本發(fā)明涉及慣性技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的開(kāi)封方法。

背景技術(shù)：

慣性技術(shù)是導(dǎo)航定位、制導(dǎo)控制、穩(wěn)瞄穩(wěn)像、姿態(tài)測(cè)量的核心技術(shù)，慣性陀螺儀和加速度計(jì)的技術(shù)狀態(tài)是表示慣性技術(shù)的基礎(chǔ)。其中，陀螺儀用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)體的角速度，加速度計(jì)用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)體的加速度。mems(microelectromechanicalsystem，微電子機(jī)械系統(tǒng))慣性器件是指敏感結(jié)構(gòu)采用微加工手段加工的微機(jī)械陀螺儀和微加速度計(jì)。mems慣性器件因具有體積小、重量輕、功耗低、可大批量生產(chǎn)、成本低、抗過(guò)載能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

在以硅為基礎(chǔ)的mems加工技術(shù)中，需要對(duì)加速度計(jì)、陀螺儀等微機(jī)械的可動(dòng)器件結(jié)構(gòu)部分實(shí)施保護(hù)，這種保護(hù)的方法就是在器件上方采用空腔封帽硅片保護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)硅硅直接鍵合、陽(yáng)極鍵合、鋁鍺薄膜鍵合、玻璃熔融鍵合等表面鍵合技術(shù)，使器件硅片和封帽硅片密閉結(jié)合在一起。這種芯片層疊塑料的封裝結(jié)構(gòu)的mems慣性器件將加速度計(jì)mems、陀螺儀mems及共用asic(applicationspecificintegratedcircuit，專用集成電路)芯片等集成在一個(gè)封裝里面，既提供了器件與外界環(huán)境交互作用的通道，也使微機(jī)械的器件結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境得到隔離，保護(hù)器件敏感結(jié)構(gòu)不因外界作用而損壞，使器件性能保持穩(wěn)定。通常，芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件中的加速度計(jì)mems、陀螺儀mems會(huì)制作于空腔中，之后加上封帽硅片形成保護(hù)腔，而它們的共用asic芯片則是置于封帽硅片上方或是下方，形成層疊結(jié)構(gòu)。各層芯片通過(guò)引線鍵合的方式與外界實(shí)現(xiàn)電連接。

為了確保mems慣性器件的應(yīng)用可靠性，研發(fā)過(guò)程中或使用前，需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)器件進(jìn)行內(nèi)部目檢。內(nèi)部目檢前的樣品開(kāi)封應(yīng)避免損壞封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由于mems的封裝比微電子封裝更為復(fù)雜，并且沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的mems器件封裝差別很大。采用芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件結(jié)構(gòu)特殊，除具有懸臂梁、梳齒等可動(dòng)微結(jié)構(gòu)，封裝中還含有空腔及上下層的層疊結(jié)構(gòu)，這些特點(diǎn)給傳統(tǒng)開(kāi)封方法帶來(lái)了極大的困難。利用傳統(tǒng)的、用于塑封集成電路的化學(xué)腐蝕開(kāi)封方法，通過(guò)發(fā)煙硝酸或濃硫酸等對(duì)塑封材料有高效分解作用的化學(xué)腐蝕液刻蝕，能夠?qū)sic芯片上方的塑封材料局部腐蝕去除，暴露出封裝結(jié)構(gòu)中的asic芯片并觀察分析。但是化學(xué)腐蝕液無(wú)法腐蝕硅，因此無(wú)法將封帽硅片直接腐蝕去除，無(wú)法暴露封帽硅片所形成空腔中的加速度計(jì)mems及陀螺儀mems，因而也就無(wú)法對(duì)它們進(jìn)行觀察分析。而對(duì)asic芯片置于封帽硅片下方的，用塑封集成電路的化學(xué)腐蝕刻蝕方法將mems慣性器件的外部塑封材料去除之后，得到的則是封帽硅片的背部，也無(wú)法觀察到其形成的空腔內(nèi)的加速度計(jì)mems及陀螺儀mems。

為了解決芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件封裝復(fù)雜、開(kāi)封難的問(wèn)題，需要一種針對(duì)該類型封裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的mems慣性器件開(kāi)封技術(shù)，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)開(kāi)封技術(shù)的不足，為此類型封裝器件的內(nèi)部目檢提供技術(shù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種能夠暴露器件中加速度計(jì)mems、陀螺儀mems及asic芯片的芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的開(kāi)封方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下。

一種芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的開(kāi)封方法，包括如下步驟：

步驟1：獲得待測(cè)的所述mems慣性器件的初步內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；

步驟2：根據(jù)所述初步內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息獲得所述mems慣性器件的空腔位置及芯片的詳細(xì)分布情況信息，確認(rèn)加速度計(jì)mems、陀螺儀mems及asic芯片的具體位置；

步驟31：根據(jù)所述詳細(xì)分布情況信息，對(duì)于asic芯片在上層且加速度計(jì)mems及陀螺儀mems在下一層的疊層結(jié)構(gòu)的mems慣性器件，先通過(guò)第一化學(xué)腐蝕液將asic芯片上方的塑封料局部去除，露出asic芯片及與其相連的鍵合引線，進(jìn)行檢查分析；在觀察完上層的asic芯片后，將所述mems芯片浸泡在第二化學(xué)腐蝕液中，去除封帽硅片與器件硅片之間的鍵合層(如鋁鍺薄膜鍵合層或含鉛玻璃鍵合層等)，使封帽硅片與器件硅片分離，露出空腔中的加速度計(jì)mems和陀螺儀mems，進(jìn)行檢查分析；

