專利名稱：邊緣安裝的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種邊緣安裝的傳感器。
背景技術(shù)：
為了形成對(duì)多個(gè)加速度計(jì)或陀螺儀的完全屏遮，其中所有的機(jī)構(gòu)都是一祥的，則其中至少ー個(gè)機(jī)構(gòu)必須被安裝在復(fù)雜的定制組件中或者裸芯必須被邊緣安裝。各種微機(jī)械裝置，例如微機(jī)械陀螺儀，要求氣密密封以確保長(zhǎng)期、準(zhǔn)確的運(yùn)行。傳統(tǒng)的氣密密封是通過(guò)將該裝置安裝在氣密密封的殼體或封裝中實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)出該被封裝的裝置的輸入和輸出電連接由嵌入成通過(guò)該封裝的多個(gè)部分的導(dǎo)體提供，從而允許導(dǎo)電徑跡或 金屬線被連接到該裝置。不過(guò)，這種類(lèi)型的氣密密封封裝往往是相當(dāng)昂貴的。而且，與在該封裝中安裝該裝置相關(guān)聯(lián)的公差可能影響裝置的準(zhǔn)確度，該裝置是對(duì)空間方位敏感的。例如，ー些慣性系統(tǒng)利用彼此正交布置的三個(gè)慣性速度傳感器。當(dāng)每個(gè)上述傳感器被安裝在相應(yīng)的氣密密封封裝中，與在相應(yīng)的封裝中安裝每個(gè)傳感器相關(guān)聯(lián)的公差，以及與以相對(duì)于彼此正交的關(guān)系安裝封裝的組件相關(guān)聯(lián)的公差，會(huì)負(fù)面地影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了制造用于側(cè)面安裝在電路板上的傳感器裝置組件的方法。在示例性方法中，一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置被制造在娃機(jī)械層中，該娃機(jī)械層被結(jié)合到第一玻璃層。第ニ玻璃層被附接到硅機(jī)械層以建立晶片。ー個(gè)或多個(gè)第一通路(via)建立在第一和/或第ニ玻璃層中以暴露硅機(jī)械層表面上的預(yù)定義區(qū)域。ー個(gè)或多個(gè)第二通路建立在第一和/或第二玻璃層中。最少ー個(gè)第二通路的深度尺寸小于第一通路的深度尺寸。金屬?gòu)桔E被施加在硅機(jī)械層上的暴露區(qū)域和該第二通路的一部分之間。晶片被切割從而該第二通路被分成兩段，由此建立傳感器裸芯。傳感器裸芯然后在被切割的第二通路處被電地且機(jī)械地結(jié)合到電路板。在本發(fā)明的ー個(gè)方面中，傳感器裝置被氣密密封在第一或第二玻璃層之間。在本發(fā)明的另ー個(gè)方面中，傳感器裝置是加速度計(jì)。在本發(fā)明的又ー個(gè)方面中，兩個(gè)另外的傳感器裸芯被附接到電路板，使得該另外的傳感器裸芯的感測(cè)軸線都垂直于第一傳感器裸芯的感測(cè)軸線。


在下文中參照下面附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選的和替換性的實(shí)施例圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安裝到電路板的裸芯的側(cè)視剖面視圖；圖2-1到圖2-3是用于制造如圖I中所示的裝置的步驟的側(cè)視剖面視圖；和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的裸芯的透視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了垂直地安裝到電路板22的裸芯20的示例。裸芯20包括機(jī)械層25，該層具有至少ー個(gè)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)裝置(即，傳感器)。在這個(gè)示例中，機(jī)械層25包括構(gòu)造成感測(cè)在垂直平面(即，垂直于電路板22)內(nèi)運(yùn)動(dòng)(箭頭28)的加速度計(jì)。與組裝在裸芯20的機(jī)械層25內(nèi)的加速度計(jì)ー樣的兩個(gè)加速度計(jì)可被組裝在其它的裸芯中并且被以傳統(tǒng)的方式與裸芯20正交地安裝。