本申請(qǐng)屬于mems，尤其涉及一種表面貼裝imu及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)階段，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，慣性測(cè)量單元(inertial?measurement?unit，imu)作為其核心器件之一，可以在汽車行駛的過程中，采集到車輛的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，imu由陀螺儀和加速度計(jì)組成，陀螺儀采集車輛的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，加速度計(jì)檢測(cè)車輛的線性運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)一步推算出車輛的位移、姿態(tài)和速度，便于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)車輛的路徑與行為進(jìn)行規(guī)劃。

2、現(xiàn)階段常見的imu通常由微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical?system，mems)慣性芯片、pcb板和殼體組成，將mems慣性芯片焊接在pcb板上，通過pcb的單片機(jī)、晶振等元器件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后裝在殼體中，后續(xù)通過連接線纜，將imu安裝在汽車上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中。而imu需要滿足小體積、高精度、低功耗的要求，減輕車載電源的負(fù)擔(dān)，并提高整車的集成度。但是imu的體積一般較大，通過接口連接時(shí)，存在失效的風(fēng)險(xiǎn)，隨著產(chǎn)品老化，會(huì)導(dǎo)致imu失效。-imu的精度主要取決于mems慣性芯片，mems慣性芯片可以測(cè)量角速度與加速度，但是精度較低，需要通過mcu標(biāo)定來得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。但是傳統(tǒng)的焊接工藝會(huì)使芯片存在機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力，使imu產(chǎn)生零位漂移、噪聲異常等情況，導(dǎo)致產(chǎn)品精度無法滿足自動(dòng)駕駛需求。可以通過增加mems慣性芯片的數(shù)量、優(yōu)化算法來提高imu的精度，但是芯片的增加會(huì)使功耗增大，增加車載電源的負(fù)擔(dān)。使用數(shù)量較多的慣性芯片后，當(dāng)某一個(gè)芯片出現(xiàn)故障時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，增加自動(dòng)駕駛系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

3、因此，現(xiàn)階段的imu無法同時(shí)滿足上述小體積、高精度、低功耗的要求，減輕車載電源的負(fù)擔(dān)，并提高整車集成度要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種表面貼裝imu及其制備方法，能夠同時(shí)滿足小體積、高精度、低功耗的要求，減輕車載電源的負(fù)擔(dān)，并提高整車集成度的要求。

2、本申請(qǐng)是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種表面貼裝imu，包括印刷電路板組裝(printedcircuit?board?assembly，pcba)、陶瓷轉(zhuǎn)接板、mems慣性芯片和鐵氟龍蓋板；

4、陶瓷轉(zhuǎn)接板中設(shè)置有一個(gè)凹槽；凹槽的尺寸適用于mems慣性芯片；陶瓷轉(zhuǎn)接板的底部焊盤與陶瓷轉(zhuǎn)接板的頂部焊盤通過半孔連接；

5、mems慣性芯片設(shè)置在凹槽中，并通過絕緣金絲與陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合在一起；

6、陶瓷轉(zhuǎn)接板焊接在pcba的裝配表面；

7、鐵氟龍蓋板與pcba形成腔體，腔體放置有陶瓷轉(zhuǎn)接板和mems慣性芯片。

8、一實(shí)施例，表面貼裝imu還包括銅柱；

9、銅柱設(shè)置在凹槽的下方，穿過陶瓷轉(zhuǎn)接板與mems慣性芯片相連；銅柱接地。

10、一實(shí)施例，mems慣性芯片利用環(huán)氧膠粘接在凹槽中。

11、一實(shí)施例，陶瓷轉(zhuǎn)接板的成份為氧化鋁陶瓷；氧化鋁陶瓷與mems慣性芯片具有處于相同預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)。

12、一實(shí)施例，絕緣金絲的預(yù)設(shè)尺寸為10μm～50μm；絕緣金絲的外表面使用高溫硅橡膠保護(hù)。

13、一實(shí)施例，通過具有預(yù)設(shè)熔點(diǎn)的無鉛錫膏將與mems慣性芯片鍵合好的陶瓷轉(zhuǎn)接板焊接在pcba的裝配表面。

14、一實(shí)施例，表面貼裝imu還包括芯片蓋板；

15、芯片蓋板設(shè)置在腔體的內(nèi)部，并設(shè)置在陶瓷轉(zhuǎn)接板的上方，用于將mems慣性芯片封閉在陶瓷轉(zhuǎn)接板的凹槽中。

16、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N表面貼裝imu的制備方法，包括：

17、在陶瓷轉(zhuǎn)接板中設(shè)置一個(gè)凹槽；凹槽的尺寸適用于mems慣性芯片；陶瓷轉(zhuǎn)接板的底部焊盤與陶瓷轉(zhuǎn)接板的頂部焊盤通過半孔連接；

18、將mems慣性芯片設(shè)置在凹槽中，并通過絕緣金絲與陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合在一起；

19、將陶瓷轉(zhuǎn)接板焊接在pcba的裝配表面；

20、將鐵氟龍蓋板與pcba裝配在一起形成腔體，并將陶瓷轉(zhuǎn)接板和mems慣性芯片密封在腔體中。

21、一實(shí)施例，通過絕緣金絲與陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合在一起，包括：

22、確定mems慣性芯片與陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合時(shí)，絕緣金絲經(jīng)受的最大連續(xù)電流；

23、基于最大連續(xù)電流，確定絕緣金絲的初始尺寸范圍；

24、基于絕緣金絲的初始尺寸范圍，確定在初始尺寸范圍內(nèi)的各個(gè)尺寸的絕緣金絲的最大允許電流和熔斷電流；

25、基于各個(gè)尺寸的絕緣金絲的最大允許電流和熔斷電流，以及成本和極限應(yīng)力，對(duì)絕緣金絲的進(jìn)行仿真，確定絕緣金絲的預(yù)設(shè)尺寸；

