本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電子封裝是將一個(gè)或多個(gè)電子元器件芯片相互電連接，然后封裝在一個(gè)保護(hù)結(jié)構(gòu)中，其目的是為電子芯片提供電連接、機(jī)械保護(hù)、化學(xué)腐蝕保護(hù)等。對(duì)于某些電子產(chǎn)品，例如MEMS器件中的陀螺儀、加速度計(jì)、震蕩器或體聲波濾波器等都對(duì)應(yīng)力非常敏感，需要用陶瓷管殼、金屬管殼或預(yù)成型塑料管殼等對(duì)MEMS芯片進(jìn)行氣密性封裝。傳統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)為在封裝管殼底板上涂抹粘片膠，裝入MEMS芯片，將MEMS芯片背面層通過(guò)粘片膠固定在封裝管殼底板上，這樣，MEMS芯片只有背面層通過(guò)粘片膠與封裝管殼底板接觸，MEMS芯片的正面層11不與任何固體接觸，所以，封裝應(yīng)力只能從MEMS芯片的背面層引入。

對(duì)MEMS芯片產(chǎn)生影響的應(yīng)力主要來(lái)源包括兩部分，一部分是外部應(yīng)力通過(guò)封裝結(jié)構(gòu)傳遞給MEMS芯片，一部分是封裝結(jié)構(gòu)各部分(MEMS芯片、封裝管殼、貼片膠和電路板)之間的熱膨脹系數(shù)不一致引起的。這兩種應(yīng)力均會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)力敏感的MEMS結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，甚至導(dǎo)致MEMS結(jié)構(gòu)粘連、MEMS芯片脫落、或者破裂。MEMS芯片最常用的材料是硅，其熱膨脹系數(shù)較低，很難找到與之相同的材料，所以封裝應(yīng)力無(wú)法避免，在封裝管殼選定的情況下，降低封裝應(yīng)力的方法通常有：1、加厚MEMS芯片的背面層，降低通過(guò)它傳導(dǎo)到MEMS結(jié)構(gòu)的封裝應(yīng)力。但是由于MEMS芯片一般都是采用標(biāo)準(zhǔn)的MEMS圓片材料和設(shè)備，而且MEMS芯片體積一般較小，所以MEMS芯片的背面層不能太厚；2、選用質(zhì)地柔軟的粘片膠，裝片后膠固化時(shí)，應(yīng)力被釋放，有效隔離了來(lái)自封裝管殼的封裝應(yīng)力，但軟粘片膠一般為有機(jī)材料，高溫過(guò)程中分解釋放出的氣體無(wú)法全部逸出，形成空洞，在隨后溫度變化時(shí)氣體會(huì)發(fā)生膨脹，導(dǎo)入應(yīng)力。另外，軟粘片膠強(qiáng)度不夠，抗機(jī)械沖擊能力弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝管殼，所述封裝管殼用于封裝MEMS芯片，所述封裝管殼底端內(nèi)部設(shè)有孤島結(jié)構(gòu)和應(yīng)力隔離槽，其中；

孤島結(jié)構(gòu)，所述孤島結(jié)構(gòu)位于所述MEMS芯片中心下方，用于支撐所述MEMS芯片；

應(yīng)力隔離槽，所述應(yīng)力隔離槽位于所述孤島結(jié)構(gòu)周側(cè)，用于隔離封裝管殼形變對(duì)MEMS芯片的影響；

進(jìn)一步地，所述孤島結(jié)構(gòu)包括點(diǎn)膠孤島、鏤空凹槽和封閉支撐，所述點(diǎn)膠孤島位于所述鏤空凹槽內(nèi)，所述封閉支撐位于所述鏤空凹槽周側(cè)，所述點(diǎn)膠孤島通過(guò)鏤空凹槽連接封閉支撐；

進(jìn)一步地，所述封閉支撐為方形或圓形凸起，所述封閉支撐與所述點(diǎn)膠孤島高度相同；

進(jìn)一步地，所述應(yīng)力隔離槽連接在所述封閉支撐外側(cè)，所述應(yīng)力隔離槽為方形或圓形的環(huán)狀凹槽，所述應(yīng)力隔離槽位于所述MEMS芯片周側(cè)下方；

進(jìn)一步地，所述封裝管殼內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器所述溫度傳感器位于封裝管殼內(nèi)的MEMS芯片旁側(cè)，孤島結(jié)構(gòu)外側(cè)，用于測(cè)量MEMS芯片貼片區(qū)域的溫度，作為溫度補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)；

進(jìn)一步地，所述封裝管殼內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器位于封裝管殼內(nèi)的MEMS芯片旁側(cè)，孤島結(jié)構(gòu)外側(cè)，用于測(cè)量MEMS芯片貼片區(qū)域的溫度，作為溫度補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)；

進(jìn)一步地，所述封裝管殼為氮化鋁材料；

進(jìn)一步地，一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝系統(tǒng)，所述封裝系統(tǒng)包括封裝管殼、電路板和勾形引腳，所述封裝管殼通過(guò)勾形引腳連接所述電路板；

