一种低应力隔离衬底结构以及MEMS惯性传感器封装结构的制作方法

本发明属于微电子系统，尤其涉及一种低应力隔离衬底结构以及mems惯性传感器封装结构。

背景技术：

1、随着半导体技术的发展，mems(微机电系统)技术由于其微型化、低成本以、高可靠以及相对高精度等特点，广泛地应用在武器装备、智能设备等军民领域。采用mems技术的惯性传感器基于设计原理、加工工艺以及封装技术的发展，其精度逐渐由消费级、战术级迈向导航级，应用高精度测姿与导航定位等专业领域。mems惯性传感器通过内部集成的mems敏感结构芯片进行运动感知，当载体产生运动时，mems敏感结构芯片的微可动结构与固定结构发生相对位移，产生电学信号，配套asic电路对电学信号进行检测处理，对外输出载体运动信息。

2、mems惯性传感器通过微机械结构实现感知，因此微机械结构决定了mems惯性传感器精度。由于在工作状态或集成封装中，应力通过封装管壳与衬底传递给mems敏感结构芯片，使微机械结构产生形变，导致电学信号误差，从而影响mems惯性传感器性能。尤其针对高精度mems惯性传感器，应力造成的性能衰退尤为明显。因此需对mems惯性传感器进行应力隔离，减少外部应力传递对mems惯性传感器的影响。

3、目前针对mems惯性传感器的低应力集成设计主要集中在增加垫片结构或粘胶等方式，通过结构隔离或胶体缓冲实现低应力。但该类方案通常结构较为复杂，简单结构未能实现应力的充分释放，复杂结构工艺与集成实现困难，存在可靠性问题。且mems传感器要求具有较好的正交性，现有技术方案未体现为隔离结构对正交性的控制，存在一定不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低应力隔离衬底结构以及mems惯性传感器封装结构，能够对mems惯性传感器进行应力隔离，解决现有的外部应力传递对mems惯性传感器影响的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，包括：

4、矩形块；

5、悬臂，四个所述悬臂分别设置于所述矩形块的四个侧壁上；

6、第一凸起，设置于所述矩形块的正面；

7、第二凸起，设置于所述矩形块的背面；以及

8、第三凸起，设置于所述悬臂的背面。

9、可选的，所述第一凸起设置有4个，所述第二凸起设置有1个，4个所述第一凸起均布于所述矩形块的正面四角，1个所述第二凸起位于所述矩形块的背面中心。

10、可选的，所述悬臂包括：

11、从所述矩形块相应侧壁的边缘垂直向外延伸出的第一臂部，从所述第一臂部的自由端边缘垂直向远离所述矩形块一侧延伸出的第二臂部，从所述第二臂部的自由端边缘垂直向靠紧所述矩形块一侧延伸出的第三臂部，所述第一臂部、第二臂部、第三臂部以及矩形块的正面和背面均处于同一平面。

12、可选的，所述第三凸起设置有1个，1个所述第三凸起位于所述第三臂部的背面中心。

13、可选的，所述矩形块的正面为低应力隔离衬底结构的正面胶粘区域，所述第三臂部的背面为低应力隔离衬底结构的背面胶粘区域。

14、可选的，所述第一凸起、第二凸起以及第三凸起为等高等半径的圆柱形凸起。

15、第二方面，本发明提供了一种低应力隔离的两片式mems惯性传感器封装结构，包括：

16、封装管壳；

17、第一低应力隔离衬底，胶粘于所述封装管壳的底部；

18、mems敏感结构芯片，胶粘于所述第一低应力隔离衬底的顶部；

19、第二低应力隔离衬底，胶粘于所述mems敏感结构芯片的顶部；

20、配套asic芯片，胶粘于所述第二低应力隔离衬底的顶部；以及

21、盖板，封装于所述封装管壳的顶部；

22、其中，所述第一低应力隔离衬底和第二低应力隔离衬底均采用如上述的低应力隔离衬底结构。

23、可选的，所述第一低应力隔离衬底与封装管壳和mems敏感结构芯片之间通过硅胶材料胶粘；所述第二低应力隔离衬底与mems敏感结构芯片和配套asic芯片之间通过硅胶材料胶粘；所述第一低应力隔离衬底和第二低应力隔离衬底由硅材料制成。

