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CN105668507A - Mems芯片的封装结构及封装方法 - Google Patents

Mems芯片的封装结构及封装方法 Download PDF

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Publication number
CN105668507A
CN105668507A CN201610046817.1A CN201610046817A CN105668507A CN 105668507 A CN105668507 A CN 105668507A CN 201610046817 A CN201610046817 A CN 201610046817A CN 105668507 A CN105668507 A CN 105668507A
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CN
China
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mems chip
wire
chip
lead
encapsulating structure
Prior art date
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Pending
Application number
CN201610046817.1A
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English (en)
Inventor
郭士超
周显良
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Institute of Geology and Geophysics of CAS
Original Assignee
Institute of Geology and Geophysics of CAS
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00301Connecting electric signal lines from the MEMS device with external electrical signal lines, e.g. through vias

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

本申请提供了一种MEMS芯片的封装结构及封装方法。一种MEMS芯片的封装结构,其特征在于,包括:外壳,用于放置所述MEMS芯片;引线,用于牵引所述MEMS芯片,使其悬浮在外壳内部,不与外壳接触。本申请提出了一种新的MEMS芯片的封装方法,用引线结构将MEMS芯片固定在封装结构内,使其悬空在封装结构内部,不与封装基板接触,从而彻底隔离封装所导致的应力,并因此受外部环境干扰较少,极大地改善了MEMS芯片整体性能。根据本发明的一个方面,通过对连接线的双重应用,将本来只用于电连接的金属引线或电缆同时用做机械牵引线,在实现了传感器或驱动器的固定的同时节约了成本。

Description

MEMS芯片的封装结构及封装方法
技术领域
本申请涉及元器件封装技术领域,尤其涉及一种MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem,微机电系统)芯片的封装结构及封装方法。
背景技术
MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem,微机电系统)是在传统集成电路技术上发展而来的一门新兴技术,通过制作微米尺度的机械结构来实现传感或驱动功能。由于其大小与常规的毫米或者厘米的功能模块之间存在很大的差异,因此需要通过封装来实现电信号在不同尺度的模块间的相互传递,在实现信号传输的过程中,封装本身要尽可能减小对MEMS芯片的影响,同时还要保护MEMS芯片不受外部环境干扰因素的影响。
传统的MEMS芯片的封装主要有:采用金属材料进行封装、采用陶瓷材料进行封装和采用塑料材料进行封装三种方式。其中,陶瓷封装由于其导热性能好,气密性好等优点被广泛使用。MEMS芯片的封装结构通常包括封装外壳、固定基座、将MEMS芯片固定在所述基座上的焊料或贴片胶以及盖层,通过将MEMS芯片焊接或粘贴在固定基座上实现传感器或驱动器的固定。但是不论采用何种封装材料,这种结构均存在一个很大的缺陷,即封装结构会不可避免的向MEMS芯片施加应力,极大地降低传感器或驱动器的性能,严重时甚至使其失效,具体阐述原因如下:
