基于热膨胀流的MEMS陀螺仪及电子装置的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，更为具体地，涉及一种基于热膨胀流的mems陀螺仪及设置有该传感器的电子装置。

背景技术：

随着社会的进步和技术的发展，近年来，手机、笔记本电脑等电子产品体积不断减小，人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，从而也要求与之配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性不断提高。mems(micro-electro-mechanical-system，简称mems)工艺集成的mems封装结构，例如，mems麦克风、多功能传感器等开始被批量应用到手机、笔记本电脑等电子产品中，其封装体积比传统的驻极体封装结构小，因此受到大部分封装结构生产商的青睐。

目前，热膨胀流陀螺是现有的一种新型流体陀螺，此类陀螺主要采用气体作为工作介质，无需振动质量块或者其他运动部件，能够克服mems振动式陀螺抗冲击较差，结构容易疲劳及存在滑/压膜阻尼等问题。

但是，此类热膨胀流陀螺对封装结构要求比较高，可靠、稳定的封装结构及工艺是确保其性能稳定的重要因素，也是目前亟需解决的一大技术难题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于热膨胀流的mems陀螺仪及电子装置，以克服现有封装结构不能满足传感器更高性能要求的问题。

本实用新型提供的基于热膨胀流的mems陀螺仪，包括陶瓷管壳以及与陶瓷管壳形成封装结构的外壳；其中，在陶瓷管壳上设置有收容在封装结构内的mems芯片和asic芯片；并且，在陶瓷管壳上还设置有包裹asic芯片的隔热胶。

此外，优选的结构是，mems芯片和asic芯片分别通过固晶胶粘贴固定在陶瓷管壳上，且mems芯片和asic芯片分别通过导电线与陶瓷管壳连接导通。

此外，优选的结构是，固晶胶包括硅胶系胶水，硅胶系胶水的杨氏模量范围为0.5mpa～2mpa。

此外，优选的结构是，mems芯片和asic芯片分别通过导电胶与陶瓷管壳固定连接并导通。

此外，优选的结构是，在陶瓷管壳对应导电胶的位置设置有接地焊盘。

此外，优选的结构是，隔热胶为硅胶系胶水或者环氧系胶水。

此外，优选的结构是，外壳为金属壳或者陶瓷壳。

此外，优选的结构是，陶瓷管壳与外壳通过锡膏或者导电胶固定连接；并且，外壳与陶瓷管壳的地层电连接。

此外，本实用新型还提供一种电子装置，包括上述任一项的基于热膨胀流的mems陀螺仪。

从上面的技术方案可知，本实用新型的基于热膨胀流的mems陀螺仪及电子装置，采用陶瓷管壳作为基底，并在设置在陶瓷管壳的asic芯片上包裹隔热胶，通过隔热胶和陶瓷管壳对芯片产生的热量进行及时的隔离及扩散，防止内部芯片受到封装应力或高温的影响，能够保证基于热膨胀流的mems陀螺仪性能的可靠性和稳定性。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的基于热膨胀流的mems陀螺仪的结构示意图。

其中的附图标记包括：外壳1、粘结剂2、陶瓷管壳3、固晶胶4、mems芯片5、隔热胶6、asic芯片7、导电线8。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

为详细描述本实用新型基于热膨胀流的mems陀螺仪及电子装置结构，以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本实用新型实施例的基于热膨胀流的mems陀螺仪的示意结构。

如图1所示，本实用新型实施例的基于热膨胀流的mems陀螺仪，包括陶瓷管壳3以及与陶瓷管壳3形成密闭封装结构的外壳1，封装结构内为热膨胀流气体介质，也可理解为气体工作介质；其中，在陶瓷管壳3上设置有收容在封装结构内的mems芯片5和asic芯片7；并且，在陶瓷管壳3上还设置有包裹asic芯片7的隔热胶6，隔热胶6的设置可防止asic芯片7产生的热量散发至密闭的封装结构空间中，确保封装结构内的温度场稳定。