24、第三方面，本发明提供了一种低应力隔离的层叠式mems惯性传感器封装结构，包括：

25、封装管壳；

26、第三低应力隔离衬底，胶粘于所述封装管壳的底部；

27、mems敏感结构芯片，胶粘于所述第三低应力隔离衬底的顶部；

28、配套asic芯片，胶粘于所述封装管壳的底部；以及

29、盖板，封装于所述封装管壳的顶部；

30、其中，所述第三低应力隔离衬底采用如上述的低应力隔离衬底结构。

31、可选的，所述第三低应力隔离衬底与封装管壳和mems敏感结构芯片之间通过硅胶材料胶粘；所述第三低应力隔离衬底由硅材料制成。

32、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

33、本发明提供的mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，通过悬臂设计，可充分释放应力，并在衬底结构上下表面分别设计统一高度凸起，用于控制粘胶厚度与mems敏感结构芯片集成平面度，实现集成正交性；本发明提供的mems惯性传感器封装结构基于衬底结构，能够实现集成正交性，从而减少外部应力传递对mems惯性传感器的影响。

技术特征：

1.一种mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，其特征在于，所述第一凸起设置有4个，所述第二凸起设置有1个，4个所述第一凸起均布于所述矩形块的正面四角，1个所述第二凸起位于所述矩形块的背面中心。

3.根据权利要求1所述的mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，其特征在于，所述悬臂包括：

4.根据权利要求3所述的mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，其特征在于，所述第三凸起设置有1个，1个所述第三凸起位于所述第三臂部的背面中心。

5.根据权利要求3所述的mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，其特征在于，所述矩形块的正面为低应力隔离衬底结构的正面胶粘区域，所述第三臂部的背面为低应力隔离衬底结构的背面胶粘区域。

6.根据权利要求1所述的mems惯性传感器的低应力隔离衬底结构，其特征在于，所述第一凸起、第二凸起以及第三凸起为等高等半径的圆柱形凸起。

7.一种低应力隔离的两片式mems惯性传感器封装结构，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的低应力隔离的两片式mems惯性传感器封装结构，其特征在于，所述第一低应力隔离衬底与封装管壳和mems敏感结构芯片之间通过硅胶材料胶粘；所述第二低应力隔离衬底与mems敏感结构芯片和配套asic芯片之间通过硅胶材料胶粘；所述第一低应力隔离衬底和第二低应力隔离衬底由硅材料制成。

9.一种低应力隔离的层叠式mems惯性传感器封装结构，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的低应力隔离的层叠式mems惯性传感器封装结构，其特征在于，所述第三低应力隔离衬底与封装管壳和mems敏感结构芯片之间通过硅胶材料胶粘；所述第三低应力隔离衬底由硅材料制成。

技术总结本发明公开了一种低应力隔离衬底结构以及MEMS惯性传感器封装结构，衬底结构包括：矩形块；悬臂，四个所述悬臂分别设置于所述矩形块的四个侧壁上；第一凸起，设置于所述矩形块的正面；第二凸起，设置于所述矩形块的背面；以及第三凸起，设置于所述悬臂的背面；MEMS惯性传感器封装结构基于衬底结构进行封装；衬底结构通过悬臂设计，可充分释放应力，并在衬底结构上下表面分别设计统一高度凸起，用于控制粘胶厚度与MEMS敏感结构芯片集成平面度，实现集成正交性；本发明提供的MEMS惯性传感器封装结构基于衬底结构，能够实现集成正交性，从而减少外部应力传递对MEMS惯性传感器的影响。技术研发人员：鞠莉娜,蒋鹏,徐彤,王子,梁光顺受保护的技术使用者：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心技术研发日：技术公布日：2024/2/1