一种MEMS芯片封装结构的制作方法

本发明涉及元器件封装，特别是涉及一种mems芯片封装结构。

背景技术：

1、mems(micro-electro-mechanicalsystem)，又叫微电子机械系统，是在传统集成电路技术上发展而来的一门新兴技术，通过制作微米纳米尺度的机械结构来实现感知或执行功能。为了保护mems芯片不受外部环境干扰因素的影响，一般需要将mems芯片封装在封装结构内，传统的mems传感器芯片的封装结构主要有金属材料封装、陶瓷材料封装和塑料材料进行封装三种方式。其中，陶瓷封装由于其导热性能好，气密性好等优点被广泛使用。如专利号为“201510441724.4”，专利名称为“一种mems传感器的封装结构”中包括：氮化硅陶瓷基座和金属盖，用于固定mems传感器芯片，氮化硅陶瓷基座上表面焊接有内部焊盘，氮化硅陶瓷基座下表面焊接有外部焊盘，内部焊盘和外部焊盘通过内部电路连接，金属盖焊接在氮化硅陶瓷基座的开口处，金属盖一方面熔点低有利于焊接，另一方面有利于将mems传感器芯片产生的热量及时从封装结构中导出，避免影响mems传感器芯片的温度，但上述这种封装结构，仅靠陶瓷基座和金属盖散热效果差强人意，高温会使mems传感器芯片工作精度降低。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种mems芯片封装结构，其散热效果可根据温度变化进行自调控，以满足不同程度的散热需求。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明公开了一种mems芯片封装结构，包括顶部设有安装口的陶瓷盒体和用于封堵所述安装口的金属盖板；所述陶瓷盒体内设有与所述安装口相通的氮气填充腔，所述氮气填充腔的底壁上设有用于固定所述mems芯片的芯片安装区和用于焊接内部焊盘的焊盘内安装区，所述mems芯片与所述内部焊盘电连；所述陶瓷盒体的底壁上设有用于焊接外部焊盘的焊盘外安装区和供连接所述内部焊盘和所述外部焊盘的电路穿过的电路通孔；所述陶瓷盒体的侧壁中设有散热空腔，所述散热空腔上设有分别与外界和所述氮气填充腔相通的散热口和若干导热口，若干所述导热口沿所述氮气填充腔的侧壁由下到上依次排布，所述散热空腔内嵌装有能够封闭所述散热口的金属散热板；所述金属盖板上设有弹性散热片，所述弹性散热片上设有用于伸入所述导热口的导热块，所述导热块上设有用于与所述金属散热板通断的热胀冷缩部，由下到上的所述导热块的热胀冷缩部与所述金属散热板之间的通断间距逐级增大。

3、优选地，所述导热口为横向设置的条形口。

4、优选地，所述导热块为条形块。

5、优选地，所述条形块与所述条形口之间预留有第一膨胀空间。

6、优选地，所述金属散热板包括第一矩形散热部和能够覆盖所述散热口的第二矩形散热部，所述第一矩形散热部位于所述散热空腔内，所述第一矩形散热部位于所述散热口内。

7、优选地，所述第二矩形散热部的顶部与所述散热空腔留有第二膨胀空间，所述第二矩形散热部朝向所述导热口的一面与所述散热空腔之间留有第三膨胀空间，所述第二膨胀空间和第三膨胀空间内均设有压紧所述导热块的压紧弹簧，所述第一矩形散热部与所述散热口之间预留有第四膨胀空间。

8、优选地，所述金属散热板、弹性散热片以及导热块均为铜。

9、优选地，所述陶瓷盒体采用氮化硅材料制成。

10、优选地，所述金属盖板焊接或胶接在所述陶瓷盒体上。

11、优选地，所述mems芯片焊接或胶接在所述芯片安装区上。

12、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

13、1.本发明中的mems芯片封装结构，当金属盖板散热无法满足mems芯片产生的热量时，随着温度的上升，金属盖板上的弹性散热片会将热量传递给导热块，导热块受热膨胀，最底部的导热块会先与金属散热板接触，然后通过金属散热板将热量散出，提高mems芯片封装结构散热面积，提高散热效果，若仍无法满足散热需求，随着温度持续升高，由下到上导热块会随温度升高，依次与金属散热板接触，直至某一导热块接触后满足散热需求，或最顶部的导热块与金属散热板接触达到最大散热效果，达到一种可控的散热。