另外，這兩個(gè)另外的加速度計(jì)裸芯組件的感測(cè)軸線彼此正交，由此提供了ー種裝置，該裝置包括三個(gè)ー樣的平面內(nèi)加速度計(jì)，這些加速度計(jì)將感測(cè)三個(gè)正交 軸線中的加速度。裸芯20通過(guò)導(dǎo)電焊珠34機(jī)械地且電地附接到電路板22，焊珠附接到把持層24、26 (例如玻璃)的頂面或底面的傾斜部分上的徑跡32，這些徑跡位于機(jī)械層25 (B卩，硅)的相對(duì)側(cè)上。通路30形成在相應(yīng)玻璃把持層26或24中用于暴露機(jī)械層25的多個(gè)部分。被暴露的機(jī)械層25的部分包括連接到位于機(jī)械層25內(nèi)的工作部件的導(dǎo)電徑跡。徑跡32將導(dǎo)電焊珠34(例如，金)與位于機(jī)械層25的暴露表面處的電引線連接。圖2-1不出了晶片50,其包括事先機(jī)加工的娃層52,娃層52包括一個(gè)或多個(gè)有源裝置，例如加速度計(jì)或陀螺儀。機(jī)加工的硅層52在建立有源裝置之前被附接到玻璃基層56。玻璃蓋層54在建立有源裝置之后被附接到機(jī)加工的硅層52。玻璃蓋層54提供有源裝置的氣密密封。圖2-2示出了兩個(gè)單獨(dú)執(zhí)行的過(guò)程的結(jié)果，借此通路60和62被分別形成在玻璃層54、56中。通路60、62被用標(biāo)準(zhǔn)玻璃蝕刻技術(shù)形成。通路60、62暴露硅層52的多段以暴露電引線(未示出)，這些電引線連接到位于硅層52的有源部件，用于提供與有源部件相關(guān)聯(lián)的信號(hào)的通道。通路60、62不會(huì)有損氣密密封。圖2-3示出了已經(jīng)被蝕刻在玻璃層54、56中的第二通路66和68。通路66、68不完全穿透到達(dá)機(jī)加工的硅層52并且沿著預(yù)定義的軸線80對(duì)齊，使得通路66、68的基部位于軸線80附近。軸線80代表用于將晶片50分成多個(gè)單獨(dú)傳感器単元的預(yù)定義的切割線。通路66、68通過(guò)兩個(gè)単獨(dú)的過(guò)程被執(zhí)行。接著，也是通過(guò)兩個(gè)單獨(dú)的過(guò)程被執(zhí)行的是將電徑跡70、72至少施加在通路66、68的底部和機(jī)加工的硅層52的表面之間。在一個(gè)實(shí)施例中，單根的徑跡將小通路連接到大通路內(nèi)的硅層。在圖2-3中示出的步驟之后，沿著軸線80切分晶片以建立多個(gè)傳感器単元。然后其中一個(gè)傳感器単元被結(jié)合到電路板22 (圖I)或者相當(dāng)?shù)难b置。在一個(gè)實(shí)施例中，被分成的單個(gè)的傳感器単元都被使用金焊珠附接到電路板，例如焊珠34(圖1)，按照標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械處理技術(shù)。金焊珠附接到在通路66、68的傾斜壁上的沿著軸線80分開(kāi)的部位處的徑跡70、72。圖3示出了示例性加速度計(jì)裸芯90，其包括位于硅層92內(nèi)的加速度計(jì)，該硅層被夾在第一玻璃層94和第二玻璃層96之間。多個(gè)通路100已被蝕刻在第一玻璃層94的暴露表面中。通路100被完全蝕刻到娃層92的表面從而暴露位于娃層92上的電徑跡(未示出)。較小的通路102位于第一和第二玻璃層94、96的基部邊緣處。較小的通路102不暴露硅層92的表面。金屬化圖形(例如，電徑跡104)被施加到玻璃層94、96并進(jìn)入通路100,102以及施加到位于硅層92表面上的任何電引線。為了將組件90附接到電路板或相當(dāng)?shù)难b置，金屬焊珠(未示出)被插在較小通路102中并且此后升高溫度和/或在組件90和電路板(未示出)之間施加壓カ以建立金屬焊珠、電路板和組件90之間的結(jié)合 。
權(quán)利要求
1.ー種方法，包括 在硅機(jī)械層(25)中建立至少ー個(gè)傳感器裝置，該硅機(jī)械層結(jié)合到第一玻璃層(24)； 將第二玻璃層(26)附接到硅機(jī)械層以建立晶片； 在第一或第二玻璃層的至少ー個(gè)中建立至少ー個(gè)第一通路(30)以暴露娃機(jī)械層表面上的預(yù)定義區(qū)域； 在第一或第二玻璃層的至少ー個(gè)中建立至少ー個(gè)第二通路(30)，所述至少ー個(gè)第二通路的深度尺寸小于所述至少ー個(gè)第一通路的深度尺寸； 在硅機(jī)械層上的暴露區(qū)域和所述至少ー個(gè)第二通路的至少一部分之間施加金屬?gòu)桔E(70,72)； 將所述晶片切分從而所述至少ー個(gè)第二通路被分成兩段，由此建立第一傳感器裸芯；并且 將所切分的傳感器裸芯中的第一個(gè)在被切分的第二通路的壁的其余部分的一部分處電地且機(jī)械地結(jié)合到電路板。