由于MEMS芯片器件的核心功能由其内部的微小可动部件来实现,因此封装时必须考虑封装引起的应力对传感器或驱动器的器件性能造成的影响。现在主流的MEMS芯片大多由硅材料制成,而传统的陶瓷封装方式中所采用的陶瓷多为氧化铝、氮化铝,该材料与MEMS芯片的材料(硅)的热膨胀系数差别较大,当封装时或封装后的器件温度发生变化时,不同材料的收缩或膨胀程度不同,由此产生的应力失配就会导致MEMS芯片的封装外壳以及MEMS芯片本身发生变形,进而影响MEMS芯片里面的微米尺度的机械结构性能,甚至直接导致MEMS芯片器件失效。此外,封装外壳与外界相连,亦有可能将一些不必要的外部环境干扰,例如,震荡、冲击和应力等传递到MEMS芯片之上。
因此需要找到一种新的封装方法来解决封装所带来的应力和外部环境干扰问题。
发明内容
本申请解决的技术问题之一是提供一种MEMS芯片的封装结构及封装方法,减小封装应力和外部环境干扰对MEMS芯片器件性能造成的影响。
根据本申请的一个方面,提供了一种MEMS芯片的封装结构,包括:
外壳,用于放置所述MEMS芯片;
引线,用于牵引所述MEMS芯片,使其悬浮在外壳内部,不与外壳接触。
根据本发明的其中一个方面,其中所述外壳包括基板和盖层,所述基板用于固定待封装的MEMS芯片,所述盖层和基板构成密封腔体,用于密封所述MEMS芯片。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述MEMS芯片与所述基板平行。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述引线为金属引线,用于实现MEMS芯片与外壳之间的电连接。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述金属引线的材料为金、铜、铝、钨中的一种或几种的组合,或包含上述一种或几种材料在内的金属合金。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述金属引线的直径为1~100μm。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述引线的数目大于等于两条;其中,所述引线的数目为偶数;其中,所述引线关于芯片对称分布。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述封装结构还包括:阻滞填充物,用于填充所述外壳与MEMS芯片之间的空隙。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述阻滞填充物为电绝缘物质;其中,所述阻滞填充物为可流动的凝胶类、油类。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述外壳上具有注油孔,用于向密封腔体内注入阻滞填充物。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述引线所能承受的最小力的和大于MEMS芯片的重力。
相应的,本发明还提供了一种MEMS芯片传感器或驱动器的封装方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.提供外壳,在所述外壳底部形成预固定装置;
b.将MEMS芯片固定在所述预固定装置上;
c.通过引线将MEMS芯片与所述外壳连接;
d.使所述预固定装置与MEMS芯片分离。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述外壳包括基板和盖层,所述基板用于固定待封装的MEMS芯片,所述盖层和基板构成密封腔体,用于密封所述MEMS芯片。
根据本发明的其中一个方面,其中,在步骤d之后还包括步骤e:
用盖层将所述MEMS芯片密封在所述外壳中。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述外壳上具有注油孔。
根据本发明的其中一个方面,其中,在步骤e之后还包括步骤f:
通过注油孔向所述密封腔体中填充阻滞填充物,用于填充所述外壳与MEMS芯片之间的空隙。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述阻滞填充物为电绝缘物质;其中,所述阻滞填充物为可流动的凝胶类、油类。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述MEMS芯片与所述基板平行。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述预固定装置为可失效粘结剂。
根据本发明的其中一个方面,其中,在步骤d中,使所述预固定装置与MEMS芯片分离的方法为使所述粘结剂失效。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述可失效粘结剂为丙烯酸脂胶、环氧胶或双面粘接膜。
根据本发明的其中一个方面,其中,在步骤d中,使所述预固定装置与MEMS芯片分离的方法为用紫外线照射、激光照射、化学试剂溶解和\或加热升温。
