[发明专利]一种微机械惯性传感器的三维封装方法

说明书

本发明属于微机械惯性传感器封装领域，具体涉及一种微机械惯性传感器的三维封装方法。本发明采用三氧化二铝陶瓷烧成用于惯性微机械传感器的三维封装结构，该结构具有两个互相垂直的正方形端面，两个端面直接通过金属沟槽联通，将装载有微机械惯性传感器的敏感元件的标准定制陶瓷管壳接到三维封装结构的一个正方形端面上，再将三维封装结构的另一正方形端面按照对应的引脚定义焊接到基板上，能够实现对微机械惯性传感器的三维封装，并且具有体积小、结构简单、正交性好的特点。

技术领域

本发明属于微机械惯性传感器封装领域，具体涉及一种微机械惯性传感器的三维封装方法。

背景技术

微机械惯性传感器一般能够对载体在惯性空间的角速率和加速度进行测量，因此其多轴组合在惯性导航以及制导领域应用广泛。由于微机械惯性传感器大多要求内部结构排布紧凑，若敏感元件与外围电路距离过远则会导致性能大幅下降，因此目前在多轴微机械惯性传感器的三维封装通常采用将装载微机械惯性传感器全部规模的电路板安装在六面体表面的方法上来实现，该六面体基座往往会占用微机械惯性传感器多轴组合大部分的体积和质量，严重制约微机械惯性传感器在惯性导航和制导领域的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小、重量轻并且能够保证安装正交性的微机械惯性传感器三维封装方法。

为解决上述问题，本发明的微机械惯性传感器三维封装方法包括：

采用陶瓷材料烧结制成用于惯性微机械传感器的三维封装结构；

对烧结制成的正方体陶瓷块切边，切边的轮廓为任一平面相邻两边中点连线，切的方向为该平面的法向；

对剩余两个互相垂直的正方形端面进行精加工，使得这两个端面的平面度和垂直度均达到安装要求；

再对三维封装结构各表面进行磨削制造沟槽，沟槽从一个正方形端面出发，联通至另一个正方形端面，沟槽均匀分布在正方形端面的四条边，数量与所需封装的惯性传感器引出信号线相同；

对整个三维封装结构进行电镀，使其整个表面均匀覆盖一层薄金属层作为种子层；

随后，对整个结构进行交流电铸，直至沟槽被金属完全填充，将电铸完成后得到三维封装结构进行研磨抛光，直至沟槽外面的金属层完全去除；

接下来，在充满金属的沟槽表面使用绝缘材料进行涂覆；

将微机械惯性传感器的敏感元件装载到陶瓷管壳中，将敏感元件的信号引脚按顺序与陶瓷管壳引脚焊接，然后将该陶瓷管壳的焊盘引脚焊接到三维封装结构的一个正方形端面上，然后将三维封装结构的另一正方形端面按照对应的引脚定义焊接到基板上的焊盘上，完成微机械惯性传感器三维封装。三维封装结构上的金属沟槽将敏感元件的信号传递到基板上。

进一步的，所述陶瓷材料为三氧化二铝。

进一步的，填充所述沟槽的金属为铜。

进一步的，所述绝缘材料为聚酰亚胺。

进一步的，可在同一基板上重复应用所述三维封装方法，以满足多轴微机械惯性传感器组合的要求。

本发明的优点：本发明通过对三维封装结构的两个正方形端面进行精加工，使其满足安装要求，保证了微机械惯性传感器安装的正交性，降低了传统方法的装配难度。

本发明通过三维封装结构对微机械惯性传感器的敏感元件进行了竖直安装，三维封装结构上的金属沟槽将敏感元件的信号传递到基板上，可以将原本需要竖直安装的外围控制电路及其封装放置在基板上，并且可实现多轴微机械惯性传感器的电路复用，大幅降低了微机械惯性传感器多轴组合的体积和质量，拓宽微机械惯性传感器在惯性导航和制导领域的应用范围。

附图说明