一种小型加速度计结构的制作方法

本发明涉及一种加速度计结构，尤其涉及一种小型加速度计结构。

背景技术：

公知的厚膜组装金属管壳结构封装技术，一般是基板正面进行表贴器件或裸芯片的组装；然后基板背面通过粘接的方式实现与管壳连接，最后管壳与金属盖片进行平行缝焊，实现金属管壳全气密性封装结构。

申请号201521013143.2《一种加速度计的密封组件》，涉及一种加速度计的密封组件。所述组件包括壳体、盖子和密封圈，壳体为圆筒形，盖子通过螺纹固定在圆筒形壳体内，在壳体和盖子之间安装有密封圈，壳体的底部固定有安装基座，在壳体的上端设置有裙边，裙边的外围直径小于圆筒的外围直径。该实用新型所提出的密封组件，可解决对使用环境有一定要求、工作在变温环境下的高精度传感器重复性问题，最终满足系统的环境适应性，提升系统在变温环境下的首次启动重复性。缺点：不能安装在使用环境有一定要求、在特定狭小不规则空间内，电路功能端无法灵活的引出，不便于操作。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种小型加速度计结构。低腔金属管壳底座与厚膜工艺印刷的成膜陶瓷基板进行粘接互连，再用粘接工艺实现陶瓷盖封装，使小型化加速度计能安装在圆形空腔内，能充分利用狭小空间，还能保证安装的可靠性和可操作性。小型加速度计设计2个孔预留多个电路引出端，能正背面焊接导线，方便互连。

为解决上述技术问题，本发明提供一种小型加速度计结构。

一种小型加速度计结构，包括金属管壳、陶瓷基板和陶瓷盖，其特征是，所述金属管壳具有一可容纳陶瓷基板的空腔，陶瓷基板粘接于空腔中，由盖合粘接于金属管壳中的陶瓷盖与金属管壳将陶瓷基板包围在空腔中；

所述金属管壳的底座上具有多个穿入至空腔的引脚，还设置预留通孔；

陶瓷基板上设置有与金属管壳上预留通孔对应的预留孔和多个引脚过孔，所述陶瓷基板通过引脚过孔套于金属管壳上的引脚上；预留孔周围的正面和背面陶瓷基本上设置引出端锡焊区，并且正背面对应的锡焊区进行侧连，用于焊接引出导线；

陶瓷盖的形状为金属管壳的形状对应去掉遮挡预留孔的部分。

金属管壳内的空腔的高度大于基板厚度与粘接材料厚度。

所述金属管壳为圆柱状，具有一可容纳陶瓷基板的圆形空腔；陶瓷基板为圆形；陶瓷盖为大半圆形。

穿过金属管壳的多个引脚呈环形均匀分布。

所述预留孔为两个孔。

金属管壳上的引脚通过焊接的方式与其它电路板进行连接。

基板上的电路采用裸芯片器件粘接和厚膜电阻印刷工艺进行多层走线实现电路布局，用金丝键合线实现基板板上的电路与金属管壳上的引脚间的电学连接。

所述金属管壳上的预留通孔的孔径大于所述基板上的预留孔。

金属管壳安装在一待安装小型加速度计的圆形空腔内的台阶处，金属管壳的外侧壁与圆形空腔紧密配合。

本发明所达到的有益效果：

1) 选用低腔金属管壳底座能减小在腔体内的高度，缩小体积，充分利用腔体空间。

2)采用低腔金属管壳底座腔体内粘接陶瓷盖的封装方式，便于安装在特定圆形结构空腔内，能充分利用腔体空间。

3)采用厚膜印刷，元器件能任意角度摆放，可多层走线，能充分利用狭小的圆形面积进行布局，使电路达到小型化。

4）电路采用非全圆形陶瓷盖封装，电路预留2个大孔作为电路引出端，可根据需要选择正面或背面锡焊导线引出功能脚，有利于方便使用。

5）采用陶瓷盖粘接工艺进行封装，能实现一般金属管壳的高可靠、抗冲击等要求，同时使工艺加工简单，符合常规化要求。

附图说明

图1安装示意图；

图2a低腔金属管壳主视图；

图2b低腔金属管壳俯视图；

图3a陶瓷盖主视图；

图3b陶瓷盖俯视图；

图4a小型加速度计结构装配结构主视图；

图4b小型加速度计结构装配俯视图；

图4c小型加速度计结构装配仰视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明中采用陶瓷基板厚膜印刷工艺，进行厚膜电阻印刷，多层布线，裸芯片及表贴器件粘接，金丝键合互连的方式实现电路电学连接；用H77胶将成膜基板与低腔金属管壳底座进行粘接；再用H77胶将陶瓷盖粘接在陶瓷基板上；组装完的电路要求基板2个孔的导线锡焊区预留足够空间便于操作。下面将详细地介绍发明完整过程。

