一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法及装配外壳组成比例

本申请适用于芯片装配技术领域，提供了一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法及装配外壳，该装配方法包括：采用键合工艺将MEMS惯性芯片与PCB电路板连接；采用硅橡胶将MEMS惯性芯片粘接在PCB电路板的凹槽内；硅橡胶用于吸收振动能量。本申请能够避免热应力和水汽应力，衰减膨胀应力和机械应力，提高MEMS惯性芯片的精度。芯片的精度。芯片的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法及装配外壳


[0001]本申请属于芯片装配
，特别是涉及一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法及装配外壳。

技术介绍

[0002]IMU模组的精度与MEMS惯性芯片的精度有关，而MEMS惯性芯片的精度一方面取决与芯片设计、制造和封装工艺，更重要的取决与使用过程中对MEMS惯性芯片应力的处理，从而保证器件的可靠性和一致性。
[0003]现代SMT焊接工艺已经能够比较容易完成MEMS惯性芯片的贴装，并保证批量的一致性，但由于使用环境的复杂性，想要获得长期稳定的高精度却不是一件简单的事情。然而，具有实际使用价值的阶段则是在各种复杂的使用环境时，使用环境均可影响IMU模组的性能。
[0004]陶瓷封装的MEMS惯性芯片为气密器件，属于应力敏感器件，应力会造成IMU模组的零位漂移、振动噪声异常，严重会导致产品的失效。
[0005]应力的来源包括热应力、水汽应力、热膨胀产生的应力和机械应力。
[0006]热应力：MEMS惯性芯片在经历SMT的回流焊时，温度高达240℃以上，由于该MEMS惯性芯片在加热和冷却时，内外层温度变化的不同而产生热应力。
[0007]水汽应力：SMT时回流焊的高温会将MEMS惯性芯片封装内部的水汽烘出，在不同使用温度下，水汽会影响MEMS惯性芯片封装内的压力环境，而且这种影响是无序的、不重复的。
[0008]热膨胀产生的应力：表现在不同材料的组合件中，特别是材料的膨胀系数相差较大的情况下。由于PCB通常为环氧树脂，膨胀系数在50左右（不同厂家略有差异），锡膏的膨胀系数在20左右，陶瓷的热膨胀系数在7左右，三种材料在高低温环境中，会累计应力。
[0009]机械应力：受机械振动等外力的作用而产生的应力。

技术实现思路

[0010]为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法及装配外壳，能够避免热应力和水汽应力，衰减膨胀应力和机械应力，提高MEMS惯性芯片的精度。
[0011]本申请是通过如下技术方案实现的：第一方面，本申请实施例提供了一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法，包括：采用键合工艺将MEMS惯性芯片与PCB电路板连接；采用硅橡胶将所述MEMS惯性芯片粘接在所述PCB电路板的凹槽内；所述硅橡胶用于吸收振动能量。
[0012]基于第一方面，在一些实施例中，所述粘接在所述PCB电路板的凹槽内的所述硅橡胶的热膨胀系数与所述MEMS惯性芯片的封装材料的热膨胀系数相同或相近。
[0013]基于第一方面，在一些实施例中，还包括：在壳体和PCB基板中间设置所述硅橡胶，进行应力缓冲；其中，所述硅橡胶固化温度为85℃。
[0014]本申请实施例的第二方面提供了一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳，包括：壳体、壳盖、PCB电路板、硅橡胶和连接器；所述壳体和所述壳盖，用于将所述PCB电路板、MEMS惯性芯片和所述连接器装配在一起；所述PCB电路板，设置于所述壳体底面，且所述PCB电路板中部开设有凹槽；所述凹槽四周设有键合结构；所述MEMS惯性芯片，设置于所述凹槽内，并通过硅橡胶粘接在所述凹槽的底部和四周；其中，所述MEMS惯性芯片和所述PCB电路板通过键合丝键合；所述连接器，设置于所述PCB电路板上，用于与外界进行信号传输。
[0015]基于第二方面，在一些实施例中，外部电信号通过所述连接器进入所述PCB电路板，所述MEMS惯性芯片通过所述键合丝和所述键合结构接收到所述电信号后，进行数据测量，以及将测量的数据通过键合丝、所述键合结构和所述PCB电路板传回所述连接器。
[0016]基于第二方面，在一些实施例中，所述壳体上设有第一通孔、第二通孔、第三通孔和凹口；所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔呈三角形分布在所述壳体上，所述凹口位于所述第一通孔和所述第二通孔之间；所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔用于将所述壳体固定在工装上；所述第三通孔还用于在所述壳体与所述壳盖配合时起定位作用。
[0017]基于第二方面，在一些实施例中，所述PCB电路板侧边有凸块，所述凸块与所述凹口适配。
[0018]基于第二方面，在一些实施例中，所述连接器通过锡膏粘接在所述凸块上。
[0019]基于第二方面，在一些实施例中，其特征在于，所述凹槽的尺寸大于所述MEMS惯性芯片的尺寸，所述凹槽的厚度大于所述MEMS惯性芯片的厚度。
[0020]基于第二方面，在一些实施例中，所述壳体和所述壳盖的材料为不锈钢。
[0021]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例，通过产品安装条的可扩展设计，MEMS惯性芯片通过硅橡胶粘接在PCB电路板的凹槽内，并采用了键合工艺，能够避免热应力和水汽应力；热膨胀产生的应力可以通过硅橡胶衰减膨胀应力，振动冲击时可以将振动能量衰减，从而提高MEMS惯性芯片的精度。
[0022]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。
[0024]图1是本申请一实施例提供的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳的爆炸图；图2是本申请一实施例提供的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳的主视图；图3是本申请一实施例提供的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳的正视图；图4是本申请一实施例提供的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳的左视图；图5是本申请一实施例提供的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳的俯视图；图6是本申请一实施例提供的去掉壳盖的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳的结构示意图；图7是本申请一实施例提供的PCB电路板的结构示意图。
具体实施方式
[0025]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
[0026]应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0027]还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0028]如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法，其特征在于，包括：采用键合工艺将MEMS惯性芯片与PCB电路板连接；采用硅橡胶将所述MEMS惯性芯片粘接在所述PCB电路板的凹槽内；所述硅橡胶用于吸收振动能量。2.如权利要求1所述的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法，其特征在于，所述粘接在所述PCB电路板的凹槽内的所述硅橡胶的热膨胀系数与所述解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳的热膨胀系数相同或相近。3.如权利要求1所述的解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配方法，其特征在于，还包括：在壳体和PCB电路板中间设置所述硅橡胶，进行应力缓冲；其中，所述硅橡胶固化温度为85℃。4.一种解决MEMS惯性芯片焊接应力的装配外壳，其特征在于，包括：壳体、壳盖、PCB电路板和连接器；所述壳体和所述壳盖，用于将所述PCB电路板、MEMS惯性芯片和所述连接器封装在一起；所述PCB电路板，设置于所述壳体底面，且所述PCB电路板中部开设有凹槽；所述凹槽四周设有键合结构；所述MEMS惯性芯片，设置于所述凹槽内，并通过硅橡胶粘接在所述凹槽的底部和四周；其中，所述MEMS惯性芯片和所述PCB电路板通过键合丝键合；所述连接器，设置于所述PCB电路板上，用于与外界进行信号传输。5.如权利要求4所述的解决MEMS惯性芯片焊接应...

【专利技术属性】
技术研发人员：付迪，祝铭，张永胜，刘冠东，杨凤霞，
申请(专利权)人：河北美泰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：