一種新型的mems陀螺儀一體化封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，包括以下步驟：1）互連：采用低溫陶瓷共燒技術(shù)，制造互連的陶瓷基板，使MEMS陀螺結(jié)構(gòu)與ASIC芯片之間形成電氣連接；2）封裝準(zhǔn)備：將LTCC陶瓷基板做成一個(gè)整體的無引線封裝形式，將互連的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)及ASIC芯片需引出的功能腳直接引出至LTCC陶瓷基板的背面；在LTCC陶瓷基板上設(shè)置一金屬圍框；3）一體化封裝：將金屬蓋板與金屬圍框進(jìn)行全氣密性封裝，形成一體化封裝。本發(fā)明提出的一體化封裝方式具有很強(qiáng)的通用性，成本低，易于實(shí)現(xiàn)，且可靠性高。
【專利說明】一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0003]MEMS( Micro Electro-Mechanical System)陀螺儀是微小型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中重要的傳感器之一，其性能的優(yōu)劣直接影響了慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。以往的MEMS陀螺儀多用于一些電子玩具或者手機(jī)等一些對(duì)可靠性以及精度要求不太高的場合，但是隨著半導(dǎo)體工藝的不斷發(fā)展，MEMS陀螺儀性能得到了大幅度的提高，MEMS陀螺儀以其低廉的價(jià)格、較小的尺寸，取代了越來越多的傳統(tǒng)陀螺，應(yīng)用場合也越來越多。
[0004]但是隨著應(yīng)用場合的增加，對(duì)MEMS陀螺儀的外形結(jié)構(gòu)以及可靠性提出了更高的要求，目前MEMS陀螺儀的封裝方式有:金屬外殼封裝、陶瓷外殼封裝、基于HTCC多層基板的封裝，金屬外殼和陶瓷外殼封裝尺寸偏大，且不方便敏感結(jié)構(gòu)與信號(hào)處理電路互連功能的實(shí)現(xiàn)，基于HTCC多層基板的封裝可以實(shí)現(xiàn)敏感結(jié)構(gòu)與信號(hào)處理電路的互連，但是對(duì)微小信號(hào)的傳輸損耗大且比較昂貴。一種好的互連方式和封裝方式會(huì)極大的擴(kuò)大MEMS陀螺儀的應(yīng)用場合，提高其可靠性，減少成本和體積。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，提高M(jìn)EMS陀螺儀的可靠性。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，其特征是，包括以下步驟:
1)互連:采用低溫陶瓷共燒技術(shù)，制造互連的陶瓷基板，使MEMS陀螺結(jié)構(gòu)與ASIC芯片之間形成電氣連接；
2)封裝準(zhǔn)備:將LTCC陶瓷基板做成一個(gè)整體的無引線封裝形式，將互連的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)及ASIC芯片需引出的功能腳直接引出至LTCC陶瓷基板的背面；
在LTCC陶瓷基板上設(shè)置一金屬圍框；
3)—體化封裝:將金屬蓋板與金屬圍框進(jìn)行全氣密性封裝，形成一體化封裝。
[0007]所述金屬圍框與LTCC基板通過真空共晶焊的方式相連。
[0008]步驟2)中，將LTCC陶瓷基板做成一個(gè)整體的無引線封裝形式，即通過在LTCC陶瓷基板上激光打孔以及導(dǎo)帶內(nèi)埋，將互連的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)及ASIC芯片需引出的功能腳直接引出至LTCC陶瓷基板的背面；
步驟3)中，將金屬蓋板與加上金屬圍框后的LTCC陶瓷基板在氮?dú)猸h(huán)境下，采用平行封焊的方法，進(jìn)行全氣密性封裝，形成一體化封裝。
[0009]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果: 本發(fā)明提出的一體化封裝方式具有很強(qiáng)的通用性，成本低，易于實(shí)現(xiàn)，且可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1陶瓷基板圖；
圖2背面引腳圖；
圖3增加圍框后的陶瓷基板圖；
圖4 一體化封裝圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0012]本發(fā)明的一體化封裝主要分為3個(gè)步驟，一是完成敏感結(jié)構(gòu)與信號(hào)處理電路的互連，二是完成以陶瓷基板作為襯底的封裝前準(zhǔn)備工作，三是完成一體化封裝。
[0013]1.互連方法
作為一體化封裝的基礎(chǔ)，本發(fā)明采用國內(nèi)領(lǐng)先的低溫陶瓷共燒(LTCC)技術(shù)，制造互連的陶瓷基板，完成不同的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)與ASIC之間的電氣連接。
