陀螺仪的可靠性，但接触面产生的应力会导致MEMS敏感结构内部衬底上的电极变形而影响其性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对MEMS陀螺仪的新型的低应力组封装方法，所要解决的技术问题主要有：通过合理的组装和封装，减小MEMS陀螺敏感结构底部与陶瓷基板间产生的热应力对MEMS陀螺仪性能的影响；减小由于管壳形变产生的应力对MEMS陀螺仪性能的影响；增加散热面积，缩短热平衡时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种MEMS陀螺仪的低应力组封装方法，其特征是，

在陶瓷封装管壳内的底部粘接硅基板；

MEMS陀螺敏感结构和信号处理电路粘接在硅基板上；

MEMS陀螺敏感结构和信号处理电路之间通过金丝键合电气连接。

进一步地，MEMS陀螺敏感结构通过硅基板上硅胶点处所点的硅胶固化连接在硅基板上。

进一步地，在所述硅胶中添加有玻璃珠，将MEMS陀螺敏感结构置于添加有玻璃珠的硅胶上固化连接在硅基板上。

进一步地，所述玻璃球直径小于硅基板上硅胶点处的硅胶覆盖面。

进一步地，选用热膨胀系数与硅接近的硅胶作为MEMS陀螺敏感结构与硅基板之间的粘接材料。

进一步地，硅基板与陶瓷封装管壳之间的粘接采用导电环氧树脂胶。

本发明的有益效果：

本发明针对MEMS陀螺仪提出了一种新型组封装方法，可大大减小应力对MEMS陀螺仪的影响。通过使用热膨胀技术接近的硅胶进行中间一点粘接，并在粘接材料中增加小尺寸玻璃珠，使胶在温度变化时的形变更加小，可以减少MEMS陀螺敏感结构底部与硅基板之间产生的热应力对陀螺性能的影响。

MEMS陀螺敏感结构和信号处理电路是粘接在已经先粘接在陶瓷管壳底部的硅基板之上，MEMS陀螺敏感结构和信号处理电路与陶瓷管壳间接连接，可以在陶瓷管壳形变时，通过硅基板得到有效的缓冲，传导至MEMS陀螺敏感结构的形变就会减少很多，从而减少陶瓷管壳形变应力对MEMS陀螺仪性能的影响。

附图说明