根据本发明的其中一个方面,其中,在步骤d中,使所述预固定装置与MEMS芯片分离的方法为去除所述预固定装置。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述引线为金属引线,用于实现MEMS芯片与外壳之间的电连接。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述金属引线的材料为金、铜、铝、钨中的一种或几种的组合,或包含上述一种或几种材料在内的金属合金。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述金属引线的直径为1~100μm。
根据本发明的其中一个方面,其中,所述金属引线的数目大于等于两条;所述引线的数目为偶数;其中,其特征在于,所述引线关于芯片对称分布。
根据本发明的其中一个方面,其中,在步骤c中,所有引线所能承受的最小力的和大于MEMS芯片的重力。
本申请提出了一种新的MEMS芯片的封装方法,用引线结构将MEMS芯片固定在封装结构内,使其悬空在封装结构内部,不与封装基板接触,从而彻底隔离封装所导致的应力,并因此受外部环境干扰较少,极大地改善了MEMS芯片整体性能。根据本发明的一个方面,通过对连接线的双重应用,将本来只用于电连接的金属引线或电缆同时用做机械牵引线,在实现了传感器或驱动器的固定的同时极大地简化了工艺,节约了成本。
本领域普通技术人员将了解,虽然下面的详细说明将参考图示实施例、附图进行,但本申请并不仅限于这些实施例。而是,本申请的范围是广泛的,且意在仅通过后附的权利要求限定本申请的范围。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1至图9是根据本申请一个实施例的MEMS芯片封装方法中,不同步骤中芯片的剖面图或俯视图;
图10至图17是根据本申请的另一个实施例的MEMS芯片封方法中,不同步骤中芯片的剖面图或俯视图;
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
根据本申请的一个方面,提供了一种MEMS芯片的封装结构,包括:外壳,用于放置所述MEMS芯片;引线,用于牵引所述MEMS芯片,使其悬浮在外壳内部,不与外壳接触。根据本发明的其中一个方面,其中,所述外壳包括基板和盖层,所述基板用于固定待封装的MEMS芯片,所述盖层和基板构成密封腔体,用于密封所述MEMS芯片。其中,所述MEMS芯片为包括压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、振荡器、麦克风、化学传感器、湿度传感器、磁传感器、射频滤波器、以及开关在内的芯片。
图9是根据本发明的一个实施例中的MEMS芯片13的封装结构的剖面示意图。所示MEMS芯片13的封装结构中,外壳由基板11和盖层15组成,所述基板11为一面开口的立方体结构,形成开口的腔体,所述MEMS芯片13位于所述开口腔体中央,且不与所述腔体相接触,通过引线18与外壳相连,并通过引线的牵引力使芯片悬浮在外壳中;其中,所述MEMS芯片与所述基板平行;所述盖层为平板结构,用于在将芯片固定在基板中之后,实现所述开口腔体的密封。其中,所述基板和盖层的材料可以为陶瓷,如氧化铝,氮化铝等;也可以为金属,优选的为可伐合金(即铁镍钴合金);还可以为其他材料,如塑料等。所述盖层的材料可以与基板相同,也可以和基板不相同。优选的,所述外壳上具有注油孔16,用于向密封腔体内注入阻滞填充物14。其中,所述注油孔16可以位于基板11的底部。
在其他实施例中,所述外壳可以为立方体结构或圆柱结构以及其他结构。外壳中具有与外部电路相连的接口和电路,用以实现MEMS芯片与外电路的电连接。所述外壳的内侧壁上设置有台阶块,台阶块的上表面有引线连接处,用于通过引线18连接MEMS芯片13。外壳的结构为本领域中的公知常识,在此不再赘述。
优选的,所述封装结构还包括:阻滞填充物14,用于填充所述外壳与MEMS芯片13之间的空隙;所述阻滞填充物为电绝缘物质;优选的,所述电绝缘物质为凝胶类、油类。
所述引线18用于固定并支撑所述MEMS芯片13,使其悬挂在外壳中央。所述引线18可以是每根个别的可发生形变的柔性导线,也可以是几根平行的柔性导线相连在一起的,如柔性电缆等。其中,所述引线的材料可以是绝缘材料,仅用于实现芯片的固定,也可以是导电材料,在固定芯片的同时实现芯片与外壳之间的电连接。
当引线选择导电材料时,由于芯片信号电连接需要的引线数目,和芯片固定需要的引线数目不一定是相同的,所以可以全部引线均同时用于芯片固定和电连接两个功能,也可以部分引线同时实现芯片固定和电连接两个功能,而其余引线只实现芯片固定的功能,具体的选择本领域技术人员可根据芯片的功能和结构而定,在以下叙述中将不特意区分这两种情况,均按照所有导电引线同时用于芯片固定和电连接两个功能来进行描述。
优选的,所述引线18为金属引线,用于实现MEMS芯片13与外壳之间的电连接;所述金属引线的材料为金、铜、铝、钨中的一种或几种的组合,或包含上述一种或几种材料在内的金属合金。所述引线所能承受的最小力的和大于MEMS芯片的重力,优选的,所有引线所能承受的最小力的和大于MEMS芯片的重力的1000倍。