[0014]LTCC工藝技術(shù)是近20年來在國內(nèi)出現(xiàn)的一種新型工藝手段，低溫陶瓷共燒(LTCC)技術(shù)是將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并可按照需要，將導(dǎo)帶和多個(gè)無源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900°C下燒結(jié)，制成三維電路網(wǎng)絡(luò)的無源集成組件，也可制成內(nèi)置無源元件的三維電路基板，在其表面可以貼裝IC和有源器件，制成無源/有源集成的功能模塊。
[0015]由于可以在陶瓷基板上粘接無源和有源器件，也可以印制導(dǎo)帶，因此制造不同尺寸和不同走線的陶瓷基板，就可以滿足各種不同的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)與ASIC之間的電氣連接需要。本發(fā)明選取了一種陀螺結(jié)構(gòu)和ASIC進(jìn)行互連，制造的陶瓷基板見圖1。
[0016]2.封裝準(zhǔn)備工作
本發(fā)明所采用的封裝方式就是在低溫陶瓷共燒(LTCC)技術(shù)制造的基板的基礎(chǔ)上，將整個(gè)LTCC陶瓷基板做成一個(gè)整體的無引線封裝形式。
[0017]在陶瓷基板上粘接好的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)和ASIC芯片，在完成基本的電氣連接之后，還需要和后續(xù)的信號(hào)采集系統(tǒng)或者上位機(jī)相連，因此要把與后續(xù)設(shè)備連接的功能腳引出。傳統(tǒng)的做法是將陶瓷基板粘接在一個(gè)管殼內(nèi)，然后通過金絲鍵合的方式，將陀螺儀的功能腳與管殼的引腳相連，從而達(dá)到引出的目的。但是這種做法成本較高昂，尺寸也較大，不利于應(yīng)用。本發(fā)明所采用的方法，是利用LTCC陶瓷基板可以激光打孔以及導(dǎo)帶內(nèi)埋的技術(shù)，將互連好的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)以及ASIC芯片需引出的功能腳，直接引出至LTCC陶瓷基板的背面，這樣即節(jié)約了成本，也減小了體積，更因?yàn)闇p少了一次轉(zhuǎn)接，也可以增加MEMS陀螺儀的可靠性。外引腳圖見圖2。
[0018]但是光是將功能腳引出來還不足以完成MEMS陀螺儀的封裝準(zhǔn)備，由于在很多應(yīng)用場合，MEMS陀螺儀需工作在很惡劣的條件下，因此對(duì)MEMS陀螺儀的要求很高，比如氣密性、絕緣性、耐腐蝕性、長時(shí)間保存等各種要求。
[0019]本發(fā)明在LTCC陶瓷基板上增加了一個(gè)金屬圍框，一是為了更好的保護(hù)MEMS陀螺結(jié)構(gòu)和ASIC芯片，二是可以通過金屬圍框完成MEMS陀螺儀的沖氮全氣密性封裝。金屬圍框與LTCC基板通過真空共晶焊的方式相連，加上金屬圍框后的LTCC基板見圖3。
[0020]3.一體化封裝
將金屬蓋板與加上圍框后的LTCC陶瓷基板在氮?dú)猸h(huán)境下，采用平行封焊的方法，進(jìn)行全氣密性封裝之后，就完成了本發(fā)明的一體化封裝。一體化封裝圖見圖4。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，其特征是，包括以下步驟: 1)互連:采用低溫陶瓷共燒技術(shù)，制造互連的陶瓷基板，使MEMS陀螺結(jié)構(gòu)與ASIC芯片之間形成電氣連接； 2)封裝準(zhǔn)備:將LTCC陶瓷基板做成一個(gè)整體的無引線封裝形式，將互連的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)及ASIC芯片需引出的功能腳直接引出至LTCC陶瓷基板的背面； 在LTCC陶瓷基板上設(shè)置一金屬圍框； 3)—體化封裝:將金屬蓋板與金屬圍框進(jìn)行全氣密性封裝，形成一體化封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，其特征是，所述金屬圍框與LTCC基板通過真空共晶焊的方式相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，其特征是，步驟2)中，將LTCC陶瓷基板做成一個(gè)整體的無引線封裝形式，即通過在LTCC陶瓷基板上激光打孔以及導(dǎo)帶內(nèi)埋，將互連的MEMS陀螺結(jié)構(gòu)及ASIC芯片需引出的功能腳直接引出至LTCC陶瓷基板的背面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的MEMS陀螺儀一體化封裝，其特征是，步驟3)中，將金屬蓋板與加上金屬圍框后的LTCC陶瓷基板在氮?dú)猸h(huán)境下，采用平行封焊的方法，進(jìn)行全氣密性封裝，形成一體化封裝。
【文檔編號(hào)】B81B7/02GK104330080SQ201410624654
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王曉臣, 康寶鵬, 凌波, 李 杰, 鞠莉娜 申請(qǐng)人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心