方式】
[0024]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。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0025]实施例:
如图3所述，一种基于硅硅键合的减小封装应力的微机械摆式加速度计，该结构由芯片层10、硅衬底隔离层21和LTCC管壳22，硅衬底隔离层21和LTCC管壳22之间通过粘接剂23连接，在硅衬底隔离层21表面刻蚀出一用于与芯片层10硅硅键合的长条形凸块211也即键合区域，硅衬底隔离层21表面的其他区域为非键合区域。凸块211还可以为其他形状，例如捕圆形等等。
[0026]在凸块211周围刻蚀出深槽212，该凸块211的大小由热应力隔离效果，该结构的模态频率和抗冲击能力等因素决定，该凸块211对齐于加速度计敏感结构的中心支点11，在非键合区域刻蚀出微小的凸点213阵列，如图4所示，凸点213阵列可以防止芯片层10和硅衬底隔离层21粘连、在一些场合对该结构进行限位保护。
[0027]由于管壳与硅衬底隔离层的热膨胀系数不一样，会在连接界面上产生热应力，这个热应力会使得芯片层产生形变，造成传感器的温度特性变坏，在芯片下面增加了该种隔离层以后，这个热应力对芯片的影响减到最小程度。所以这种隔离结构能够有效地提高传感器的温度特性。
[0028]下面以微机械摆式加速度计为例对该应力隔离结构进行分析。
[0029]1、键合位置的选取
基于该微机械摆式加速度计的中心单支点结构特征，将用于键合的条状凸块置于与中心支点对齐的位置，对摆式加速度计而言，以此获得最佳的结构对称性；同时芯片层的两边均为自由端以较好的释放应力。
[0030]2、键合面积对应力隔离的影响
经实验证明，当凸块周围的深槽深度一致时，随着键合面积的减小，传感器敏感单元处的热应力明显减小。凸块的键合面积占芯片面积的5%-10%，典型值为10%。
[0031 ] 3、深槽刻蚀深度对应力隔离的影响
深槽刻蚀得越深，热应力的隔离效果越好。当深度大于某一值时，隔离效果的差别将不再明显，考虑到抗冲击、抗振动等因素，高度以取在50-100um之间为宜。
[0032]4、非键合区域之间的间隙
为使芯片适应高过载环境，非键合区的上芯片层与下基座层之间的间隙设计得比较小，一般为l_5um，这样在高过载环境下，上芯片与下基座紧贴在一起，以此避免在凸块结构上产生具有破环性的应力，因此该间隙越小越好。
[0033]在非键合区域之间的间隙较小的情况下，为防止上芯片层与下基座层发生粘连，在非键合区域再刻蚀出一些微小凸点，这些凸点比键合区凸块低l_3um，这样在高过载环境或引线键合等场合下，即使上芯片与下基座紧贴在一起，二者也不会发生粘连。
[0034]以凸块键合面积占10%的芯片面积、深槽深度SOum为例，该隔离结构的一阶模态特性如图5所示，一阶模态频率56KHz，满足器件对封装的结构设计和抗振动要求。
[0035]因此，这种小面积硅硅键合的方法可将热应力降至最小，从而将加速度计的全温漂移特性提高5-10倍左右。
[0036]应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.一种基于硅硅键合的减小封装应力的微机械加速度计，包括芯片层、硅衬底隔离层和管壳，所述硅衬底隔离层和管壳之间通过粘接剂连接，其特征在于，所述芯片层包括设置在加速度计敏感结构的中心的中心支点，所述硅衬底隔离层表面刻蚀出一用于与芯片层硅硅键合的凸块，所述凸块与中心支点中部对齐。2.根据权利要求1所述的基于娃娃键合的减小封装应力的微机械加速度计，其特征在于，所述凸块周围刻蚀有深槽。3.根据权利要求1所述的基于娃娃键合的减小封装应力的微机械加速度计，其特征在于，所述凸块为方形或者圆形。4.根据权利要求1-3任一项所述的基于硅硅键合的减小封装应力的微机械加速度计，其特征在于，所述凸块的键合面积占芯片面积的5%-10%，典型值为10%。5.根据权利要求2所述的基于娃娃键合的减小封装应力的微机械加速度计，其特征在于，所述深槽的刻蚀深度为50-100um。6.根据权利要求1所述的基于娃娃键合的减小封装应力的微机械加速度计，其特征在于，所述凸块高于其它非键合区为l_5um。7.根据权利要求1所述的基于娃娃键合的减小封装应力的微机械加速度计，其特征在于，所述硅衬底隔离层表面的非键合区还均匀刻蚀有高度低于凸块的凸点。8.根据权利要求1所述的基于娃娃键合的减小封装应力的微机械加速度计，其特征在于，所述凸点的高度比键合区凸块低l-3um。
【专利摘要】<b>本发明公开了一种基于硅硅键合的减小封装应力的微机械加速度计，包括芯片层、硅衬底隔离层和管壳，所述硅衬底隔离层和管壳之间通过粘接剂连接，其特征在于，所述芯片层包括设置在加速度计敏感结构的中心的中心支点，所述硅衬底隔离层表面刻蚀出一用于与芯片层硅硅键合的凸块，所述凸块与中心支点中部对齐。这种结构将热应力降至最小，有效地改善了微机械加速度计的全温漂移性能，对于高精度、高温</b><b>MEMS</b><b>传感器而言，效果显著，因此具有广泛的应用场合。</b>
【IPC分类】G01P15/125
【公开号】CN105182004
【申请号】CN201510558119
【发明人】郭述文, 周铭
【申请人】苏州大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月6日