优选的,所述金属引线的直径为1~100μm,其数目大于等于两条。更优选的,所述引线的数目为偶数,并且关于芯片对称分布。
图17是根据本发明的另一个实施例中的MEMS芯片23的封装结构的剖面示意图,该结构与图9中的结构区别在于组成外壳的基板和盖层的结构不同。图17所示的MEMS芯片23的封装结构中,外壳由基板21和盖层25组成,其中,所述基板为平板结构的支撑物,MEMS芯片23位于所述外壳中央,通过引线28与外壳相连,并通过引线28的牵引力使芯片悬浮在外壳中;所述MEMS芯片23与所述基板21平行。相比于图9中的空腔结构的基板11,所述平板结构的基板21使芯片封装中的各个步骤更易于操作,降低了操作难度。相应的,与平板结构的基板21相对的盖层25为一面开口的立方体结构,并与基板21共同构成密封芯片的腔体。其中,所述基板和盖层的材料可以为陶瓷,如氧化铝,氮化铝等,也可以为金属,优选的为可伐合金(即铁镍钴合金);所述盖层的材料可以与基板相同,也可以和基板不相同。优选的,所述外壳上具有注油孔26,用于向密封腔体内注入阻滞填充物24。
相应的,本发明还提供了一种MEMS芯片传感器或驱动器的封装方法。下面,将结合附图对所述封装方法进行详细描述。
首先,如图1所述,提供用于封装所述MEMS芯片13的外壳,所述外壳包括基板11和盖层15(图中未示出),所述基板11为一面开口的立方体结构,形成开口的腔体。在其他实施例中,所述外壳可以为立方体结构或圆柱结构以及其他结构。外壳中具有与外部电路相连的接口和电路,用以实现MEMS芯片13与外电路的电连接。外壳的结构为本领域中的公知常识,在此不再赘述。其中,所述基板和盖层的材料可以为陶瓷,如氧化铝,氮化铝等;也可以为金属,优选的为可伐合金(即铁镍钴合金);还可以为其他材料,如塑料等。所述盖层的材料可以与基板相同,也可以和基板不相同。具体的,在本实施例中,所述基板11包括底面和侧壁,其中,所述侧壁上具有用于固定引线18的台阶形结构。
接下来,如图2所示,在所述基板11底面上形成预固定装置12,并将所述MEMS芯片13固定在所述预固定装置12上(如图3所示),为连接引线18做准备。所述预固定装置12用于在引线连接完成之前固定MEMS芯片,使其稳定的置于基板11上且不发生位移,便于后续工艺中引线的连接。其中,预固定装置12的厚度决定了MEMS芯片13距离基板11底面的距离,其厚度在各处均匀一致。在引线18连接完成后,则需要使所述预固定装置与MEMS芯片分离,使芯片悬挂于外壳中,从而使MEMS芯片13底部与所述外壳与所述基板11相互分离,彻底隔离封装所导致的应力,并因此受外部环境干扰较少,极大地改善了MEMS芯片13整体性能。因此,所述预固定装置12需要在引线18连接完成后被去除或使其失效,以使芯片与基板分离。
在本发明的一个实施例中,所述预固定装置12为可失效粘结剂,使所述预固定装置12与MEMS芯片13分离的方法为使所述粘结剂失效。例如,所述可失效粘结剂为丙烯酸脂胶、环氧胶或双面粘接膜;相应的,使所述预固定装置12与MEMS芯片13分离的方法可以为用丙酮溶解丙烯酸脂胶、乙酸乙酯溶解环氧胶、或通过升温、紫外线照射或激光照射使粘接剂或粘接膜失效。图2(a)为在所述基板11上涂覆可失效粘结剂12后的封装结构剖面图。
在本发明的另一个实施例中,所述预固定装置12为具有一定厚度的衬垫层,将MEMS芯片13置于所述衬垫层上,通过在MEMS芯片上方施加一定的力将其固定在衬垫层上;引线连接完成后,取出所述衬垫层即可使MEMS芯片悬空。
在本发明的另一个实施例中,使所述预固定装置12与MEMS芯片13分离的方法为去除所述预固定装置。例如,在外壳底部的基板11上安装用于卡合所述MEMS芯片的可拆卸突起物12,如图2(b)所示。所述可拆卸突起物12将MEMS芯片13固定在外壳底部的基板11上;引线18连接完成后,卸掉所述突起物12,即可使MEMS芯片13悬空。此外,还可通过其他的本领域中的技术人员容易想到的方式实现MEMS芯片的预固定,在此不再赘述。
接下来是对所述引线18作进一步的描述。所述引线18用于固定并支撑所述MEMS芯片13,使其悬挂在外壳中央。所述引线18可以是每根个别的可发生形变的柔性导线,如图4和图5(a)所示;也可以是几根平行的柔性导线相连在一起的,如柔性电缆19等,如图5(b)所示。其中,所述引线的材料可以是绝缘材料,仅用于实现芯片的固定,也可以是导电材料,在固定芯片的同时实现芯片与外壳之间的电连接。优选的,所述引线为金属引线用于实现MEMS芯片13与外壳之间的电连接;所述金属引线的材料为金、铜、铝、钨中的一种或几种的组合,或包含上述一种或几种材料在内的金属合金,其刚柔度取决于引线的长度与直径的比例,并可以按实际的需要来调节。所述引线所能承受的最小力的和大于MEMS芯片的重力,优选的,所有引线所能承受的最小力的和大于MEMS芯片的重力的1000倍。优选的,所述金属引线的直径为1~100μm,其数目大于等于两条。更优选的,所述引线的数目为偶数,并且关于芯片对称分布。