14、2.本发明中的导热块和导热口之间预留膨胀空间，金属散热板与散热口、散热空腔之间均预留有膨胀空间，能够避免导热块和金属散热板受热膨胀挤裂陶瓷盒体。

15、3.本发明中陶瓷盒体采用氮化硅材料制成，因为mems芯片主要由硅组成，因此氮化硅材料的膨胀系数与mems芯片相近，继而能够避免出现相对变形，导致mems芯片功能受损，mems芯片具体为mems压力传感器、mems加速度传感器等。

技术特征：

1.一种mems芯片封装结构，其特征在于，包括顶部设有安装口的陶瓷盒体和用于封堵所述安装口的金属盖板；所述陶瓷盒体内设有与所述安装口相通的氮气填充腔，所述氮气填充腔的底壁上设有用于固定所述mems芯片的芯片安装区和用于焊接内部焊盘的焊盘内安装区，所述mems芯片与所述内部焊盘电连；所述陶瓷盒体的底壁上设有用于焊接外部焊盘的焊盘外安装区和供连接所述内部焊盘和所述外部焊盘的电路穿过的电路通孔；所述陶瓷盒体的侧壁中设有散热空腔，所述散热空腔上设有分别与外界和所述氮气填充腔相通的散热口和若干导热口，若干所述导热口沿所述氮气填充腔的侧壁由下到上依次排布，所述散热空腔内嵌装有能够封闭所述散热口的金属散热板；所述金属盖板上设有弹性散热片，所述弹性散热片上设有用于伸入所述导热口的导热块，所述导热块上设有用于与所述金属散热板通断的热胀冷缩部，由下到上的所述导热块的热胀冷缩部与所述金属散热板之间的通断间距逐级增大。

2.根据权利要求1所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述导热口为横向设置的条形口。

3.根据权利要求2所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述导热块为条形块。

4.根据权利要求3所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述条形块与所述条形口之间预留有第一膨胀空间。

5.根据权利要求4所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述金属散热板包括第一矩形散热部和能够覆盖所述散热口的第二矩形散热部，所述第一矩形散热部位于所述散热空腔内，所述第一矩形散热部位于所述散热口内。

6.根据权利要求5所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述第二矩形散热部的顶部与所述散热空腔留有第二膨胀空间，所述第二矩形散热部朝向所述导热口的一面与所述散热空腔之间留有第三膨胀空间，所述第二膨胀空间和第三膨胀空间内均设有压紧所述导热块的压紧弹簧，所述第一矩形散热部与所述散热口之间预留有第四膨胀空间。

7.根据权利要求1所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述金属散热板、弹性散热片以及导热块均为铜。

8.根据权利要求1所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述陶瓷盒体采用氮化硅材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述金属盖板焊接或胶接在所述陶瓷盒体上。

10.根据权利要求9所述的一种mems芯片封装结构，其特征在于，所述mems芯片焊接或胶接在所述芯片安装区上。

技术总结本发明公开了一种MEMS芯片封装结构，属于元器件封装技术领域，包括陶瓷盒体和金属盖板；陶瓷盒体内设有氮气填充腔，氮气填充腔的底壁上设有芯片安装区和焊盘内安装区，MEMS芯片与内部焊盘电连；陶瓷盒体的底壁上设有焊盘外安装区和电路通孔；陶瓷盒体的侧壁中设有散热空腔，散热空腔上设有散热口和若干导热口，若干导热口沿氮气填充腔的侧壁由下到上依次排布，散热空腔内嵌装有能够封闭散热口的金属散热板；金属盖板上设有弹性散热片，弹性散热片上设有导热块，导热块上设有用于与金属散热板通断的热胀冷缩部，由下到上的导热块的热胀冷缩部与金属散热板之间的通断间距逐级增大。散热效果可根据温度变化进行自调控，以满足不同的散热需求。技术研发人员：肖亮,谭皓文,钱利洪,谢庆忠,文金桃受保护的技术使用者：衡阳凯新特种材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/12