具体地，陶瓷管壳3为一端开口式的腔体结构，mems芯片5和asic芯片7可分别通过固晶胶4粘贴固定在陶瓷管壳3的内壁上，mems芯片5和asic芯片7分别通过导电线8与陶瓷管壳3连接导通。

其中，mems芯片5内部的核心结构主要包括微型加热元件和热敏元件，mems芯片5用于感测外界角速度信号，并将此角速度物理信号转换为电压信号。虽然热敏元件的工作原理主要是基于硅组的热阻效应，但是当热敏元件收到封装应力时，由于硅组的压阻效应，将会产生干扰信号，影响产品的精度。为此，在本实用新型中，mems芯片5通过固晶胶4粘贴固定在陶瓷管壳3上，能够防止封装应力传递至mems芯片5的硅组上，从而确保mems芯片5的稳定性及可靠性。

进一步地，mems芯片5产生的电压信号经滤波、放大、adc转换等处理后，将电压信号转换为数字信号。由于mems芯片5在工作过程中，需要一个相对稳定的温度场，即对封装结构内部密封空间的温度场要求相对较高。而asic芯片7在正常工作时会产生较多的热量，为防止产生的这些热量对温度场产生影响，本实用新型的mems陀螺仪提出两种措施降低温度对芯片的不良影响。

措施一：在陶瓷管壳3上设置包裹asic芯片7的隔热胶6，通过隔热胶6对asic芯片7进行涂覆包裹，防止asic芯片7产生的热量散发到封装结构腔体内。

其中，该隔热胶6可选用硅胶系胶水或者环氧系胶水等。

措施二：asic芯片7通过固晶胶4粘贴固定在陶瓷管壳3上，该固晶胶4可选用硅胶系胶水等杨氏模量低的胶水，例如，硅胶系胶水的杨氏模量范围为0.5mpa～2mpa，固定asic芯片7的固晶胶4可选用导电银胶，asic芯片7产生的热量通过导电银胶从陶瓷管壳3底部导出。

在本实用新型的一具体实施方式中，mems芯片5和asic芯片7分别通过导电胶与陶瓷管壳3固定连接并导通，在此种情况下可以不设置导电线8，mems芯片5或asic芯片7通过导电胶固定在陶瓷管壳3上，并与陶瓷管壳3导通。

在本实用新型的另一个具体实施方式中，在陶瓷管壳3对应固晶胶4或导电胶的位置设置有接地焊盘，该接地焊盘可与陶瓷管壳为一体结构，asic芯片7和/或mems芯片5通过固晶胶4与接地焊盘连接，通过固晶胶4和接地焊盘将芯片发出的热量尽快散出。

在本实用新型的mems陀螺仪中，陶瓷管壳3作为封装的基体，它的主要作用是承载各芯片，并传递mems芯片5和asic芯片7发出的电信号，采用陶瓷管壳3作为封装基体，相比普通的pcb基板，其杨氏模量高，在产品封装和使用过程中不易发生形变，能够进一步减少内部芯片受到的陶瓷管壳3封装应力的影响；此外，陶瓷管壳3热导率高，也更容易将芯片产生的热量及时的导出。

进一步地，与陶瓷管壳3形成密闭封装腔体的外壳1可采用金属壳、不锈钢壳或者陶瓷壳等，而陶瓷管壳3与外壳1可通过锡膏或者导电胶等外壳粘结剂2固定连接，为实现产品具有高的抗静电等级，可将外壳1与陶瓷管壳3的接地层电连接。

与上述基于热膨胀流的mems陀螺仪相对应，本实用新型还提供一种电子装置，包括上述的基于热膨胀流的mems陀螺仪。

通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的基于热膨胀流的mems陀螺仪及电子装置，采用陶瓷管壳作为基底，同时在陶瓷管壳上设置mems芯片和asic芯片，并在asic芯片上包裹隔热胶，通过隔热胶和陶瓷管壳对芯片产生的热量进行隔离及扩散，防止芯片受到封装应力或高温的影响，能够满足热膨胀流陀螺仪的高可靠性及高稳定性的要求。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的基于热膨胀流的mems陀螺仪及电子装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的基于热膨胀流的mems陀螺仪及电子装置，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。