進(jìn)一步地，所述勾形引腳為可伐合金；

進(jìn)一步地，所述電路板為陶瓷材質(zhì)，所述電路板位于封裝管殼下方；

本發(fā)明的有益效果如下：

1)應(yīng)力隔離槽用于隔離封裝管殼形變對(duì)MEMS芯片的影響，保證MEMS芯片貼片區(qū)域的穩(wěn)定；

2)點(diǎn)膠孤島位置和面積會(huì)根據(jù)芯片的不同而變化，可以在電路板中間，也可以在電路板邊緣，簡(jiǎn)單便捷地通過(guò)鏤空凹槽的懸空降低封裝管殼形變對(duì)MEMS器件的影響；

3)采用陶瓷材料(氧化鋁氮化鋁HTCCLTCC)作為電路板，進(jìn)行板級(jí)封裝可以降低板級(jí)封裝帶來(lái)的應(yīng)力；

4)使用AlN材料作為封裝管殼，一方面降低封裝應(yīng)力；另一方面其高熱導(dǎo)率，使得MEMS與溫度傳感器的溫度更一致，增加溫度補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性；

5)勾形引腳采用可伐合金，用于隔離來(lái)自板級(jí)封裝的應(yīng)力和形變。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝管殼的俯視圖；

圖3為本發(fā)明一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝管殼沿AA’線剖面圖；

圖4為本發(fā)明一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝管殼沿BB’線剖面圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。下面為本發(fā)明的舉出最佳實(shí)施例：

如圖1-圖4所示，本發(fā)明提供一種MEMS傳感器低應(yīng)力封裝管殼及封裝系統(tǒng)，所述封裝系統(tǒng)包括封裝管殼1、電路板7和勾形引腳6，所述封裝管殼1通過(guò)勾形引腳6連接所述電路板7

所述封裝管殼1底端內(nèi)部設(shè)有孤島結(jié)構(gòu)和應(yīng)力隔離槽5，外部設(shè)有勾形引腳6，所述封裝管殼1為氮化鋁材料，所述封裝管殼1內(nèi)還包括溫度傳感器2和MEMS芯片3。

所述孤島結(jié)構(gòu)位于在所述MEMS芯片3中心下方，用于支撐所述MEMS芯片3，所述孤島結(jié)構(gòu)包括點(diǎn)膠孤島41、鏤空凹槽42和封閉支撐43，所述點(diǎn)膠孤島41位于所述鏤空凹槽42內(nèi)，所述封閉支撐43位于所述鏤空凹槽42周側(cè)，所述點(diǎn)膠孤島41通過(guò)鏤空凹槽42連接封閉支撐43，所述封閉支撐43為方形或圓形凸起，所述封閉支撐43與所述點(diǎn)膠孤島41高度相同。

所述應(yīng)力隔離槽5位于所述孤島結(jié)構(gòu)周側(cè)，所述應(yīng)力隔離槽5的深寬比在1：1至1：15之間，所述應(yīng)力隔離槽5用于隔離封裝管殼1形變對(duì)MEMS芯片3的影響，所述應(yīng)力隔離槽5連接在所述封閉支撐43外側(cè)，所述應(yīng)力隔離槽5為方形或圓形的環(huán)狀凹槽，所述應(yīng)力隔離槽5位于所述MEMS芯片3周側(cè)下方，所述應(yīng)力隔離槽5一方面隔離了來(lái)自封裝管殼1的應(yīng)力，使其無(wú)法傳導(dǎo)至MEMS芯片3，另一方面，由于使得MEMS芯片3大部分面積不與封裝管殼接觸，所以也避免了熱失配產(chǎn)生應(yīng)力。

所述勾形引腳6連接在所述孤島結(jié)構(gòu)外的電路板7上，所述勾形引腳6除了能夠隔離電路板7自身的形變對(duì)封裝管殼1的影響外，還通過(guò)將兩種不同材料的物質(zhì)(封裝管殼1與電路板7)隔離開(kāi)，使得他們不互相接觸，這樣當(dāng)溫度變化時(shí)，二者就不會(huì)因?yàn)橛薪佑|面而產(chǎn)生應(yīng)力也就是說(shuō)勾形引腳6一方面隔離了外界的應(yīng)力，另一方面也防止了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生熱應(yīng)力的可能，而這是熱應(yīng)力的主要來(lái)源，所述勾形引腳6為熱膨脹系數(shù)與陶瓷接近的金屬，所以勾形引腳6的材料為可伐合金。

所述電路板7為陶瓷材質(zhì)，可以選用局部加熱的平行縫焊方案，降低參與應(yīng)力，用陶瓷作為電路板7降低熱失配，勾形引腳6使得封裝管殼1與電路板7隔離開(kāi)，所述電路板7位于所述孤島結(jié)構(gòu)下方并通過(guò)勾形引腳連接封裝管殼1。

所述溫度傳感器2位于所述MEMS芯片3旁側(cè)，用于測(cè)量MEMS芯片3貼片區(qū)域的溫度，作為溫度補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。

以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。