专利名称：用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微型电子机械封装结构，尤其是一种用于风向传感器封装的微型电子机械传感器封装结构。
背景技术：
微型电子机械系统(MEMS，Micro Electronics Mechanics System)技术作为21世纪的前沿高科技，在产业化道路上已经发展了20多年，已经有了很大的市场，早期的封装技术大多数是借用半导体集成电路领域中现成的封装工艺，由于各类微型电子机械系统技术产品的使用范围和应用环境的差异，其封装也没有一个统一的形式，同时，在微型电子机械系统技术产品的制造过程中，封装只能单个进行而不能大批量同时生产，封装技术已成为微型电子机械系统技术生产中的瓶颈。微型电子机械系统技术封装技术在近年来取得了很大进展，主要有3个基本的封装层次芯片级封装、圆片级封装和系统级封装。芯片级封装解决了芯片小而封装大的矛盾，圆片级封装利用了标准工艺降低成本而且便于测试，但是这样的封装只是完成了传感器本身的封装，使用它需要后续的处理电路，这样占用芯片面积，而且在信号传递的过程中可能会有干扰，影响传感器本身的精度。而系统级封装将微型电子机械系统技术芯片与信号处理芯片封装在一起，实现系统的功能，这是微型电子机械系统技术封装的重要趋势。
通过对现有技术的检索发现，荷兰Delft理工大学提出了采用芯片背面贴薄层陶瓷片的封装方法，以及瑞士ETH Zurich大学采用将风速计的敏感元件暴露在环境中，将周边电路封装保护的方法实现封装。这些现有技术的热风速风向传感器的封装只针对传感器芯片本身，通常都需要后续处理电路，占用芯片面积，信号传输路径较长，易受干扰；同时现有技术一般需要借助其他导热良好的材料与环境接触感风，在热传导过程中存在热损失影响传感器的灵敏度，导致结果存在误差。
技术内容技术问题本发明克服现有技术的不足，提供一种用于风向传感器封装的微型电子机械传感器封装结构。本发明采用标准的封装形式，能够在无需任何的后续信号处理电路的情况下直接、准确地检测风速风向的信息。
技术方案本发明的微电子机械传感器封装结构具体包括一个绝缘的封装管壳，金属焊点，引线框内焊点，金属引线框，第一方型槽，第二方型槽和封装引脚；其中，封装管壳中心上表面向下开挖出同心、边长不等的第一方型槽和第二方型槽，第二方型槽位于第一方型槽正下方；金属焊点平均分布于第一方型槽的四条槽沿上；引线框内焊点分布于第二方型槽的四条槽边；金属引线框位于第二方型槽旁的封装管壳内部，将金属焊点与引线框内焊点连接，引线框内焊点与封装引脚也通过金属引线框实现电连接；封装引脚位于封装管壳的底面。
所述的封装管壳为陶瓷制实心圆柱体，圆柱体半径2.5cm±0.1cm，圆柱体厚度1cm±0.1cm。
所述的第一方型槽位于封装管壳的上表面中心，第二方型槽位于第一方型槽的正下方；其中第一方型槽的边长为2cm±0.1cm，深度300um±10um，第二方型槽的边长为1.5cm±0.1cm，深度0.5cm±0.01cm。
所述的金属焊点具体为钛金制成，金属焊点顺序对应与第一引线框内焊点、第二引线框内焊点、第三引线框内焊点、第六引线框内焊点、第八引线框内焊点、第九引线框内焊点、第十引线框内焊点、第十三引线框内焊点对应通过封装管壳内的金属引线框实现电连接。所述的引线框内焊点具体为铜制的焊点，它们分别以3-4-4-3的个数平均分布于第二方型槽的四条槽边。
所述的封装引脚，具体为铜制的引脚，并围绕封装管壳的底面中心分布。
有益效果本发明通过将传感器芯片与信号处理芯片封装在一个管壳内可以不借助外部其他处理电路直接提供风速风向的信息；并且可以减小整个系统占用的芯片面积；还可以缩短信号从传感器芯片到信号处理芯片的距离，减小信号衰减和外界干扰的影响，保证了整个系统的精度；另外本发明采用直接利用传感器芯片的背面感风，减小了传感器芯片灵敏度的损失。
图1为本发明立体结构示意图；
图2为图1所示A-A’面的剖面图；图3为本发明俯视图；上述附图中有封装管壳1，金属焊点2～9，第零引线框内焊点10、第一引线框内焊点11、第二引线框内焊点12、第三引线框内焊点13、第四引线框内焊点14、第五引线框内焊点15、第了六引线框内焊点16、第七引线框内焊点17、第八引线框内焊点18、第九引线框内焊点19、第十引线框内焊点20、第十一引线框内焊点21、第十二引线框内焊点22、第十三引线框内焊点23、金属引线框24、第一方型槽25、第二方型槽26，封装引脚27。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的关键技术和各模块进行详细说明。
如图1所示的圆柱形实心体，表面半径2.5cm，厚度1cm的陶瓷制封装管壳1；在封装管壳1上表面中央开有两个正方形槽，具体为边长2cm*2cm，深度300um的第一方型槽25和边长1.5cm*1.5cm，深度0.5cm的第二方型槽26，其中第二方型槽26与第一方型槽25同心，且位于第一方型槽25的正下方；8个钛金制的金属焊点分别平均分布在第一方型槽25的四条槽沿；14个铜制的引线框内焊点，分别以3-4-4-3的个数位于第二方型槽26的四条槽边；8个铜制的封装引脚27，位于封装管壳1的底面；金属焊点2～9与引线框内焊点中的第一引线框内焊点11、第二引线框内焊点12、第三引线框内焊点13、第六引线框内焊点16、第八引线框内焊点18、第九引线框内焊点19、第十引线框内焊点20、第十三引线框内焊点23对应通过封装管壳1内的金属引线框24实现电连接。
