一種lcc封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于封裝領(lǐng)域，具體涉及一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]LCC封裝是微機(jī)電系統(tǒng)常見的封裝形式，如圖1所示，具有批量制造、成本低等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)镸EMS敏感元件(芯片)提供高真空高穩(wěn)定密閉環(huán)境，同時(shí)利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型集成化；目前廣泛應(yīng)用于MEMS陀螺、MEMS加速度計(jì)等封裝中。
[0003]現(xiàn)有LCC封裝中，通常通過金錫焊料將MEMS芯片和LCC殼體直接鍵合，如圖2所示，這種封裝方式存在如下問題。
[0004]I) LCC殼體材料通常選用Al2O3陶瓷，其熱膨脹系數(shù)為6?7ppm/°C，MEMS芯片通常為硅材料，其熱膨脹系數(shù)為2?3ppm/°C。MEMS封裝一般需適應(yīng)較大的溫度變化范圍，如室溫?+300°C，LCC殼體與芯片之間較大的熱膨脹系數(shù)不匹配極易產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而惡化系統(tǒng)的整體性能。
[0005]2)MEMS芯片特征尺寸通常在微米量級(jí)，部分還采用懸臂結(jié)構(gòu)，相對(duì)脆弱，直接將LCC殼體與芯片焊接易引入外界振動(dòng)、沖擊等力學(xué)干擾，一方面對(duì)MEMS芯片強(qiáng)度提出較大挑戰(zhàn)，另一方面易導(dǎo)致材料蠕變和遲滯，進(jìn)而降低系統(tǒng)的力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性。
[0006]選用熱膨脹系數(shù)相對(duì)較小的AlN陶瓷作為LCC殼體材料可在一定程度上降低封裝應(yīng)力，但其價(jià)格高達(dá)Al2O3陶瓷7?10倍，大大增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，包括與芯片外形匹配的應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)上設(shè)置錨點(diǎn)和支撐點(diǎn)，錨點(diǎn)和支撐點(diǎn)之間通過連接梁連接。
[0009]如上所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其中，所述的錨點(diǎn)設(shè)置在中心，支撐點(diǎn)設(shè)置在四周。
[0010]如上所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其中，所述的錨點(diǎn)設(shè)置在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)中心，錨點(diǎn)的形狀為方形或圓形，錨點(diǎn)通過鍵合或膠黏的方式與LCC殼體相連，以錨點(diǎn)為中心，放射性設(shè)置4個(gè)或更多的連接梁，在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)最外圍設(shè)置與連接梁數(shù)量匹配的支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)與錨點(diǎn)通過連接梁連接。
[0011]如上所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其中，錨點(diǎn)下方設(shè)置錨接凸臺(tái)。
[0012]如上所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其中，所述的錨點(diǎn)設(shè)置在四周，支撐點(diǎn)設(shè)置在中心。
[0013]如上所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其中，所述的錨點(diǎn)設(shè)置在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)四周，錨點(diǎn)的形狀為方形或圓形，錨點(diǎn)通過鍵合或膠黏的方式與LCC殼體相連，以錨點(diǎn)為定點(diǎn)以應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)幾何中心為中心，放射性設(shè)置4個(gè)或更多的連接梁，在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)中心處設(shè)置與連接梁數(shù)量匹配的支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)與錨點(diǎn)通過連接梁連接。
[0014]如上所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其中，錨點(diǎn)下方設(shè)置錨接凸臺(tái)。
[0015]如上所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其中，應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)的材料為7740玻璃或4J44鐵鈷鎳合金。
[0016]本發(fā)明的效果是:1)在不改變?cè)蠰CC殼體材料、增大工藝成本的前提下，通過應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)能夠有效降低因材料熱膨脹系數(shù)不匹配導(dǎo)致的熱應(yīng)力。2)在不顯著增大體積的前提下，通過位于LCC殼體內(nèi)部的應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)能夠有效隔離和衰減外界振動(dòng)、沖擊等力學(xué)輸入，降低機(jī)械應(yīng)力、防護(hù)芯片，提升系統(tǒng)的力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0017]圖1是微機(jī)電系統(tǒng)LCC封裝示意圖；
[0018]圖2是一種現(xiàn)有LCC封裝剖視圖；
[0019]圖3是本發(fā)明對(duì)應(yīng)的一種應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)；
[0020]圖4是圖3所示應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的封裝組合示意圖；
[0021]圖5是本發(fā)明對(duì)應(yīng)的另一種應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)；
[0022]圖6是圖5所示應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的封裝組合示意圖。
[0023]圖中:1.LCC殼體、2.芯片、3.焊料、4.應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)、41.錨點(diǎn)、42.連接梁、43.邊框、44.鍵合區(qū)、411.錨接凸臺(tái)、5.應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)、51.連接梁、52.邊框、53.錨點(diǎn)、531.錨接凸臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