图4和图5(a)分别示出了本实施例中每根单独引线18连接完成后的封装结构的剖面图和俯视图,图5(b)为本发明另一个实施例中采用柔性电缆19作为引线时封装结构的俯视图。在连接引线时,需要保证MEMS芯片13与基板11分离后依然保持平行,这一点需要通过调节连接线的位置和角度来实现,使引线18与MEMS芯片13相连的位置左右对称;引线18与MEMS芯片13的角度是根据芯片和基板打线位置的落差来调节。另外,引线的强度是保持封装结构稳固的关键,不仅要保证可以悬挂起含有MEMS传感器或驱动器的芯片13,优选的,还要保证在1000甚至大于1000倍的重力加速度的冲击下不会断裂。因此,需要根据MEMS芯片的重量对引线的数量、分布以及引线的材料、长度和直径进行配置。
配置原则为:对于重量为Mg的芯片,以1000倍的重力加速度为例,全部引线需要承受的力的总和为1000Mgf。若引线的数目为N,则每一根引线需要承受的最少的力则为1000M/Ngf。在实际工艺中,需要根据每一根引线的最少受力值选取合适的引线材料。例如:假设MEMS芯片尺寸为3mm×3mm×1mm,则其体积为9mm3,乘以硅的密度2.3g/cm3,得到MEMS芯片的质量为0.021g,在1000个重力加速度下要承受21gf的力。假设采用8跟连接线的话,则每根连接线最少需承受2.6gf的力。引线所能承受的力大小可以通过拉力测试来验证。
采用引线结构将MEMS芯片固定在封装结构内,能够使其悬空在封装结构内部,不与封装基板接触,从而彻底隔离封装所导致的应力,并因此受外部环境干扰较少,极大地改善了MEMS芯片整体性能。
接下来,如图6所示,去除所述预固定装置12,使MEMS芯片13悬挂在所述外壳中。具体的去除方法如前所述,在此不再赘述。
接下来,如图7(a)所示,提供盖层15与所述基板11形成密封腔体,具体的,可以使用粘接或焊接的方法将所述盖层扣合在所述基板上,完成MEMS芯片13的封装。
至此,含有MEMS传感器或驱动器的芯片13仅仅依靠引线18悬挂在封装结构中,由于引线通常为柔性材料,可能会导致此类封装的稳固性较差,MEMS芯片可能会由于外部的影响在封装结构内晃动,致其于外壳之内所沿的方向不能保持不变,又或者使每根引线18的受力不均匀,严重时可能会导致引线断裂,极大地降低了MEMS芯片的可靠性。
因此,为了克服这一问题,在MEMS芯片13与外壳之间填充可流动的阻滞填充物14,用于增大芯片运动的阻力,从而避免MEMS芯片在封装结构内部晃动。所述阻滞填充物14为电绝缘物质,如凝胶类、油类,其中,MEMS芯片的动态响应可以通过阻滞填充物的粘度来调节。优选的,在其他实施例中,为了向密封MEMS芯片13的腔体中填充阻滞填充物14,所述外壳上,更具体的,在所述基板11上具有注油孔16,如图7(b)所示。
具体的,如图8所示,通过上述注油孔16向腔体(由于外壳上有注油孔16,因此盖层15与基底11构成的腔体此时还不是密封状态)内注入阻滞填充物14,所述阻滞填充物14为电绝缘物质,用于填充所述外壳与MEMS芯片13之间的空隙;优选的,所述电绝缘物质为凝胶类、油类。优选的,在填充所述阻滞填充物14之前,可通过注油孔16将所述腔体内部抽至真空,使填充所述阻滞填充物时腔体内部没有气泡,更好的充满所述腔体。
最后,用插塞17回填所述注油孔16,所述插塞17与盖层15和基底11构成的密封腔体,将MEMS芯片13和阻滞填充物14密封于所述腔体中,完成MEMS芯片的封装。
本申请提出了一种新的MEMS芯片的封装方法,用引线结构将MEMS芯片固定在封装结构内,使其悬空在封装结构内部,不与封装基板接触,从而彻底隔离封装所导致的应力,并因此受外部环境干扰较少,极大地改善了MEMS芯片整体性能。根据本发明的一个方面,通过对连接线的双重应用,将本来只用于电连接的金属引线或电缆同时用做机械牵引线,在实现了传感器或驱动器的固定的同时极大地简化了工艺,节约了成本。
图10至图17示出了本发明的另一个实施例。该结构与图9中的结构区别在于组成外壳的基板和盖层的结构不同。图17所示的MEMS芯片23的封装结构中,外壳由基板21和盖层25组成,其中,所述基板21为平板结构的支撑物,MEMS芯片23位于所述外壳中央,通过引线28与外壳相连,并通过引线28的牵引力使MEMS芯片23悬浮在外壳中;所述MEMS芯片23与所述基板21平行。优选的,所述外壳上具有注油孔26,用于向密封腔体内注入阻滞填充物24。
如图10所示,所述基板21为平板结构,相比于图9中的空腔结构的基板11,平板结构的基板使MEMS芯片23封装中的各个步骤更易于操作,降低了操作难度。图11和图12示出了在所述基板21上形成预固定装置22并将MEMS芯片23固定在所述预固定装置22上之后的封装结构的剖面图,所述预固定装置22的构成和形成过程如前一个实施例所述,在此不再赘述。
