低成本低应力真空封装MEMS传感器的制作方法

本实用新型涉及mems传感器封装技术领域，具体而言，尤其涉及一种低成本低应力真空封装mems传感器。

背景技术：

微机电系统（mems）技术主要用于制作微传感器、微执行器、微型构件、微光学器件等。随着mems技术的快速发展，机械、电子等科研机构和企业研发出了大量mems芯片，但大部分难以投入实际生产，其主要原因之一是封装问题尚未得到解决。

封装技术是微加速度计的关键技术之一，封装效应引起的稳定性问题已经成为微加速度计向高精度应用领域迈进的最大障碍之一。目前，传统封装方法有很多，常见的如中国专利cn200710300853.7公开的一种半导体封装体及其制造方法，该半导体封装体包括：基板；芯片，位于基板上方；模封树脂，填充在芯片周围，用于保护芯片并且将芯片与外界隔离；焊球，位于基板下方，用于电连接到外部电路；保护膜，涂敷在模封树脂的外表面上。上述方案中模封树脂填充在芯片周围，而模封树脂的热膨胀系数远大于芯片，因此，随着温度的升高，模封树脂的体积越发增大，极易导致芯片压损或变形，严重影响使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种低成本低应力真空封装mems传感器。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种低成本低应力真空封装mems传感器，包括基板以及固设在所述基板上的mems元件，所述基板上固设有一金属外壳，所述金属外壳和所述基板配置界定一用以容置mems元件的容置空间，所述容置空间为真空环境，所述金属外壳上设有一可用于抽真空的间隙；所述金属外壳和基板外整体或部分采用真空覆膜的方式覆盖有环氧树脂层，且所述环氧树脂层至少堵塞所述间隙。

优选的，所述环氧树脂层延伸置于所述间隙内的长度大于150um，且延伸置于所述间隙内的所述环氧树脂层的宽度等于所述间隙的宽度。

优选的，所述环氧树脂层包覆整个金属外壳的外表面。

优选的，所述金属外壳为长方体结构。

优选的，所述金属外壳和所述基板采用锡膏回流焊接的方式固定。

优选的，所述mems元件包括通过焊球设置在所述基板上的芯片ii，所述芯片ii通过金线ii与设置在所述基板内的信号引出pad电性连接；所述芯片ii上设有芯片i，所述芯片i与所述芯片ii之间通过金线i电性连接。

优选的，所述mems元件包括固设在所述基板上的芯片ii，所述芯片ii与设置在所述基板内的信号引出pad电性连接；所述芯片ii上设有芯片i，所述芯片i与所述芯片ii之间通过金线i电性连接。

优选的，所述基板可为陶瓷板或硅基板或树脂基板。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1、环氧树脂层覆盖在金属外壳上，使容置空间为真空环境，杜绝应力对芯片造成影响，提高灵敏度，且延长该传感器的使用寿命；

2、环氧树脂堵塞金属外壳和基板间的间隙，当温度升高时，环氧树脂的体积愈发增大，致使水汽更加难以进入，提高了传感器对高低温耐冲击能力和高温高湿环境下抗腐蚀能力，可靠性等级从msl3提高到msl1水平；

3、生产加工方便，基板一体成型，生产效率高，极大程度上降低了成本，实现了产品性能接近军工级别陶瓷、金属真空封装的性能。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型第一实施例的剖视图；

图2：本实用新型第二实施例的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型第一实施例揭示了一种低成本低应力真空封装mems传感器，包括基板1，所述基板1通常为陶瓷板或硅基板或树脂基板，当然，所述基板1亦可为其它材料制成，均属于本实用新型的保护范畴，不做具体限定。

所述基板1上固设有一为长方体结构的金属外壳2，所述金属外壳2和所述基板1配置界定一用以容置mems元件100的容置空间21，所述容置空间21为真空环境。与现有技术相比，所述容置空间21内无需填充环氧树脂层，杜绝应力对芯片造成影响，提高灵敏度，且延长该传感器的使用寿命。优选的，所述金属外壳2和所述基板1采用锡膏回流焊接的方式固定。当然，亦可以采用其它方式进行配置界定，均属于本实用新型的保护范畴，不做过多赘述。

本实用新型中，所述金属外壳2和基板1外整体或部分采用真空覆膜的方式覆盖有环氧树脂层4，且所述环氧树脂层4至少堵塞所述间隙3。本实用新型中所述环氧树脂层4包覆整个金属外壳2的外表面。进一步的，所述环氧树脂层4延伸置于所述间隙3内的长度大于150um，且延伸置于所述间隙3内的所述环氧树脂层4的宽度等于所述间隙3的宽度。上述结构通过环氧树脂层堵塞金属外壳和基板间的间隙，当温度升高时，环氧树脂的体积愈发增大，致使水汽更加难以进入，提高了传感器对高低温耐冲击能力和高温高湿环境下抗腐蚀能力，可靠性等级从msl3提高到msl1水平。

上述结构生产加工方便，基板一体成型，生产效率高，极大程度上降低了成本，实现了产品性能接近军工级别陶瓷、金属真空封装的性能。但是与军工级别陶瓷、金属真空封装相比，可整体进行封装，无需像军工级别陶瓷、金属真空封装单个制作，一个个封装，极大地提高效率。基板一体成型，封装成本只有几毛，极大地降低成本，适用于封装小器件和规模化大批量生产的器件。

本第一实施例中，所述mems元件100包括通过焊球101设置在所述基板1上的芯片ii102，所述芯片ii102通过金线ii103与设置在所述基板1内的信号引出pad104电性连接；所述芯片ii102上设有芯片i105，所述芯片i105与所述芯片ii102之间通过金线i106电性连接。

如图2所示，为本实用新型第二实施例，与第一实施例相比，其区别点为所述mems元件100包括固设在所述基板1上的芯片ii102，所述芯片ii102与设置在所述基板1内的信号引出pad104电性连接；所述芯片ii102上设有芯片i105，所述芯片i105与所述芯片ii102之间通过金线i106电性连接。

当然，本实用新型仅仅以此两例进行阐述，其他形式的mems元件也在本实用新型的范围之内。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。