【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硅基mems传感器，特别涉及一种兼容动静态的本征数字压力传感器及其制作方法。
技术介绍
1、为了避免被测压力介质和环境污损、劣化敏感部件的特性，常规硅基压力传感器敏感芯片与介质和环境的气密性隔离，采用粘接固片、引线键合、充液铠装的封装方法。这类隔离封装会使传感器体积尺度和重量比敏感芯片尺度和重量大数倍，加上填充液体固有的黏滞和惯性、粘接剂力学特性和弓形引线可动性的耦合作用，使硅基传感器的高固有频率和耐压抗振鲁棒性明显退化，限制高准确度和高稳定性的硅谐振压力传感器动态压力测量适用。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种兼容动静态的本征数字压力传感器及其制作方法，硅差频谐振压力型的敏感芯片最大平面尺寸为个位毫米量级，采用无可动引线、无填充液体、无粘接介质的全固体的微机械倒置封装工艺，将敏感芯片气密刚性封装在传感器铠装管座上，封装面积占比极限接近一，铠装管座主体材料为比重轻的绝缘玻璃，封装后的传感器具备特征体积微型化、重量轻质化、固有频率高的优势，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种兼容动静态的本征数字压力传感器，包括敏感芯片、玻璃衬片和铠装柱形管座，所述敏感芯片的正面上设置与玻璃衬片静电键合的反向封接周边围堤和扩散硅焊盘，所述反向封接周边围堤的围堤闭合围绕敏感芯片表面和扩散硅焊盘周边，且扩散硅焊盘设置于反向封接周边围堤与芯片感压膜片之间，所述扩散硅焊盘上以两组和八组的点位分别设置有
4、进一步地，所述差频谐振器的尺寸小于多金属膜叠层焊盘的尺寸，且差频谐振器与多金属膜叠层焊盘的圆心上下重合。
5、进一步地，所述玻璃衬片的热胀冷缩系数与硅质相匹配，所述玻璃衬片的对角线长度大于感压膜片对角线延至位于自身角端的差频谐振器的外侧长度，且玻璃衬片的通孔与扩散硅焊盘和管座合金外壳的圆心重合。
6、进一步地，所述玻璃衬片与敏感芯片、反向封接周边围堤和扩散硅焊盘的表面抛光期间依靠正、负静电荷间的引力使玻璃与硅接触表面形成无介质层的、刚性气密的静电封接界面。
7、进一步地，所述玻璃衬片的矩形沉槽与感压膜片的中心重叠，且矩形沉槽的深度大于差频谐振器的台阶高度。
8、进一步地，所述电极插针与敏感芯片的多金属膜叠层焊盘实现欧姆接时被凝固的导电微粉嵌埋固定。
9、进一步地，所述铠装柱形管座的管座合金外壳为耐热合金壳体，且铠装柱形管座的玻璃柱体为绝缘玻璃体。
10、进一步地，包括制作方法如下：
11、s1、硅差频谐振压力敏感芯片制备：
12、①硅平面工艺制备差频谐振器、振子互联引线和焊盘平面结构图形和电学特性；
13、②干法刻蚀制作差频谐振器的凹腔、工字梁振子和凹腔封盖结构；
14、③高温真空熔融键合差频谐振器凹腔封盖；
15、④湿法腐蚀芯片衬底硅，制作感感压膜片结构；
16、⑤衬底玻璃带沉槽的表面与敏感芯片正面真空静电封接，在芯片周边和叠层焊盘外的扩散硅区域制作气密刚性封接的反向封接周边围堤。
17、s2、无可动引线、无填充液体、无粘接剂的全固体倒置铠装敏感芯片制备：
18、①玻璃预成型片放置在敏感芯片反向静电封接后的衬底玻璃上，调整八个通孔圆心上下一一对准；
19、②将导电微粉或浆料等量填充进八个通孔中，填充高度表面与玻璃预成型片平面齐平；
20、③将铠装管座八根电极插针倒扣并行插入导电微粉或浆料里；
21、④真空加热至玻璃预成型片或粉料和导电微粉或浆料都充分熔化的熔点温度后降温热处理，实现硅差频谐振压力敏感芯片在铠装管座上倒置刚性气密固定和共晶欧姆接触电连接。
22、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
23、本专利技术的兼容动/静态的本征数字压力传感器采用无可动引线、无填充液体、无粘接介质的全固体反封倒置铠装工艺封装硅差频谐振压力敏感芯片，所有部件材质均为固体，且比重轻的固体为主，消除液体阻尼和改善体积重量的制约影响，传感器固有频率延续硅质敏感芯片固有频率高的优势，充分适用动态且兼容静态压力测量；
24、传感器采用反向封接玻璃和倒置固片结构的封装敏感芯片，圆心重叠的芯片焊盘与管座电极通过导电微分或浆料共晶相互欧姆连接，封装面积最大限度地等比芯片面积，使铠装传感器尺度小型化趋近极限，适用原位或亚原位压力测量；
25、传感器内无可移动或抖动的引线、液体构件，抗冲击振动的可靠性显著增长；
26、传感器内各气密性封接界面均由热应力相匹配的固体相互构成，密封界面的杨氏模量或刚度大于固体本体，消除胶或粘接剂密封带来的蠕变、气密鲁棒性劣化、应力失配等隐患，传感器性能延续硅谐振敏感芯片的本征数字优势。