图13和图14示出了引线28连接完成后的封装结构的剖面图和俯视图,图5(b)为本发明另一个实施例中采用柔性电缆19作为引线时封装结构的俯视图。在连接引线28时,需要保证MEMS芯片23与所述基板21分离后依然保持平行,这一点需要通过调节连接线的位置和角度实现,使引线28与MEMS芯片23相连的位置左右对称;引线28与MEMS芯片23的角度是根据芯片和基板打线位置的落差来调节。另外,引线的强度是保持封装结构稳固的关键,不仅要保证可以悬挂起含有MEMS传感器或驱动器的芯片23,优选的,还要保证在1000甚至大于1000倍的重力加速度的冲击下不会断裂。因此,需要根据MEMS芯片的重量对引线的数量、分布以及引线的材料、长度和直径进行配置。具体的引线连接过程如前一个实施例所述,在此不再赘述。
图15(a)示出了在基板21上焊接或粘接盖层25后形成的密封MEMS芯片23的腔体,可以看出,此时含有MEMS传感器或驱动器的芯片仅仅依靠引线悬挂在封装结构中,为了增加封装系统的稳定性,在另一个实施例中,如图15(b)至图17所示,向盖层25和基底21组成的腔体内填充阻滞填充物24,如第一个实施例中所述,所述阻滞填充物24通过所述基板21上的注油孔26注入腔体内,最后通过使用插塞27回填所述注油孔26形成密封腔体。具体的工艺步骤参见第一个实施例,在此不再赘述。
对于本领域技术人员而言,显然本申请不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本申请。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,显然“包括”一词不排除其他单元或步骤,单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种MEMS芯片的封装结构,其特征在于,包括:
外壳,用于放置所述MEMS芯片;
引线,用于牵引所述MEMS芯片,使其悬浮在外壳内部,不与外壳接触。
2.如权利要求1所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述外壳包括基板和盖层,所述基板用于固定待封装的MEMS芯片,所述盖层和基板构成密封腔体,用于密封所述MEMS芯片。
3.如权利要求2所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述MEMS芯片与所述基板平行。
4.如权利要求1所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述引线为金属引线,用于实现MEMS芯片与外壳之间的电连接。
5.如权利要求4所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述金属引线的材料为金、铜、铝、钨中的一种或几种的组合,或包含上述一种或几种材料在内的金属合金。
6.如权利要求4所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述金属引线的直径为1~100μm。
7.如权利要求1所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述引线的数目大于等于两条。
8.如权利要求1或7中任一条所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述引线的数目为偶数。
9.如权利要求1或7中任一条所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述引线关于芯片对称分布。
10.如权利要求1所述的MEMS芯片的封装结构,其特征在于,所述封装结构还包括:
阻滞填充物,用于填充所述外壳与MEMS芯片之间的空隙。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106644244A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 歌尔股份有限公司 一种mems压力传感器
CN107324274A (zh) * 2017-07-13 2017-11-07 中国工程物理研究院电子工程研究所 用于sip三维集成的封装载体
CN109387225A (zh) * 2018-10-15 2019-02-26 北京航天控制仪器研究所 一种mems惯性器件及其无应力电装方法
CN110856090A (zh) * 2019-10-24 2020-02-28 钰太芯微电子科技(上海)有限公司 一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1678513A (zh) * 2002-09-04 2005-10-05 模拟设备公司 带有热应力释放装置的微型芯片
US20060022322A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Small structure and method for fabricating the same
CN1854701A (zh) * 2005-04-27 2006-11-01 富士电机电子设备技术株式会社 压力检测设备
