本技術涉及微機電,具體涉及一種mems傳感器芯片結(jié)構。
背景技術:
1、微電子機械系統(tǒng)(micro?electro?mechanical?system),簡稱mems,是在微電子技術基礎上發(fā)展起來的集微型機械、微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理、智能控制于一體的一項新興科學技術。其中,mems慣性傳感器包括加速度傳感器、角速度傳感器、imu慣性測量單元、姿態(tài)航向參考系統(tǒng)等。在芯片制造中,電路是非常重要的一部分,所有的芯片都是通過電信號來進行控制和操作的,電路則是將這些信號傳輸?shù)叫酒瑑?nèi)部或外部,同時,電路也可以將電力傳輸?shù)叫酒瑑?nèi)部,為芯片提供電力支持;在芯片內(nèi)部,電路將同種材料或者不同材料的元器件通過電信號連接在一起,形成電路網(wǎng),電路網(wǎng)縱橫交錯,四通八達,最終形成了一張極其復雜的電子交通信息網(wǎng),一個芯片中包含幾十層結(jié)構,就像密集交織的高速公路,供多個信號快速傳輸。
2、傳統(tǒng)技術中僅采用銅電路在芯片內(nèi)部傳遞電信號,幾十層銅電路在芯片內(nèi)部交錯分布占據(jù)大量的內(nèi)部空間,使得芯片的厚度壓縮問題難以突破。
技術實現(xiàn)思路
1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點,本實用新型的目的在于提供一種mems傳感器芯片結(jié)構,用于解決現(xiàn)有技術中僅采用銅電路在芯片內(nèi)部傳遞電信號占據(jù)空間大的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的,本實用新型提供一種mems傳感器芯片結(jié)構,包括襯底、設于襯底上的慣性敏感模塊、設于襯底和慣性敏感模塊中構成電性互聯(lián)的信號傳輸網(wǎng),以及配合襯底封裝的蓋板;
3、所述信號傳輸網(wǎng)包括自下而上依次分布的石墨烯電路層、第一石墨烯復合材料電路層、第二石墨烯復合材料電路層、金屬電路層;
4、所述石墨烯電路層由石墨烯材料制成,石墨烯電路層的厚度為5-10納米;
5、所述第一石墨烯復合材料電路層由石墨烯摻氯化鐵制成,第一石墨烯復合材料電路層的厚度為10-12納米;
6、所述第二石墨烯復合材料電路層由石墨烯摻銅材料制成,第二石墨烯復合材料電路層的厚度為12-15納米;
7、所述金屬電路層由銅材料制成,金屬電路層的厚度為12-15納米。
8、于本實用新型的一實施例中,所述石墨烯電路層、第一石墨烯復合材料電路層、第二石墨烯復合材料電路層、金屬電路層的厚度自上而下依次遞增。
9、于本實用新型的一實施例中,所述石墨烯電路層、第一石墨烯復合材料電路層、第二石墨烯復合材料電路層、金屬電路層中均包括至少20根信號線路,單根所述信號線路的外側(cè)周向包覆有絕緣層。
10、于本實用新型的一實施例中,所述絕緣層采用氧化硅或高介電常數(shù)材料制成,用于隔離不同電路層。
11、于本實用新型的一實施例中,在所述襯底上的邊緣區(qū)域設有支持柱,蓋板封裝于支持柱的上端。
12、于本實用新型的一實施例中,在所述襯底上的中間區(qū)域設有錨柱,錨柱支撐在石墨烯電路層的下端。
13、于本實用新型的一實施例中,所述襯底和蓋板均由硅材料制成。
14、于本實用新型的一實施例中,所述慣性敏感模塊包括加速度計單元、陀螺儀單元、壓力傳感器單元、磁傳感器單元功能零件的一種或者幾種。
15、如上所述,本實用新型的mems傳感器芯片結(jié)構,具有以下有益效果:
16、本實用新型通過將信號傳輸網(wǎng)在襯底與蓋板之間分層次設置,并采用石墨烯、氯化鐵、金屬共同作為導電材料構建電路,保證信號傳輸?shù)耐瑫r電路層整體的厚度被壓縮,進而壓縮mems傳感器芯片的厚度,更薄的mems傳感器芯片可以減少設備的整體厚度,降低功耗并實現(xiàn)更高的響應速度和精度,提高mems傳感器芯片的使用性能,這對于需要高度集成化和輕量化的應用場景尤為重要;通過設置支持柱和錨柱,支持柱能夠在襯底與蓋板之間支撐形成裝配空間,防止蓋板壓觸損傷慣性敏感模塊和信號傳輸網(wǎng);錨柱能夠在信號傳輸網(wǎng)的下端形成支撐,以彌補石墨烯材料作為電路的強度問題,提高信號傳輸網(wǎng)的使用性能。
1.一種mems傳感器芯片結(jié)構,包括襯底、設于襯底上的慣性敏感模塊、設于襯底和慣性敏感模塊中構成電性互聯(lián)的信號傳輸網(wǎng),以及配合襯底封裝的蓋板;
2.根據(jù)權利要求1所述的mems傳感器芯片結(jié)構,其特征在于:所述石墨烯電路層、第一石墨烯復合材料電路層、第二石墨烯復合材料電路層、金屬電路層的厚度自上而下依次遞增。
3.根據(jù)權利要求1所述的mems傳感器芯片結(jié)構,其特征在于:所述石墨烯電路層、第一石墨烯復合材料電路層、第二石墨烯復合材料電路層、金屬電路層中均包括至少20根信號線路,單根所述信號線路的外側(cè)周向包覆有絕緣層。
4.根據(jù)權利要求3所述的mems傳感器芯片結(jié)構,其特征在于:所述絕緣層采用氧化硅或高介電常數(shù)材料制成,用于隔離不同電路層。
5.根據(jù)權利要求1所述的mems傳感器芯片結(jié)構,其特征在于:在所述襯底上的邊緣區(qū)域設有支持柱,蓋板封裝于支持柱的上端。
6.根據(jù)權利要求5所述的mems傳感器芯片結(jié)構,其特征在于:在所述襯底上的中間區(qū)域設有錨柱,錨柱支撐在石墨烯電路層的下端。
7.根據(jù)權利要求6所述的mems傳感器芯片結(jié)構,其特征在于:所述襯底和蓋板均由硅材料制成。
8.根據(jù)權利要求1所述的mems傳感器芯片結(jié)構,其特征在于:所述慣性敏感模塊包括加速度計單元、陀螺儀單元、壓力傳感器單元、磁傳感器單元功能零件的一種或者幾種。