[发明专利]一种具有角振动滤波特性的MEMS结构

说明书

本发明公开了一种具有角振动滤波特性的MEMS结构，包括陶瓷管壳、转接板、传感器芯片和胶水，所述转接板的底部固定安装在陶瓷管壳上，所述传感器芯片固定安装在转接板的中部。通过在外框与中心粘片板之间设置直角梁，使得外框在受到封装应力发生形变时，会将力度传递至直角梁上，此时直角梁发生形变，将力度削减，使其不会传递至中心粘片板上，从而保证中心粘片板的稳定，因此通过胶水粘贴在中心粘片板上的传感器芯片不会发生形变，从而隔绝了封装应力对传感器芯片的影响，另外当发生平面内旋转和角振动时，同样利用直角梁发生形变阻断高频角振动，因此，直角梁可以起到应力隔离以及角振动滤波的作用，保证传感器芯片的稳定。

技术领域

本发明涉及封装结构技术领域，具体为一种具有角振动滤波特性的MEMS结构。

背景技术

MEMS器件的封装应该能起到电学上传递信号，热学上传递热量，机械上保护芯片，减小应力对敏感元件的影响，并且可以实现在振动，角振动，大冲击下对敏感器件的保护和机械波的过滤。封装应力对MEMS惯性传感器如陀螺仪和加速度计的零位输出有着巨大的影响。在变温过程当中，由于构成传感器敏感元件的硅，粘片胶，陶瓷管壳，焊接陶瓷管壳的pcb板的热膨胀系数不一致，会导致外界的应力传递到敏感元件内部，导致敏感元件的输出改变，影响了陀螺仪和加速度计的性能。因此封装应力已经成为制约MEMS惯性传感器应用的重要因素。一般而言降低封装应力的方法是采用软胶粘片，但是软胶机械强度不够，抗机械冲击的能力弱。并且软胶大多是有机材料，在挥发的过程当中容易产生气体，导致胶里面形成空洞，导致应力不均匀。另一种降低应力的办法在于，增加传感器衬底硅片的厚度，硅片厚度增加之后，相同的应力引起的应变就会减小，这种办法的缺点在于需要改变传感器的加工工艺，增加成本，并且硅片的厚度一般是标准尺寸，很难增加很多，并且增加厚度之后器件的高度也会相应的增加，导致器件体积增大，这在某些场合很难被接受。第三种降低应力的办法是增加陶瓷管壳背板的厚度，这种方案的问题是陶瓷背板厚度需要增加很多才能达到比较好的效果，但是增加陶瓷背板的厚度同样也会导致封装体积的增加。第四种办法是制作一个图形化的硅片的转接板，实现传感器和陶瓷板之间的局部接触，这种办法的问题在于局部接触导致接触面积容易比较小，机械强度不够。

在惯性传感器的使用场景当中往往有比较强的机械振动，机械振动会导致传感器的输出噪声变大，在比较大的振动情况下还可能带来整流误差，导致陀螺和加速度计零点变化。对于陀螺而言某些高频的角速度进入，会导致陀螺的检测模态被激发，使得陀螺输出饱和。一般而言为了抑制振动会在惯导单元的外面设置机械的滤波器，但是外置的机械滤波器一般体积较大，并且价格昂贵，成本过高，不具备大规模使用的前景，为此提出一种具有角振动滤波特性的MEMS结构。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：

一种具有角振动滤波特性的MEMS结构，包括陶瓷管壳、转接板、传感器芯片和胶水，所述转接板的底部固定安装在陶瓷管壳上，所述传感器芯片固定安装在转接板的中部，且转接板与陶瓷管壳以及传感器芯片之间的连接通过胶水实现，所述转接板包括外框、固定在外框四角用于连接陶瓷管壳的凸台、安装在外框中部镂空位置的直角梁、连接在直角梁另一端的中心粘片板，所述中心粘片板上固定安装有传感器芯片。

优选的，所述转接板的材质为硅、玻璃或是陶瓷等热膨胀系数相似的材质其中之一，且转接板位于传感器芯片与陶瓷管壳之间的位置。

优选的，所述中心粘片板和凸台上都设置有粘胶锚点，所述粘胶锚点用于涂布胶水。

优选的，所述直角梁的形状为直角“Z”形，且直角梁的数量为八个并呈圆环状固定在外框与中心粘片板之间。

优选的，所述外框的形状为正方形，且外框的中部镂空有圆形的通孔，所述中心粘片板的形状为圆形且与外框中部的圆形通孔呈同心圆设置。