一种MEMS传感器封装结构的制作方法

本实用新型属于mems传感器封装技术领域，具体涉及一种mems传感器封装结构。

背景技术：

以mems加速度计、mems陀螺为代表的mems传感器已经广泛应用于手机、汽车、姿态监测、惯性监测等领域，其主要优势是体积小、功耗低，能够满足各种复杂情景的使用需求。目前国际上adi公司的mems传感器以mems-ic芯片为核心采用电子塑封工艺进行封装；colibrys公司采用带互联线的基板+塑料盖封装；国内mems传感器与国外产品相比芯片集成度较低，往往需要由多个芯片和无源器件组合构成伺服电路，因此主要采用成品陶瓷管壳+模块电路(包括单层或多层陶瓷基板电路)进行封装。所以国内产品普遍体积较大，难以满足特定环境下的体积要求。

技术实现要素：

鉴于现有技术的上述情况，本实用新型的目的是提供一种mems传感器封装结构，以解决mems传感器小型化时伺服电路、陶瓷封装管壳分立带来的产品体积较大，键合金丝过长等问题。

本实用新型的上述目的是利用以下技术方案实现的：

一种mems传感器封装结构，其特征在于所述封装结构包括多层陶瓷基板电路，侧壁和盖板，侧壁固定在多层陶瓷基板电路上形成元件安装腔，盖板安装在侧壁上实现安装腔的气密封装，所述多层陶瓷基板电路包含顶层和底层，mems传感器的表头、伺服电路芯片、无源器件装配在顶层的对应焊盘、互联线处，mems传感器的安装焊盘印制在底层。

在本实用新型的mems传感器封装结构中，所述多层陶瓷基板电路还可包括中间层，所述中间层为互联线层或无源器件层，主要用于完成伺服电路互联，并放置一部分不需调整的无源器件。中间层的层数可根据mems传感器的伺服电路复杂情况来确定。

本实用新型的结构基于多层陶瓷基板电路技术，省去了标准陶瓷管壳四周陶瓷台阶上的金丝键合焊盘，芯片的引出金丝可以直接键合在顶层上芯片四周的临近位置，可直接或者通过中间层导出到底层的传感器安装焊盘处，实现了伺服电路-封装管壳的一体化，减小传感器体积，同时缩短了键合金丝长度，提高传感器可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的mems传感器封装结构的示意图。

图2为多层陶瓷基板电路及装配的伺服电路元件的示意图。

11-多层陶瓷基板电路、12-侧壁、13-盖板、21-底层、22-中间层、23-顶层

具体实施方式

下面参考附图，结合实施例对本实用新型的mems传感器封装结构做进一步的说明。

图1为本实用新型的mems传感器封装结构的示意图。如图1所示，mems传感器封装结构包括多层陶瓷基板电路11、侧壁12和盖板13三个部分。侧壁12和盖板13的材料为金属，一般采用铜，其中侧壁12通过粘接或焊接在多层陶瓷基板电路11上形成用于安装表头、电路裸芯、分立阻容元件的安装腔。传感器装配封装时先将表头、伺服电路元件粘接在安装腔内相应位置，金丝键合完成电路互联，再将盖板13粘接或焊接在侧壁12上完成传感器安装腔的气密封闭。由于侧壁12直接焊接在多层陶瓷基板电路11上，因此与以往mems传感器使用标准陶瓷管壳相比，该管壳减少了四周的陶瓷台阶及其上的金丝键合焊盘，电路面积及侧壁厚度相同时可将传感器每边的长度减小2～3mm，同时芯片的金丝引线键合在所在位置附近的顶层23焊盘上，有效降低了金丝的长度，高度，使传感器的高度也得到降低，综合两方面的提升大幅减小了mems传感器的体积。

多层复合陶瓷电路11为采用厚膜集成电路工艺加工成型的mems伺服电路，包含底层21和顶层23，还可包括中间层22，中间层22的层数可视伺服电路复杂程度来决定，通常情况下，中间层22可为两层。底层21为mems传感器使用时的安装焊盘层，根据传感器引脚数量选择无针脚芯片封装标准的管脚或球栅阵列封装标准的管脚，并制作相应焊盘；中间层22为互联线及无源器件层，主要用于完成伺服电路互联，并放置一部分不需调整的无源器件；顶层23为芯片、无源器件装配层，该层通常包括互联线、无源器件焊盘、芯片焊接焊盘等图形化金属带，用于装配表头芯片、伺服电路芯片、部分无源器件等元件。

本实用新型的结构基于多层陶瓷基板电路技术，省去了标准陶瓷管壳四周陶瓷台阶上的金丝键合焊盘，芯片的引出金丝可以直接键合在顶层上芯片四周的临近位置，可直接或者通过中间层导出到底层的传感器安装焊盘处，实现了伺服电路-封装管壳的一体化，减小传感器体积，同时缩短了键合金丝长度，提高传感器可靠性。可解决mems传感器传统封装管壳体积大、空间利用率低等问题，能够有效减小传感器面积、体积。

技术特征：

1.一种mems传感器封装结构，其特征在于所述封装结构包括多层陶瓷基板电路(11)，侧壁(12)和盖板(13)，侧壁(12)固定在多层陶瓷基板电路(11)上形成元件安装腔，盖板(13)安装在侧壁(12)上实现安装腔的气密封装，所述多层陶瓷基板电路(11)包含顶层(21)和底层(23)，mems传感器的表头、伺服电路芯片、无源器件装配在顶层(21)的对应焊盘、互联线处，mems传感器的安装焊盘印制在底层(23)。

2.根据权利要求1所述的mems传感器封装结构，其特征在于所述多层陶瓷基板电路(11)还可包括中间层(22)，所述中间层为互联线层或无源器件层。

3.根据权利要求2所述的mems传感器封装结构，其特征在于所述中间层(22)为两层。

4.根据权利要求1所述的mems传感器封装结构，其中所述侧壁(12)和盖板(13)的材料为铜。

5.根据权利要求1所述的mems传感器封装结构，其特征在于侧壁(12)通过粘接或焊接，固定在多层陶瓷基板电路(11)上。

6.根据权利要求1所述的mems传感器封装结构，其特征在于盖板(13)通过粘接或焊接，安装在侧壁(12)上。

技术总结
本实用新型公开一种MEMS传感器封装结构，包括多层陶瓷基板电路(11)，侧壁(12)和盖板(13)，侧壁(12)固定在多层陶瓷基板电路(11)上形成元件安装腔，盖板(13)安装在侧壁(12)上实现安装腔的气密封装，所述多层陶瓷基板电路(11)包含顶层(21)和底层(23)，MEMS传感器的表头、伺服电路芯片、无源器件装配在顶层(21)，MEMS传感器的安装焊盘印制在底层(23)。本实用新型基于多层陶瓷基板电路技术，省去标准陶瓷管壳四周陶瓷台阶上的金丝键合焊盘，芯片的引出金丝直接键合在顶层上芯片四周的临近位置，可直接或者通过中间层导出到底层的传感器安装焊盘处，实现了伺服电路‑封装管壳的一体化。

技术研发人员：王帅民;李博洋;孙国良;孙俊杰
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所
技术研发日：2019.10.18
技术公布日：2020.10.20