第零引线框内焊点10、第一引线框内焊点11、第四引线框内焊点14、第五引线框内焊点15、第七引线框内焊点17、第八引线框内焊点18、第十一引线框内焊点21、第十二引线框内焊点22与封装引脚27电连接；第一引线框内焊点11、第二引线框内焊点12、第三引线框内焊点13、第六引线框内焊点16、第八引线框内焊点18、第九引线框内焊点19、第十引线框内焊点20、第十三引线框内焊点23通过引线键合的铅锡合金与处理芯片的输入引脚电连接；第零引线框内焊点10、第一引线框内焊点11、第四引线框内焊点14、第五引线框内焊点15、第七引线框内焊点17、第八引线框内焊点18、第十一引线框内焊点21、第十二引线框内焊点22通过引线键合的铅锡合金与处理芯片的输出引脚电连接；将要封装的热风速风向传感器采用倒装焊工艺，将这些钛金焊点与传感器周围的铜柱突点实现电连接，再通过引线键合的方法将后续的处理芯片固定在第二方型槽26内。
传感器工作时，首先将物理信号转化成电信号传输到金属焊点2～9上，再经过金属引线框24传输到第一引线框内焊点11、第二引线框内焊点12、第三引线框内焊点13、第六引线框内焊点16、第八引线框内焊点18、第九引线框内焊点19、第十引线框内焊点20、第十三引线框内焊点23上，经由引线键合的铅锡合金传输给后续的处理芯片，将模拟信号转化成数字信号，最后通过第零引线框内焊点10、第一引线框内焊点11、第四引线框内焊点14、第五引线框内焊点15、第七引线框内焊点17、第八引线框内焊点18、第十一引线框内焊点21、第十二引线框内焊点22将数字信号输送到封装引脚27输出。
权利要求
1.一种用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构，其特征在于该结构具体包括一个绝缘的封装管壳(1)，金属焊点(2～9)，引线框内焊点(10～23)，金属引线框(24)，第一方型槽(25)，第二方型槽(26)和封装引脚(27)；其中，封装管壳(1)中心上表面向下开挖出同心、边长不等的第一方型槽(25)和第二方型槽(26)，第二方型槽(26)位于第一方型槽(25)正下方；金属焊点(2～9)平均分布于第一方型槽(25)的四条槽沿上；引线框内焊点(10～23)分布于第二方型槽(26)的四条槽边；金属引线框(24)位于第二方型槽(26)旁的封装管壳(1)内部，将金属焊点(2～9)与引线框内焊点(10～23)连接，引线框内焊点(10～23)与封装引脚(27)也通过金属引线框(24)实现电连接；封装引脚(27)位于封装管壳(1)的底面。
2.根据权利要求1所述的用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构，其特征在于所述的封装管壳(1)为陶瓷制实心圆柱体，圆柱体半径2.5cm±0.1cm，圆柱体厚度1cm±0.1cm。
3.根据权利要求1所述的用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构，其特征在于所述的第一方型槽(25)位于封装管壳(1)的上表面中心，第二方型槽(26)位于第一方型槽(25)的正下方；其中第一方型槽(25)的边长为2cm±0.1cm，深度300um±10um，第二方型槽的边长为1.5cm±0.1cm，深度0.5cm±0.01cm。
4.根据权利要求1所述的用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构，其特征在于所述的金属焊点(2～9)具体为钛金制成，金属焊点(2～9)顺序对应与第一引线框内焊点(11)、第二引线框内焊点(12)、第三引线框内焊点(13)、第六引线框内焊点(16)、第八引线框内焊点(18)、第九引线框内焊点(19)、第十引线框内焊点(20)、第十三引线框内焊点(23)对应通过封装管壳(1)内的金属引线框(24)实现电连接。
5.根据权利要求1所述的用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构，其特征在于所述的引线框内焊点(10～23)具体为铜制的焊点，它们分别以3-4-4-3的个数平均分布于第二方型槽(26)的四条槽边。
6.根据权利要求1所述的用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构，其特征在于所述的封装引脚(27)，具体为铜制的引脚，并围绕封装管壳(1)的底面中心分布。
全文摘要
用于风向传感器封装的微电子机械传感器封装结构，在该结构中，封装管壳(1)中心上表面向下开挖出同心、边长不等的第一方型槽(25)和第二方型槽(26)，第二方型槽(26)位于第一方型槽(25)正下方；金属焊点(2～9)平均分布于第一方型槽(25)的四条槽沿上；引线框内焊点(10～23)分布于第二方型槽(26)的四条槽边；金属引线框(24)位于第二方型槽(26)旁的封装管壳(1)内部，将金属焊点(2～9)与引线框内焊点(10～23)连接，引线框内焊点(10～23)与封装引脚(27)也通过金属引线框(24)实现电连接；封装引脚(27)位于封装管壳(1)的底面。本发明采用直接利用传感器芯片的背面感风，减小了传感器芯片灵敏度的损失。
文档编号B81B7/00GK101066750SQ20071002236
公开日2007年11月7日 申请日期2007年5月15日 优先权日2007年5月15日
发明者黄庆安, 张骅, 秦明 申请人:东南大学