微机械加速度计封装用陶瓷外壳的制作方法

本实用新型涉及电子封装技术领域，具体是一种微机械加速度计封装用陶瓷外壳。

背景技术：

微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical System—MEMS）是集微型机构、微传感器、微执行器以及信号处理和控制电路， 直至集接口、通信与电源于一体的微机电系统， 它可以将物理信号转换为电学信号或将电学信号转换为物理信号， 实现从信号取样、处理到执行的整体集成。

作为最成熟的惯性传感器应用，现在的MEMS加速度计有非常高的集成度，即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。虽然MEMS加速度计封装技术与微电子封装密切相关的，但是由于其使用的广泛性、特殊性和复杂性，它的封装形式和微电子封装有着很大的差别。对于微电子来说，封装的功能是对芯片和引线等内部结构提供支持和保护，使之不受外部环境的干扰和腐蚀破坏；而对于MEMS封装来说，除了要具备以上功能以外，更重要的是MEMS器件要和测试环境之间形成一个接触界面而获取非电信号，它要有承受各方面环境影响的能力。同时，由于MEMS器件体积小，因此必须采用特殊的技术和材料进行封装。正是这些特殊的要求，大大增加了MEMS封装的难度和成本，成了MEMS封装发展的瓶颈，严重制约着MEMS封装技术的迅速发展和广泛应用。

为满足高可靠性能的要求，MEMS封装采用陶瓷封装。陶瓷材料具有良好的可靠性、可塑性且密封性，具有较高的绝缘性能和优异的高频特性，其线性膨胀系数与电子元器件的非常相近，化学性能稳定且热导率高。

国外的微加速度计封装外壳，为陶瓷基板+陶瓷盖板，采用胶粘封口的结构。胶粘封口一般被视为是非气密性封装，在封装气密性、内部热特性、贮存、应用等可靠性方面存在隐患。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种微机械加速度计封装用陶瓷外壳，可实现深腔、小型化、高可靠性、高气密性，满足微机械加速度计封装的要求。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种微机械加速度计封装用陶瓷外壳，包括陶瓷外壳，陶瓷外壳包括基板、键合层、密封层，基板的外表面四周设有若干引出端焊盘，陶瓷外壳四周外侧壁上设有若干金属化导通槽，在基板的内表面上设有用于安装微机械加速度计的对位标记或定位腔体，所述的键合层的深度为0.6mm-5mm。

进一步的技术方案，所述金属化导通槽的长度等于或大于基板与键合层的高度。

进一步的技术方案，所述的对位标记为十字形或L形结构。

进一步的技术方案，所述的密封层上设有金属封口环。

进一步的技术方案，陶瓷外壳的高度≤6.00mm。

进一步的技术方案，引出端焊盘节距为0.50mm-1.27mm，引出端焊盘的数量≤100。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1）实现器件小型化，可与国外同类产品原位替代；

2）封装气密性高：气密性满足≤1×10-3 Pa·cm3/s，A4；

3）与常规LCC或CQFP相比，本实用新型腔体深度大，可满足叠层封装要求，便于微机械加速度计的装配和键合；

4）在基板的内表面上设置对位标记或定位腔体，便于芯片精确安装；

5）侧面金属化导通槽，满足板级安装和检查要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的仰视图；

图4是本实用新型实施例二的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是图4的仰视图；

图中：1、引出端焊盘；2、金属化导通槽；3、基板；4、定位腔体；5、键合层；6、金属封口环；7、密封层；8、对位标记。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型包括陶瓷外壳如图1-图3所示，陶瓷外壳包括基板3、键合层5、密封层7，基板3的外表面四周设有若干引出端焊盘1，陶瓷外壳四周外侧壁上设有若干金属化导通槽2，在基板3的内表面上设有用于安装微机械加速度计的对位标记8或定位腔体4（如图4-图6所示），所述的键合层5的深度为0.6mm-5mm。

其中，金属化导通槽2的长度等于或大于基板3与键合层5的高度。由此可知，由于随着键合层5的高度增高，金属化导通槽2的长度相应的加长。

本实用新型所述的陶瓷外壳可以为全陶瓷结构，也可以为陶瓷加金属封口环6结构，采用金锡封口或平行缝焊，引出形式可以采用LCC或CQFP。

目前，电子行业中常用的氧化铝陶瓷外壳加工技术成熟，其同时具备可多层布线、高可靠性、高气密性等特点，制备工艺成熟。本实用新型所述的陶瓷外壳经过加深，可实现深腔、小型化，满足微机械加速度计封装要求，满足国外产品原位替代的要求，引出端焊盘节距0.50mm-1.27mm，引出端焊盘的数量≤100，外形长宽尺寸≤35mm×35mm，高度≤6.00mm，体现了陶瓷外壳的优越性。

本实用新型与常规LCC或CQFP类封装外壳的区别在于：

1）常规LCC或CQFP类封装键合层的高度一般小于0.5mm，而本实用新型的键合层的高度等于或大于0.6 mm，键合层的高度为0.8 mm、1 mm、2 mm，可以达到5 mm，相应的腔体深度增加，适应3D式叠层封装要求，便于微机械加速度计的装配和键合；腔体的深度为基板上表面至金属封口环上表面的距离；若为全陶瓷结构，当不设置金属封口环时，腔体的深度为基板上表面至密封层上表面的距离；

2）在基板的内表面芯片安装区设置对位标记或定位腔体，对位标记为十字形或L形结构，或为各种非常规的定位腔体结构，保证微机械加速度计的装配精度；

3）由于键合层的高度增加，侧面的金属化导通槽的长度也相应加长，便于板级焊点检测和增强焊接可靠性。

本实用新型为微机械加速度计专用的封装外壳，结合芯片粘接技术、封装技术，有效降低了器件体积和重量，提高了器件可靠性封装，制作出了高性能的集成化硅微机械加速度计。