[发明专利]全密封型石英挠性加速度计的伺服控制电路及封装结构

说明书

本发明公开了一种全密封型石英挠性加速度计的伺服控制电路及封装结构，封装结构包括多层陶瓷基板，多层陶瓷基板为一体化结构，多层陶瓷基板上布置有伺服控制电路；多层陶瓷基板外围焊接一个圆形金属围框，圆形金属围框与石英表头对接装配；多层陶瓷基板内侧设置矩形金属密封环，矩形金属密封环另一端设置矩形金属盖板；多层陶瓷基板的外侧设置基板连接焊盘，基板连接焊盘上设置菱形陶瓷盖板。通过上述封装方式，能较好的密封保护伺服控制电路，避免了潮湿环境造成裸芯片、硅基NiCr薄膜电阻块与片式阻容元件腐蚀失效的风险，可极大程度提高石英挠性加速度计伺服控制电路长期可靠性。

技术领域

本发明属于混合集成电路技术领域，具体涉及一种全密封型石英挠性加速度计的伺服控制电路及封装结构。

背景技术

加速度计作为惯性导航、制导控制的重要元件，随着惯性导航技术在航空、航天、航海、陆基导弹控制领域得到了广泛应用的同时，其相关技术也得到了飞速发展。当前加速度计的设计结构各异，精度和环境适应性差别较大，其各自的应用领域也不尽相同。目前按照原理的不同，高精度加速度计可分为摆式和非摆式两大类。摆式加速度计以其敏感质量的悬挂方式以及敏感质量相对于参照物的运动特性均与钟摆类似而得名。石英挠性加速度计是当今摆式加速度计的重要代表，以其高精度、小体积、结构简单等特点，是中高精度惯性测量领域的关键器件，广泛应用于飞行器自主导航、铁轨振动监测、微重力场测量等国家战略领域，具有极大的军事和社会效应。

随着新型惯性导航系统对导航精度、工作时间的更加严苛的需求，其对石英挠性加速度计长期可靠性提出了更高的要求，已经成为石英挠性加速度计性能发展的技术瓶颈。提高石英挠性加速度计长期可靠性对舰船长航时出海、新型战机导航、卫星长期在轨等免除标定等应用提供了关键解决方案。

石英挠性加速度计由石英表头敏感结构(以下简称石英表头)和加速度计伺服控制电路两部分组成。为维持石英表头和伺服控制电路的装配方式，目前现有的加速度计伺服控制电路均以环氧树脂粘接的非气密性封装为主，该种封装形式使得伺服控制电路若长期工作在潮湿环境中时，水汽会进入伺服控制电路内部，造成芯片、硅基NiCr薄膜电阻块、键合丝等腐蚀失效；另外，若伺服控制电路采用平行缝焊、储能焊等气密性封装，则会大大增长石英表头与伺服控制电路连接线长度，线间寄生电容会极大程度降低石英挠性加速度计测量精度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种全密封型石英挠性加速度计伺服控制电路及封装结构，在维持传统装配方式的同时可保证电路密封性能，提高电路长期工作可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全密封型石英挠性加速度计的伺服控制电路的封装结构，包括多层陶瓷基板，多层陶瓷基板上布置有伺服控制电路，多层陶瓷基板具有底面瓷膜层、中间瓷膜层和表面瓷膜层，多层陶瓷基板为一体化结构；

多层陶瓷基板外围设置一个圆形金属围框，圆形金属围框与石英表头对接装配；

多层陶瓷基板内侧设置矩形金属密封环，矩形金属密封环另一端设置矩形金属盖板；

多层陶瓷基板的中间瓷膜层上设置基板连接焊盘，基板连接焊盘上设置菱形陶瓷盖板。

多层陶瓷基板外侧焊接有金属针式引线，金属针式引线的金属化镀层分布在多层陶瓷基板底面瓷膜层上，金属针式引线另一端作为石英挠性加速度计电气输出接口。

多层陶瓷基板、矩形金属密封环和矩形金属盖板通过钎焊方式焊接，采用平行缝焊工艺实现气密性封装，多层陶瓷基板内侧焊接片式阻容元件，片式阻容元件分布在矩形金属密封环外围。

多层陶瓷基板上开设菱形通孔，基板连接焊盘设置在菱形通孔内部，基板连接焊盘同时设置在中间瓷膜层上。

石英表头上设置有石英表头引出端，石英表头引出端位于菱形通孔内，石英表头引出端与金属导线一端连接，金属导线另一端就近焊接在基板连接焊盘上。