26、利用具有預(yù)設(shè)尺寸的絕緣金絲，將mems慣性芯片與陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合在一起。

27、一實(shí)施例，表面貼裝imu的制備方法還包括：

28、在將陶瓷轉(zhuǎn)接板焊接在pcba的裝配表面之后，進(jìn)行全溫區(qū)的零偏標(biāo)定與交叉耦合標(biāo)定，并在mcu中燒錄標(biāo)定參數(shù)。

29、本申請(qǐng)實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：

30、本申請(qǐng)實(shí)施例，通過在陶瓷轉(zhuǎn)接板中設(shè)置有一個(gè)凹槽，凹槽的尺寸適用于mems慣性芯片，使得mems慣性芯片可以緊湊地設(shè)置在凹槽中，減少了額外的支撐結(jié)構(gòu)，從而減小了整體的體積。鐵氟龍蓋板與pcba形成腔體，將陶瓷轉(zhuǎn)接板和mems慣性芯片放置在腔體內(nèi)，不僅保護(hù)了內(nèi)部元件，還進(jìn)一步優(yōu)化了空間布局，減少了額外的防護(hù)結(jié)構(gòu)，有助于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小體積的設(shè)計(jì)目標(biāo)。pcba、陶瓷轉(zhuǎn)接板、mems慣性芯片和鐵氟龍蓋板等組件可以獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造，然后進(jìn)行組裝，這種模塊化設(shè)計(jì)不僅提高了生產(chǎn)效率，還便于與其他車載系統(tǒng)的集成，表面貼裝imu的小體積設(shè)計(jì)，可以更容易地集成到車輛的各個(gè)系統(tǒng)中，如底盤系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等，進(jìn)一步提升了整車的集成度。

31、mems慣性芯片通過絕緣金絲與陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合在一起，保證金絲出現(xiàn)異常時(shí)，不會(huì)引起短路等風(fēng)險(xiǎn)，保證自動(dòng)駕駛過程中的安全性，同時(shí)通過金絲的絕緣層，減少外界電磁場(chǎng)對(duì)金絲傳輸信號(hào)的干擾，確保mems慣性芯片與陶瓷轉(zhuǎn)接板之間的穩(wěn)定連接，減少振動(dòng)和噪聲對(duì)測(cè)量精度的影響，進(jìn)一步提高imu的精度。相較于傳統(tǒng)的慣性測(cè)量單元，mems技術(shù)可以顯著降低功耗，從而減輕車載電源的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)車載電源的使用壽命。陶瓷轉(zhuǎn)接板具有良好的導(dǎo)熱性能，可以有效地將mems慣性芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到pcba上，避免局部過熱，降低功耗損耗，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低功耗的目標(biāo)。高精度的imu可以提供更準(zhǔn)確的車輛運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，有助于優(yōu)化車輛的控制策略和能量管理，提高車輛的整體能效。

32、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本說明書。

技術(shù)特征：

1.一種表面貼裝imu，其特征在于，包括pcba、陶瓷轉(zhuǎn)接板、mems慣性芯片和鐵氟龍蓋板；

2.如權(quán)利要求1所述的表面貼裝imu，其特征在于，還包括銅柱；

3.如權(quán)利要求1所述的表面貼裝imu，其特征在于，所述mems慣性芯片利用環(huán)氧膠粘接在所述凹槽中。

4.如權(quán)利要求1所述的表面貼裝imu，其特征在于，所述陶瓷轉(zhuǎn)接板的成份為氧化鋁陶瓷；所述氧化鋁陶瓷與所述mems慣性芯片具有處于相同預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的表面貼裝imu，其特征在于，所述絕緣金絲的預(yù)設(shè)尺寸為10μm～50μm；所述絕緣金絲的外表面使用高溫硅橡膠保護(hù)。

6.如權(quán)利要求1所述的表面貼裝imu，其特征在于，通過具有預(yù)設(shè)熔點(diǎn)的無鉛錫膏將與所述mems慣性芯片鍵合好的陶瓷轉(zhuǎn)接板焊接在所述pcba的裝配表面。

7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的表面貼裝imu，其特征在于，還包括芯片蓋板；

8.一種表面貼裝imu的制備方法，其特征在于，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的表面貼裝imu的制備方法，其特征在于，所述通過絕緣金絲與所述陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合在一起，包括：

10.如權(quán)利要求9所述的表面貼裝imu的制備方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)適用于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種表面貼裝IMU及其制備方法，表面貼裝IMU包括PCBA、陶瓷轉(zhuǎn)接板、MEMS慣性芯片和鐵氟龍蓋板；陶瓷轉(zhuǎn)接板中設(shè)置有一個(gè)凹槽；凹槽的尺寸適用于MEMS慣性芯片；陶瓷轉(zhuǎn)接板的底部焊盤與陶瓷轉(zhuǎn)接板的頂部焊盤通過半孔連接；MEMS慣性芯片設(shè)置在凹槽中，并通過絕緣金絲與陶瓷轉(zhuǎn)接板鍵合在一起；陶瓷轉(zhuǎn)接板焊接在PCBA的裝配表面；鐵氟龍蓋板與PCBA形成腔體，腔體放置有陶瓷轉(zhuǎn)接板和MEMS慣性芯片。本申請(qǐng)能夠同時(shí)滿足小體積、高精度、低功耗的要求，減輕車載電源的負(fù)擔(dān)，并提高整車集成度的要求。

技術(shù)研發(fā)人員：祝銘,張永勝,相旭,盧新艷,劉夢(mèng)濤,夏令,杜晨昊,李風(fēng)寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北美泰電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8