[0025]如圖3所示，一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱式分布，主要由錨點(diǎn)41、連接梁42、邊框43和鍵合區(qū)44等組成。錨點(diǎn)41位于中心，一般為方形或圓形，其下部為錨接凸臺(tái)411，可通過鍵合或膠黏的方式與LCC殼體相連。連接梁42在錨點(diǎn)四周呈放射狀均勻分布，一般至少為4個(gè)。邊框43與連接梁42的另一端相連，分布在外側(cè)，邊框43與連接梁42構(gòu)成懸臂型組合梁結(jié)構(gòu)，可等效為彈簧，能夠有效隔離應(yīng)力。鍵合區(qū)44均勻分布在邊框的頂角處，一般為方形或圓形，其上部可通過鍵合或膠黏的方式與芯片底部相連，起支撐作用。
[0026]應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)4的整體形狀可根據(jù)芯片外形相應(yīng)地調(diào)整，一般為方形或圓形，可選取與芯片主體材料熱膨脹系數(shù)接近的材料，如7740玻璃或4J44鐵鈷鎳合金等。
[0027]LCC殼體1、芯片2以及應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)4的組合示意圖如圖4所示。
[0028]應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)4的特點(diǎn)是中心錨接、四周支撐。
[0029]實(shí)施例2
[0030]本發(fā)明的另一個(gè)變種如圖5所示。
[0031]應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)5呈對(duì)稱式分布，主要由連接梁51、邊框52、錨點(diǎn)53等組成。連接梁51圍繞中心呈放射狀均勻分布，一般至少為4個(gè)，其上部可通過鍵合或膠黏的方式與芯片底部相連，起支撐作用。邊框52與連接梁51相連，分布在外側(cè)，邊框52與連接梁51構(gòu)成懸臂型組合梁結(jié)構(gòu)，可等效為彈簧，能夠有效隔離應(yīng)力。錨點(diǎn)53均勻分布在邊框的頂角處，一般為方形或圓形，其下部為錨接凸臺(tái)531，可通過鍵合或膠黏的方式與LCC殼體相連。
[0032]應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)5采用四周錨接、中心支撐的方式.
[0033]應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)5的整體形狀可根據(jù)芯片外形相應(yīng)地調(diào)整，一般為方形或圓形，可選取與芯片主體材料熱膨脹系數(shù)接近的材料，如7740玻璃或4J44鐵鈷鎳合金等。
[0034]LCC殼體1、芯片2以及應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)5的組合示意圖如圖6所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，包括與芯片外形匹配的應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)上設(shè)置錨點(diǎn)和支撐點(diǎn)，錨點(diǎn)和支撐點(diǎn)之間通過連接梁連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的錨點(diǎn)設(shè)置在中心，支撐點(diǎn)設(shè)置在四周。3.如權(quán)利要求2所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的錨點(diǎn)設(shè)置在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)中心，錨點(diǎn)的形狀為方形或圓形，錨點(diǎn)通過鍵合或膠黏的方式與LCC殼體相連，以錨點(diǎn)為中心，放射性設(shè)置4個(gè)或更多的連接梁，在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)最外圍設(shè)置與連接梁數(shù)量匹配的支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)與錨點(diǎn)通過連接梁連接。4.如權(quán)利要求3所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:錨點(diǎn)下方設(shè)置錨接凸臺(tái)。5.如權(quán)利要求1所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的錨點(diǎn)設(shè)置在四周，支撐點(diǎn)設(shè)置在中心。6.如權(quán)利要求5所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的錨點(diǎn)設(shè)置在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)四周，錨點(diǎn)的形狀為方形或圓形，錨點(diǎn)通過鍵合或膠黏的方式與LCC殼體相連，以錨點(diǎn)為定點(diǎn)以應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)幾何中心為中心，放射性設(shè)置4個(gè)或更多的連接梁，在應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)中心處設(shè)置與連接梁數(shù)量匹配的支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)與錨點(diǎn)通過連接梁連接。7.如權(quán)利要求6所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:錨點(diǎn)下方設(shè)置錨接凸臺(tái)。8.如權(quán)利要求1?7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，其特征在于:應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)的材料為7740玻璃或4J44鐵鈷鎳合金。
【專利摘要】本發(fā)明屬于封裝領(lǐng)域，具體涉及一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)。一種LCC封裝應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，包括與芯片外形匹配的應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)，應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)上設(shè)置錨點(diǎn)和支撐點(diǎn)，錨點(diǎn)和支撐點(diǎn)之間通過連接梁連接。本發(fā)明的效果是：1)在不改變?cè)蠰CC殼體材料、增大工藝成本的前提下，通過應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)能夠有效降低因材料熱膨脹系數(shù)不匹配導(dǎo)致的熱應(yīng)力。2)在不顯著增大體積的前提下，通過位于LCC殼體內(nèi)部的應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)能夠有效隔離和衰減外界振動(dòng)、沖擊等力學(xué)輸入，降低機(jī)械應(yīng)力、防護(hù)芯片，提升系統(tǒng)的力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性。
【IPC分類】B81B7/00
【公開號(hào)】CN105712283
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410720844
【發(fā)明人】楊軍, 郭中洋, 劉飛, 王登順, 盛潔, 胡興雷, 竇茂蓮
【申請(qǐng)人】北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所