热膨胀系数匹配的MEMS封装结构的制作方法

本发明属于半导体，具体涉及一种热膨胀系数匹配的mems封装结构。

背景技术：

1、mems（micro electro mechanical systems，微机电系统）封装是mems研发过程的重要环节，决定了mems器件的可靠性以及成本，是mems器件小型化的关键。mems器件封装结构主要用于实现器件的固定、保护以及连接，以保证器件在外部环境作用下能保持正常工作状态，并满足安装、使用和可靠性要求。

2、现有mems器件封装结构通常包括外壳、安装基座等，不同的结构会采用不同的材料，例如外壳通常采用可伐合金，安装基座通常采用陶瓷材料，二者的材料不同，材料中原子的结合方式不同，因此当温度升高时，不同材料的原子振幅不同，也即热膨胀系数不同。

3、热膨胀系数不同在相互约束作用下易形成附加热应力和局部变形。该热失配不仅可能导致胶层、焊点或连接界面出现应力集中、开裂、脱粘及分层等可靠性问题，还会使应力进一步传递至mems器件敏感结构，引起零偏漂移等缺陷；在温度循环条件下，上述影响还可能进一步累积，导致器件长期稳定性下降，严重时甚至造成封装失效。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种热膨胀系数匹配的mems封装结构，旨在解决现有封装结构的材料不同，因热膨胀系数不同易引发可靠性问题，进而造成零偏漂移，长期累积还会引发封装失效的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种热膨胀系数匹配的mems封装结构，包括：

3、外壳，具有内腔；

4、安装基板，设于所述内腔内，所述安装基板固定于所述内腔的底壁；

5、热膨胀过渡层，设于所述安装基板与所述内腔的底壁之间；

6、mems器件，设于所述安装基板顶部，所述mems器件的底部设有与所述安装基板连接的连接结构。

7、在一种可能的实现方式中，所述热膨胀过渡层包括：

8、环形主体，固接于所述内腔的底壁；

9、支撑件，嵌入所述环形主体内，所述支撑件的顶端与所述环形主体的顶面平齐，且与所述安装基板的底部固定连接；

10、所述环形主体与所述支撑件的材料不同。

11、在一种可能的实现方式中，所述环形主体为橡胶材质，所述支撑件为金属材质或陶瓷材质。

12、在一种可能的实现方式中，所述环形主体的顶部设有凹槽，所述安装基板与所述凹槽卡接配合，所述支撑件位于所述凹槽的投影面积内。

13、在一种可能的实现方式中，所述热膨胀过渡层包括自下而上依次设置的金属层、橡胶层以及陶瓷层。

14、在一种可能的实现方式中，所述橡胶层上设有上下贯穿的通孔，所述通孔内用于填充连接胶。

15、在一种可能的实现方式中，所述外壳包括：

16、壳体，具有所述内腔，所述壳体的顶部设有开口；

17、封盖，可拆卸连接于所述开口处。

18、在一种可能的实现方式中，所述壳体的内壁突出设有定位肋，所述定位肋抵接于所述安装基板的外周。

19、在一种可能的实现方式中，所述定位肋具有导向槽，所述封盖的底端设有导柱，所述导柱与所述导向槽间隙配合。

20、在一种可能的实现方式中，所述连接结构包括多个间隔分布的橡胶柱，所述mems器件的底部设有定位块，所述定位块用于伸入相邻所述橡胶柱的间隔处。

21、本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，通过在外壳与安装基板之间设置热膨胀过渡层，可在两种不同材料之间建立热膨胀缓冲和过渡区域，避免温度变化时应力集中于单一连接界面，从而降低附加热应力。热膨胀过渡层能够吸收或分散由材料热膨胀系数差异引起的变形量，降低安装基板与外壳之间连接区域的局部应力峰值，因此有助于减小胶层、焊点或界面发生开裂、脱粘及分层的风险，提高封装连接可靠性。mems器件设置于安装基板顶部，且安装基板与外壳之间通过热膨胀过渡层隔开，使来自外壳的热机械应力在传递路径中得到衰减，有利于保护mems器件内部敏感结构，减小应力扰动。

22、连接结构还能够作为mems器件与安装基板之间的应力传递调节部位。当外壳、安装基板及mems器件在温度变化条件下产生不同程度的热膨胀或收缩时，连接结构能够对二者之间的相对位移和局部变形进行一定缓冲、吸收或分散，进而减小安装基板上的热应力直接传递至mems器件敏感结构的程度。

1.热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述热膨胀过渡层包括：

3.如权利要求2所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述环形主体为橡胶材质，所述支撑件为金属材质或陶瓷材质。

4.如权利要求2所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述环形主体的顶部设有凹槽，所述安装基板与所述凹槽卡接配合，所述支撑件位于所述凹槽的投影面积内。

5.如权利要求1所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述热膨胀过渡层包括自下而上依次设置的金属层、橡胶层以及陶瓷层。

6.如权利要求5所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述橡胶层上设有上下贯穿的通孔，所述通孔内用于填充连接胶。

7.如权利要求1所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述外壳包括：

8.如权利要求7所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述壳体的内壁突出设有定位肋，所述定位肋抵接于所述安装基板的外周。

9.如权利要求8所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述定位肋具有导向槽，所述封盖的底端设有导柱，所述导柱与所述导向槽间隙配合。

10.如权利要求1所述的热膨胀系数匹配的mems封装结构，其特征在于，所述连接结构包括多个间隔分布的橡胶柱，所述mems器件的底部设有定位块，所述定位块用于伸入相邻所述橡胶柱的间隔处。