[发明专利]一种MEMS惯性传感器芯片模组及其制备方法

说明书

本发明公开了一种MEMS惯性传感器芯片模组及其制备方法，本发明MEMS惯性传感器芯片模组，包括壳体，所述壳体分别固定有PCB板和金属支撑柱，所述金属支撑柱上支承有MEMS惯性传感器芯片组件，所述MEMS惯性传感器芯片组件上的连接端子通过金属线与PCB板上的连接端子相互连接。本发明无需一级封装工艺，大幅度降低封装及集成成本，缩小集成体积，避免了表面安装涉入的热应力，也能实现快速热传导，可保有MEMS惯性传感器芯片级各项性能指标，能够改善现有技术对MEMS惯性传感器芯片的应用限制，避免一级封装或二级封装热应力的对系统集成应用的影响。

技术领域

本发明涉及半导体器件，具体涉及一种MEMS惯性传感器芯片模组及其制备方法，用于MEMS陀螺仪、MEMS加速度计等惯性传感器芯片的集成装配。

背景技术

基于MEMS技术的惯性传感器具有重量轻、成本低、体积小、可大批量生产等优点，在民用、航天及军事领域有着极其广阔的应用和发展前景；MEMS惯性传感器芯片在集成装配前，先通过陶瓷管壳封装、塑料封装、陶瓷基板COB封装等一级封装形式，然后采用表面安装技术（SMT）、芯片直接安装技术（DCA）、通孔安装技术（THT）等技术，连同无源元器件一同安装到PCB或者其他基板上（二级封装形式），成为部件或者整机，整体工艺相对比较复杂；或者采用低温焊锡膏表面安装，但不利于后续工艺开展。

在一级封装、二级封装过程中，由于材料之间热膨胀系数（CTE）差异较大，极易引起热应力和焊接应力，而MEMS惯性传感器芯片极易受封装应力及焊接应力影响，尤其是全温特性指标；在单芯片集成封装中，常将ASIC与MEMS芯片叠封，ASIC产热量也会影响到MEMS输出性能；另外陶瓷管壳、陶瓷基板、塑料管壳等开模或本身加工制作成本相对较高，不具备通用性，并且相对芯片体积明显增加几倍，甚至更大，在惯性测量单元（IMU）集成应用中体积矛盾尤为明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种MEMS惯性传感器芯片模组及其制备方法，本发明无需一级封装工艺，大幅度降低封装及集成成本，缩小集成体积，避免了表面安装涉入的热应力，也能实现快速热传导，可保有MEMS惯性传感器芯片级各项性能指标，能够改善现有技术对MEMS惯性传感器芯片的应用限制，避免一级封装或二级封装热应力的对系统集成应用的影响。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种MEMS惯性传感器芯片模组，包括壳体，所述壳体分别固定有PCB板和金属支撑柱，所述金属支撑柱上支承有MEMS惯性传感器芯片组件，所述MEMS惯性传感器芯片组件上的连接端子通过金属线与PCB板上的连接端子相互连接。

所述MEMS惯性传感器芯片组件包括MEMS惯性传感器芯片和与MEMS惯性传感器芯片热膨胀系数相同相近的基板，所述MEMS惯性传感器芯片固定在基板上，所述基板支承固定在金属支撑柱的端面上。

所述基板上还设有用于对MEMS惯性传感器芯片的输出进行前置处理的AISC电路芯片。

所述PCB板上设有过孔，所述金属支撑柱贯穿过孔布置，使得PCB板、MEMS惯性传感器芯片组件两者相互平行布置。

所述壳体包括上盖、主壳以及密封圈，所述上盖、主壳之间通过连接件相连，且所述密封圈布置于上盖、主壳的端面之间，所述金属支撑柱粘贴固定在上盖或主壳的内壁上。

所述金属线为通过金丝球焊方式形成的金丝。

所述上盖、主壳采用陶瓷或金属制成。

所述基板采用硅材质或玻璃材质制成。

所述金属支撑柱采用钨铜合金制成。

本发明还提供一种前述MEMS惯性传感器芯片模组的制备方法，包括：

1）将PCB板的元器件焊接好安装固定在主壳上；