本项目具有应力隔离结构的横向敏感加速度传感器芯片,包括:传感器本体;应力隔离元件,应力隔离元件包括一对横向设置的隔离梁和设置于所述隔离梁之间的隔离框,所述隔离梁两端与所述传感器本体相连,所述隔离框通过连接部与所述隔离梁相连;敏感元件,敏感元件包括质量块和一对横向设置的挠性梁,所述挠性梁连接所述质量块和所述隔离框;压敏电阻,压敏电阻以所述质量块的中心为对称中心对称设置于所述质量块的两侧,且位于连接部的宽度范围内;设置于所述传感器本体上的金属焊盘,所述压敏电阻通过引线与所述金属焊盘相连。本发明的传感器芯片具有结构合理,封装工艺简单,稳定性高,便于大规模、低成本生产的特点。
1.具有应力隔离结构的横向敏感加速度传感器芯片,其特征在于,包括:
传感器本体,所述传感器本体中部设置通槽;
设置于所述传感器本体通槽内的应力隔离元件,所述应力隔离元件包括一对横向设置的隔离梁和设置于所述隔离梁之间的隔离框,所述隔离梁相互平行且分别位于所述隔离框宽度方向上的两侧,所述隔离梁两端与所述传感器本体相连,所述隔离框通过连接部与所述隔离梁相连,所述连接部宽度方向的中心线与隔离框宽度方向的中心线重合;
设置于所述隔离框内的敏感元件,所述敏感元件包括质量块和一对横向设置的挠性梁,所述挠性梁连接所述质量块和所述隔离框,所述质量块的横向中心线与所述挠性梁的横向中心线重合;
设置于所述质量块和所述隔离框之间的压敏电阻,所述压敏电阻以所述质量块的中心为对称中心对称设置于所述质量块的两侧,且位于连接部的宽度范围内;
设置于所述传感器本体上的金属焊盘,所述压敏电阻通过引线与所述金属焊盘相连。
具有应力隔离结构的横向敏感加速度传感器芯片的一种改进,所述质量块的厚度和所述隔离框、隔离梁的厚度相同,且比所述传感器本体的厚度小。
具有应力隔离结构的横向敏感加速度传感器芯片的一种改进,所述质量块的厚度和所述隔离框、隔离梁的厚度比所述传感器本体的厚度小5-10μm。
作为最早开发的硅微加速度传感器,压阻式加速度传感器具有结构简单、易集成、 功耗小、使用和维护简单等优点,适于大规模使用和广泛应用。然而,在加速度传感器研制和生产过程中,封装是MEMS传感器从芯片转变为可用器件的最后作业流程,为微芯片提供可靠的物理保护和电气接口。但封装在提供工作接口的同时,也向传感器系统带来了新的误差源,其中封装应力是最为典型的干扰源。当应用环境温度发生变化时,传感器中由封装热失配产生的应力可能会发生数倍的变化,严重影响影响传感器的零位和测试精度。然而, 为了减小封装应力的影响而对封装的工艺或技术进行再设计,往往只针对某一种传感器, 不具有广泛适用性,从而进一步增加了传感器封装的设计、实现成本。
具有如下创新点:
通过在传感器本体内设置应力隔离元件,将敏感元件设置于应力隔离元件中,通过隔离梁和隔离框阻止传感器芯片封装过程中干扰应力向压敏电阻和敏感元件传导,提高了传感器的测量精度和工作稳定性,降低了传感器芯片对封装工艺和材料的要求,简化了传感器芯片的封装工艺,降低了封装成本,从而该传感器芯片更适于进行低成本、大规模生产。本发明的传感器芯片具有结构合理,封装工艺简单,稳定性高,便于大规模、低成本生产的特点。
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