CN112689431A - 一种三轴向mems芯片装配装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三轴向MEMS芯片装配装置，包括：底座组件；三轴向MEMS芯片电路组件，设置在所述底座组件上，用于固定MEMS芯片，其中，所述底座组件设有底座和销钉，所述底座上设有与所述一拖三柔性电路板对应的凹槽，所述三轴向MEMS芯片电路组件包括一拖三柔性电路板。本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，在保证装配精度的条件下，装配精度由定位台阶铜销加焊接决定，焊接连接方式提高了连接的可靠性，将MEMS芯片倒焊在电路板并嵌入底座结构台阶内槽，装配精度均由工具保证，一致性高、环境适应性好。
Description
技术领域
本发明属于结构设计领域，具体涉及一种三轴向MEMS芯片装配装置。
背景技术
近些年，航空领域如发动机上结构健康监测用加速度传感器，由于使用环境温度高，一般选用压电式加速度传感器。而对于飞机的货舱或座舱等使用环境温度，MEMS加速度传感器便有了其重量、体积和数字化的优势。国外一些传统的MEMS加速度传感器采用将陶瓷封装的MEMS加速度芯片外壳、三轴数据处理MCU外壳的顶盖用环氧树脂粘贴在金属结构壁面上，但是此类结构除了耐环境振动量级，频响受结构设计限制外，胶接连接方式使得使用温度与寿命也受到一定的限制。而且在胶粘装配过程中三轴向MEMS器件的正交布置对于操作者的技能要求较高。
传统的MEMS加速度芯片靠环氧树脂将芯片外壳顶盖与基座粘接，无机械连接固定处，虽然胶粘能解决体积问题，但由于重力或手工操作容易产生漏胶、气泡或者位移，结构强度由胶合粘接力决定，易影响芯片的频响范围，而且胶的连接方式容易在长期的温度循环中降低使用寿命和可靠性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种三轴向MEMS芯片装配装置，用于提高三轴向MEMS器件的耐振动量级、频响、长期使用的寿命可靠性及装配可操作性具有非常重要的工程应用价值和意义。解决了MEMS器件芯片紧凑机械固定连接方法，并通过MEMS芯片倒焊在电路板并嵌入底座结构台阶内槽及台阶铜销接方式实现焊接可拆卸、结构强度高、频响范围宽、结构紧凑。
本发明提供了一种三轴向MEMS芯片装配装置，包括：
底座组件；
三轴向MEMS芯片电路组件，设置在所述底座组件上，用于固定MEMS芯片，
其中，所述底座组件设有底座和销钉，所述底座上设有与所述一拖三柔性电路板对应的凹槽，
所述三轴向MEMS芯片电路组件包括一拖三柔性电路板。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述底座设有两个安装耳，所述底座的中心和安装耳处设有安装孔。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述销钉为铜销，所述铜销为台阶销。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述一拖三柔性电路板上通过焊盘焊接固定3件MEMS芯片。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述一拖三柔性电路板上设有用于处理MEMS芯片所得到的信息的MCU信号处理模块。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述MCU信号处理模块和所述MEMS芯片分别布置在一拖三柔性电路板的两面。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述一拖三柔性线路板上设有用于相对远距离或复杂环境下的电源通信接口板。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述电源通讯接口板与一拖三柔性线路板通过支柱焊接固定。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，一拖三柔性线路板所包围形成的空腔内填充有环氧树脂。
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，还具有这样的特征，所述装置通过电路将外壳结构的地线通过产品插座输出与产品电缆屏蔽分离。
有益效果
本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置，在保证装配精度的条件下，装配精度由定位台阶铜销加焊接决定，焊接连接方式提高了连接的可靠性，将MEMS芯片倒焊在电路板并嵌入底座结构台阶内槽，装配精度均由工具保证，一致性高、环境适应性好。
附图说明
图1为本发明所提供的三轴向MEMS芯片装配装置的剖面图；
图2为本发明实施例所提供的底座组件的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的三轴向MEMS芯片电路组件的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的底座的结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的台阶铜销的结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的支柱的结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的一拖三柔性线路板的结构示意图；