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1.一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：包括包括敏感芯片(1)、玻璃衬片(2)和铠装柱形管座(3)，所述敏感芯片(1)的正面上设置与玻璃衬片(2)静电键合的反向封接周边围堤(105)和扩散硅焊盘(103)，所述反向封接周边围堤(105)的围堤闭合围绕敏感芯片(1)表面和扩散硅焊盘(103)周边，且扩散硅焊盘(103)设置于反向封接周边围堤(105)与芯片感压膜片(102)之间，所述扩散硅焊盘(103)上以两组和八组的点位分别设置有差频谐振器(101)以及与外部电连接的多金属膜叠层焊盘(104)，所述玻璃衬片(2)与反向封接周边围堤(105)和扩散硅焊盘(103)封接的表面上设置矩形沉槽(201)，且矩形沉槽(201)外的玻璃衬片(2)表面以八组点位设置与扩散硅焊盘(103)圆心重合的通孔(202)，所述铠装柱形管座(3)的外壳为管座合金外壳(301)，且管座合金外壳(301)内有固支倒置在敏感芯片(1)处的玻璃柱体(302)，且玻璃柱体(302)内气密密封轴向贯穿导电的电极插针(303)，所述玻璃衬片(2)另一面与玻璃柱体(302)上端面之间加入有热熔融的玻璃预成型片
2.根据权利要求1所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：所述差频谐振器(101)的尺寸小于多金属膜叠层焊盘(104)的尺寸，且差频谐振器(101)与多金属膜叠层焊盘(104)的圆心上下重合。
3.根据权利要求1所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：所述玻璃衬片(2)的热胀冷缩系数与硅质相匹配，所述玻璃衬片(2)的对角线长度大于感压膜片(102)对角线延至位于自身角端的差频谐振器(101)的外侧长度，且玻璃衬片(2)的通孔(202)与扩散硅焊盘(103)和管座合金外壳(301)的圆心重合。
4.根据权利要求3所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：所述玻璃衬片(2)与敏感芯片(1)、反向封接周边围堤(105)和扩散硅焊盘(103)的表面抛光期间依靠正、负静电荷间的引力使玻璃与硅接触表面形成无介质层的、刚性气密的静电封接界面(203)。
5.根据权利要求3所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：所述玻璃衬片(2)的矩形沉槽(201)与感压膜片(102)的中心重叠，且矩形沉槽(201)的深度大于差频谐振器(101)的台阶高度。
6.根据权利要求1所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：所述电极插针(303)与敏感芯片(1)的多金属膜叠层焊盘(104)实现欧姆接时被凝固的导电微粉(305)嵌埋固定。
7.根据权利要求1所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：所述铠装柱形管座(3)的管座合金外壳(301)为耐热合金壳体，且铠装柱形管座(3)的玻璃柱体(302)为绝缘玻璃体。
8.根据权利要求1-7所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：包括制作方法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：包括包括敏感芯片(1)、玻璃衬片(2)和铠装柱形管座(3)，所述敏感芯片(1)的正面上设置与玻璃衬片(2)静电键合的反向封接周边围堤(105)和扩散硅焊盘(103)，所述反向封接周边围堤(105)的围堤闭合围绕敏感芯片(1)表面和扩散硅焊盘(103)周边，且扩散硅焊盘(103)设置于反向封接周边围堤(105)与芯片感压膜片(102)之间，所述扩散硅焊盘(103)上以两组和八组的点位分别设置有差频谐振器(101)以及与外部电连接的多金属膜叠层焊盘(104)，所述玻璃衬片(2)与反向封接周边围堤(105)和扩散硅焊盘(103)封接的表面上设置矩形沉槽(201)，且矩形沉槽(201)外的玻璃衬片(2)表面以八组点位设置与扩散硅焊盘(103)圆心重合的通孔(202)，所述铠装柱形管座(3)的外壳为管座合金外壳(301)，且管座合金外壳(301)内有固支倒置在敏感芯片(1)处的玻璃柱体(302)，且玻璃柱体(302)内气密密封轴向贯穿导电的电极插针(303)，所述玻璃衬片(2)另一面与玻璃柱体(302)上端面之间加入有热熔融的玻璃预成型片(304)，且玻璃预成型片(304)熔化后分别与玻璃衬片(2)和玻璃柱体(302)形成玻璃熔融封接界面(306)，所述电极插针(303)插入填有导电微粉(305)的通孔(202)与多金属膜叠层焊盘(104)进行欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的一种兼容动静态的本征数字压力传感器，其特征在于：所述差频谐振器(101)的尺寸小于多金属膜叠层焊盘(104)的尺寸，且差频谐振器(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈信琦，程足捷，韩冰冰，白杨，任建坤，
申请(专利权)人：朝阳微电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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