2.如權(quán)利要求I的方法，其中傳感器裝置被氣密地密封在第一或第二玻璃層之間。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個(gè)傳感器裝置包括加速度計(jì)。
4.如權(quán)利要求3的方法，還包括將ー個(gè)或多個(gè)其它傳感器裸芯附接到所述電路板，使得所述ー個(gè)或多個(gè)其它傳感器裸芯的感測(cè)軸線垂直于第一傳感器裸芯的感測(cè)軸線。
5.—種傳感器裸芯組件(20),包括 娃機(jī)械層(25),其結(jié)合到第一玻璃層(24),該機(jī)械層包括傳感器裝置； 第二玻璃層(26)，其附接到所述硅機(jī)械層； 在第一或第二玻璃層的至少ー個(gè)中的至少ー個(gè)第一通路(30)，其被構(gòu)造成暴露所述硅機(jī)械層表面上的預(yù)定義區(qū)域； 在第一或第二玻璃層的至少ー個(gè)中的至少ー個(gè)第二通路(30)，所述至少ー個(gè)第二通路的深度尺寸小于所述至少ー個(gè)第一通路的深度尺寸；以及 金屬?gòu)桔E(70、72)，其位于所述硅機(jī)械層上的暴露區(qū)域和所述至少ー個(gè)第二通路的至少一部分之間。
6.如權(quán)利要求5的組件，其中所述傳感器裝置被氣密地密封在第一或第二玻璃層之間。
7.如權(quán)利要求6的組件，其中所述至少一個(gè)傳感器裝置包括加速度計(jì)。
8.ー種加速度計(jì)組件，包括 第一傳感器裸芯(90),包括 硅機(jī)械層(92)，其結(jié)合到第一玻璃層(94)，所述機(jī)械層包括傳感器裝置； 第二玻璃層(96)，其附接到所述硅機(jī)械層； 在第一或第二玻璃層的至少ー個(gè)中的至少ー個(gè)第一通路(100)， 其被構(gòu)造成暴露硅機(jī)械層表面上的預(yù)定義區(qū)域； 在第一或第二玻璃層的至少ー個(gè)中的至少ー個(gè)第二通路，所述至少ー個(gè)第二通路(102)的深度尺寸小于所述至少ー個(gè)第一通路的深度尺寸； 金屬?gòu)桔E(104)，其位于硅機(jī)械層上的暴露區(qū)域和所述至少ー個(gè)第二通路的至少一部分之間；電路板(22)； 第二和第三傳感器裸芯，其由用于建立第一傳感器裸芯的晶片形成，其中第二和第三傳感器裸芯的每ー個(gè)都包括傳感器裝置；和 多個(gè)金屬焊珠，其構(gòu)造成機(jī)械地且電地將第一、第二和第三裸芯結(jié)合到電路板，使得每一個(gè)傳感器裝置的感測(cè)軸線都垂直。
9.如權(quán)利要求8的組件，其中傳感器裝置被氣密地密封在第一或第二玻璃層之間。
10.如權(quán)利要求9的組件，其中傳感器裝置包括加速度計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及邊緣安裝的傳感器。傳感器組件和制造用于側(cè)面安裝在電路板上的傳感器裝置組件的方法。在硅機(jī)械層(25)中的一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置被夾在第一和第二玻璃層(24、26)之間以建立晶片。一個(gè)或多個(gè)第一通路(30)建立在第一或第二層中以暴露硅機(jī)械層的預(yù)定于區(qū)域。一個(gè)或多個(gè)第二通路(102)建立在第一或第二層中。最少一個(gè)第二通路的深度尺寸小于第一通路的深度尺寸。金屬?gòu)桔E(70、72)被施加在機(jī)械層上的暴露區(qū)域和第二通路的一部分之間。晶片被切分從而第二通路被分成兩段，由此建立傳感器裸芯。傳感器裸芯此后在被切分的第二通路處被電地且機(jī)械地結(jié)合到電路板。
文檔編號(hào)G01P15/18GK102680735SQ20121013917
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者M·福斯特 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司