US20060255441A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Denso Corporation Physical quantity sensor device
US20090079054A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Denso Corporation Semiconductor device, structure of mounting the same, and method of removing foreign matter from the same
JP2010021210A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Hitachi Ltd 微小電気機械システムの実装方法
US20130093030A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Rosemount Aerospace Inc. Unattached contained semiconductor devices
CN104418287A (zh) * 2013-08-19 2015-03-18 盛思锐股份公司 具有微米或纳米级结构的设备
CN105241600A (zh) * 2015-08-17 2016-01-13 中国科学院地质与地球物理研究所 一种mems压力计芯片及其制造工艺

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1678513A (zh) * 2002-09-04 2005-10-05 模拟设备公司 带有热应力释放装置的微型芯片
US20060022322A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Small structure and method for fabricating the same
CN1854701A (zh) * 2005-04-27 2006-11-01 富士电机电子设备技术株式会社 压力检测设备
US20060255441A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Denso Corporation Physical quantity sensor device
US20090079054A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Denso Corporation Semiconductor device, structure of mounting the same, and method of removing foreign matter from the same
JP2010021210A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Hitachi Ltd 微小電気機械システムの実装方法
US20130093030A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Rosemount Aerospace Inc. Unattached contained semiconductor devices
CN104418287A (zh) * 2013-08-19 2015-03-18 盛思锐股份公司 具有微米或纳米级结构的设备
CN105241600A (zh) * 2015-08-17 2016-01-13 中国科学院地质与地球物理研究所 一种mems压力计芯片及其制造工艺

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106644244A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 歌尔股份有限公司 一种mems压力传感器
CN107324274A (zh) * 2017-07-13 2017-11-07 中国工程物理研究院电子工程研究所 用于sip三维集成的封装载体
CN107324274B (zh) * 2017-07-13 2024-04-05 中国工程物理研究院电子工程研究所 用于sip三维集成的封装载体
CN109387225A (zh) * 2018-10-15 2019-02-26 北京航天控制仪器研究所 一种mems惯性器件及其无应力电装方法
CN110856090A (zh) * 2019-10-24 2020-02-28 钰太芯微电子科技(上海)有限公司 一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构

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