1 技术特点

1.1 技术方案特点

1）本方案是采用国内成熟金属管壳底座与陶瓷盖粘接的工艺，其特点是：可靠性高，抗冲击，易操作。

2）基板材料采用Al2O3以及其它可作电路材料的基板，具有一定的抗机械冲击能力，特点是选材通用。

3）陶瓷盖采用Al2O3以及其它可作电路材料的盖板，具有一定的抗机械冲击能力，特点是选材通用。

4）设计灵活，修改、返工方便，工艺加工难度显著降低，成品率大大提高。

5）适合于结构类似的所有金属管壳底座与陶瓷盖封装的结构设计。

1.2 技术难点

1)低腔金属管壳的小型化加速度计电路要适用于特定的使用环境，不易操作。

2）圆形低腔金属管壳加速度计电路，引脚多，布线面积不规则，造成版图设计空间较小，很难布局。

2) 在圆形狭小腔体空间内，要使部分功能脚从正背面引出，灵活运用比较难。

3）采用金属管壳粘接陶瓷基板以及陶瓷盖封装，解决与圆形组装紧配合的问题。

4) 设计要求加工难度降低、易操作，所以必须根据实际使用环境定制相应管壳来达到要求。

2 技术方案

小型化加速度计版图结构是安装在特定的圆形空腔内，电路的陶瓷盖嵌入特定的圆形腔体的空腔内，同时要求管壳底座上壁界面与圆形空腔侧壁截面紧配合，这样能节充分利用圆形空腔的空间，又有利于将小型化加速度计电路固定在空腔内，保证了可靠性和抗冲击。小型化加速度计基板版图结构预留2个孔，用于电路部分引出端根据需要能从正面或背面引出，方便易操作。具体采用如下设计方案。

1）小型化加速度计设计思路：小型化加速度的外形结构要根据空腔体的实际进行定制设计，现仅对圆形有台阶的空腔体100进行配合设计（其它结构可进行调整）。空腔体顶部102可为任意结构。小型化加速度计的尺寸由腔体台阶101上方的尺寸决定，要求金属管壳1的外壁界面与圆形空腔体侧壁截面紧配合，有利于增加安装的可靠性，所以选用了低腔金属管壳底座内腔粘接陶瓷盖2的方式实现加速度计的结构设计；金属管壳1的引脚面11可安装在固定电路板上或灌封等方式进行固定，实现可靠性，一定的抗冲击能力，具体安装示意图如图1。

2）金属管壳的选择：金属管壳采用低腔的金属管壳，金属管壳1内的空腔12的高度大于基板厚度与粘接材料厚度即可，目的为了减小小型加速度计电路的体积。金属管壳底座上的引脚110以一定半径均匀分布，金属管壳底座的底面上留有2个通孔13，方便厚膜基板锡焊导线，引出电路功能脚。低腔金属管壳底座如图2a、图2b，图中仅示出了10条引脚中的1条。

3）电路版图的布局：由于低腔金属管壳底座是圆形结构，引脚环形分布，基片通过打孔套装在管壳引脚上，同时管壳底座有2个圆孔，大半圆形陶瓷盖封装，造成基片布线面积较小。为了实现小型化，选用裸芯片器件粘接，厚膜电阻印刷，多层走线实现电路布局。由于采用厚膜印刷工艺，器件摆放的方向可以随意，能充分利用圆形基板上的狭小空间，大大的提高了集成度。一般裸芯片全部放在陶瓷盖的腔体内，保护键合的金丝及裸芯片，厚膜电阻和表贴器件可设计在任意合适位置；基板2个大通孔周围正面和背面设计电路引出端锡焊区，并且正背面相同锡焊区进行侧连，目的可以任意选择正面或背面焊接导线引出，方便安装后使用。

4）陶瓷盖帽的选择：大半圆形陶瓷盖2的半径尺寸与基片的半径尺寸相当，以基板上2个预留通孔的边沿为其最大半圆范围，不能盖住预留通孔的导线锡焊区即可。陶瓷盖2主要目的是保护小型加速度计的裸芯片器件及金丝键合线。陶瓷盖2的形状大小可根据需要保护的裸芯片器件及金丝键合线的实际面积进行设计，陶瓷盖如图3a、图3b。

5）陶瓷基板的选择:陶瓷基板3根据管壳形状，在金属管壳底座外引线相应位置打预留孔，孔径略大，能匹配套进去即可。基板上的预留孔比对应金属管壳底座的2个预留通孔的孔径要略小，保证基板3上导线锡焊区31外漏，便于锡焊操作，同时基板3上的预留孔32的孔径能穿导线即可。

6）低腔金属管壳与陶瓷基板组装：

a） 将组装完元器件的基板3套装在金属管壳1的空腔中间，用H77胶或相当材料的胶4进行粘接，保证粘接平整可靠，用金丝键合实现厚膜基板与金属管壳引脚110间的电学连接。

b）将陶瓷盖2沿着基板3边沿对称的安装在基板3上，不能损伤芯片及键合线，陶瓷盖2不能压住陶瓷基板上的2个大的预留孔32周围的导线锡焊区31，同时保证导线锡焊区31易于操作。陶瓷基板3与陶瓷盖2间用H77胶或相当材料的胶进行粘接，保证粘接平整可靠。具体装配结构图如图4a、图4b和图4c。

3 工艺参数设计

1) 导电环氧：H37MP、H20E或相当性能的材料；

2）键合线：金丝或相当性能的键合线；

3）绝缘胶：绝缘环氧H77或相当性能的材料；

4）金属管壳：镀金或镀镍的可伐钢或相当性能的材料产品；

5) 陶瓷基片和陶瓷盖：Al2O3材料或相当性能材料的产品。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。