图8为本发明实施例所提供的电源通讯接口板的结构示意图；
图9为本发明实施例所提供的三轴向芯片装配装置的装配图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
如图1-9所示，本实施例提供了一种三轴向MEMS芯片装配装置，包括：底座1；底座组件；三轴向MEMS芯片电路组件，设置在所述底座组件上，用于固定MEMS芯片，其中，所述底座组件设有底座1和销钉2，所述底座1上设有与所述一拖三柔性电路板4对应的凹槽，所述三轴向MEMS芯片电路组件包括一拖三柔性电路板4。凹槽用于与一拖三柔性电路板4相配合。
在上述实施例中，一拖三柔性电路板4通过过盈配合销接在底座1上的销钉2焊接，结构刚度大，强度高，通过高温焊锡能使产品工作在较高温度。一拖三柔性电路板4与底座焊接和销接结构，频响范围宽，能充分展现芯片的频响。所有器件连接均为焊接或销接，无胶结，结构耐温度稳定好，寿命长。
在部分实施例中，所述底座1设有两个安装耳，所述底座1的中心和安装耳处设有安装孔。底座1为铝合金或钛合金结构件，为底面螺纹孔加两边安装耳内螺纹机械接口，铝合金材料可以打钢丝螺套提高螺纹结构强度，可以根据需要删减两边安装耳，底座1中心安装座四面台阶槽，便于嵌入MEMS芯片器件，第四个槽是用于减重设计。MEMS芯片3倒焊在一拖三柔性电路板4上并嵌入底座1结构台阶内槽，结构简单紧凑，重量轻。底座1机械连接方式既减轻了重量又拓展了安装方式。
在部分实施例中，所述销钉为铜销，所述铜销2为台阶销。台阶销的设计，通过过盈配合打进底座1至与底座1面齐平。打销作用力作用于台阶销台阶面上，防止销端部变形，并且可以提高一拖三柔性电路板4与底座1贴合。台阶铜销2销接结构可以让MEMS芯片3电路引入外壳结构地线，或引入双层屏蔽后将内层屏蔽接外壳结构地线，实现高抗干扰能力。所有器件均为装配式结构，无胶结处，装配一致性高。
在部分实施例中，所述一拖三柔性电路板4上通过焊盘焊接固定3件MEMS芯片3。一拖三柔性电路板4上设有用于处理MEMS芯片3所得到的信息的MCU信号处理模块。所述MCU信号处理模块和所述MEMS芯片3分别布置在一拖三柔性电路板4的两面。一拖三柔性线路板4上设有用于相对远距离或复杂环境下的电源通信接口板5。所述电源通讯接口板5与一拖三柔性线路板4通过支柱6焊接固定。MEMS芯片3为倒装并嵌入底座1台阶内槽，MUC信号处理模块器件可根据需要进行正装或倒装焊接，电源通讯接口板5通过支柱6与一拖三柔性线路板4焊接固定，形成三轴向MEMS芯片电路组件。MEMS芯片电路组件焊接连接，可拆卸，可维修性高。
在部分实施例中，一拖三柔性线路板4所包围形成的空腔内填充有环氧树脂。装置通过电路将外壳结构的地线通过产品插座输出与产品电缆屏蔽分离。根据三轴向测量矢量方向要求，将三轴向MEMS芯片电路组件，装配在底座1的台阶铜销2上并贴平焊接固定，并根据需要在三轴向的MEMS芯片3空腔内填充环氧树脂等进一步固定，最后喷上三防漆提高三防能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，包括：
底座组件；
三轴向MEMS芯片电路组件，设置在所述底座组件上，用于固定MEMS芯片，
其中，所述底座组件设有底座和销钉，所述底座上设有与所述一拖三柔性电路板对应的凹槽，
所述三轴向MEMS芯片电路组件包括一拖三柔性电路板。
2.根据权利要求1所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述底座设有两个安装耳，所述底座的中心和安装耳处设有安装孔。
3.根据权利要求1所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述销钉为铜销，所述铜销为台阶销。
4.根据权利要求1所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述一拖三柔性电路板上通过焊盘焊接固定3件MEMS芯片。
5.根据权利要求1所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述一拖三柔性电路板上设有用于处理MEMS芯片所得到的信息的MCU信号处理模块。
6.根据权利要求5所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述MCU信号处理模块和所述MEMS芯片分别布置在一拖三柔性电路板的两面。
7.根据权利要求1所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述一拖三柔性线路板上设有用于相对远距离或复杂环境下的电源通信接口板。
8.根据权利要求7所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述电源通讯接口板与一拖三柔性线路板通过支柱焊接固定。
9.根据权利要求1所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，一拖三柔性线路板所包围形成的空腔内填充有环氧树脂。
10.根据权利要求1所述的三轴向MEMS芯片装配装置，其特征在于，所述装置通过电路将外壳结构的地线通过产品插座输出与产品电缆屏蔽分离。
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