步驟32：根據(jù)所述詳細(xì)分布情況信息，對(duì)于asic芯片在下層且加速度計(jì)mems及陀螺儀mems在上層的疊層結(jié)構(gòu)的mems慣性器件，使用第一化學(xué)腐蝕液腐蝕去除asic芯片上方與加速度計(jì)mems及陀螺儀mems的密封結(jié)構(gòu)之間的塑封料，以及加速度計(jì)mems和陀螺儀mems上方的塑封料，將含asic芯片的結(jié)構(gòu)、含加速度計(jì)mems和陀螺儀mems的密封結(jié)構(gòu)分離，并將asic芯片暴露出來(lái)檢查分析；再使用第二化學(xué)腐蝕液去除封帽硅片及制作有加速度計(jì)mems、陀螺儀mems的器件硅片的密封結(jié)構(gòu)之間的鍵合層去除，使封帽硅片與器件硅片分離，露出空腔內(nèi)的加速度計(jì)mems、陀螺儀mems，進(jìn)行檢查分析。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟1中，是使用x射線檢查技術(shù)觀察所述mems慣性器件。x射線主要是看平面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，譬如芯片面積大小。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟1中，所述初步內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息包括芯片大小、芯片數(shù)量、芯片層數(shù)及引線鍵合分布情況。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟2中，是使用金相切片技術(shù)制作剖面，獲得所述空腔位置及芯片的詳細(xì)分布情況信息。金相切片主要是從縱向方面去看內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，譬如多層芯片如何疊放等。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一化學(xué)腐蝕液是發(fā)煙硝酸和/或濃硫酸。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)煙硝酸的濃度為95wt％；所述濃硫酸的濃度為95wt％～98wt％。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二化學(xué)腐蝕液是鹽酸。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鹽酸的濃度為36wt％～38wt％。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟2中，采用金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)剖面制作的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟31及所述步驟s32中，均采用金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)化學(xué)腐蝕的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

通過(guò)金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)剖面制作或化學(xué)腐蝕的效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以避免腐蝕過(guò)渡或者不足而導(dǎo)致樣品損壞或者觀察效果不佳的現(xiàn)象發(fā)生。

上述芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的開(kāi)封方法至少具有如下有益效果：

1)可以將芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件中的加速度計(jì)mems、陀螺儀mems及共用的asic芯片等分別暴露出來(lái)，以分別對(duì)它們進(jìn)行檢查分析；

2)可解決現(xiàn)有方法無(wú)法解決芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件封裝形式多樣、開(kāi)封難的問(wèn)題，經(jīng)此方法開(kāi)封的電路，經(jīng)內(nèi)部目檢，封裝空腔內(nèi)的器件結(jié)構(gòu)(如懸臂梁、梳齒等可動(dòng)微結(jié)構(gòu))完好無(wú)損，滿足芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的內(nèi)部目檢的需求。

附圖說(shuō)明

圖1為在掃描電子顯微鏡下觀察到的芯片層疊塑料封裝mems慣性器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其中，加速度計(jì)mems及空腔等在上層，asic芯片在下層；

圖2為在金相顯微鏡下的陀螺儀mems芯片局部形貌；

圖3為在金相顯微鏡下的加速度計(jì)mems芯片局部形貌；

圖4為在金相顯微鏡下的asic芯片局部形貌。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

請(qǐng)結(jié)合圖1至圖4，一實(shí)施方式的芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的開(kāi)封方法，包括如下步驟。

步驟1：獲得待測(cè)的mems慣性器件的初步內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。

在步驟1中，初步內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息包括芯片大小、芯片數(shù)量、芯片層數(shù)及引線鍵合分布情況等。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟1中，是使用x射線檢查技術(shù)觀察mems慣性器件。

步驟2：根據(jù)初步內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息獲得mems慣性器件的空腔位置及芯片的詳細(xì)分布情況信息，確認(rèn)加速度計(jì)mems、陀螺儀mems及asic芯片的具體位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟2中，是使用金相切片技術(shù)制作剖面，獲得空腔位置及芯片的詳細(xì)分布情況信息。

進(jìn)一步，在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟2中，采用金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)剖面制作的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

步驟31：根據(jù)詳細(xì)分布情況信息，對(duì)于asic芯片在上層且加速度計(jì)mems及陀螺儀mems在下一層的疊層結(jié)構(gòu)的mems慣性器件，先通過(guò)第一化學(xué)腐蝕液將asic芯片上方的塑封料局部去除，露出asic芯片及與其相連的鍵合引線，進(jìn)行檢查分析；在觀察完上層的asic芯片后，將mems芯片浸泡在第二化學(xué)腐蝕液中，去除封帽硅片與器件硅片之間的鍵合層(如鋁鍺薄膜鍵合層或含鉛玻璃鍵合層等)，使封帽硅片與器件硅片分離，露出空腔中的加速度計(jì)mems和陀螺儀mems，進(jìn)行檢查分析；

步驟32：根據(jù)詳細(xì)分布情況信息，對(duì)于asic芯片在下層且加速度計(jì)mems及陀螺儀mems在上層的疊層結(jié)構(gòu)的mems慣性器件，使用第一化學(xué)腐蝕液腐蝕去除asic芯片上方與加速度計(jì)mems及陀螺儀mems的密封結(jié)構(gòu)之間的塑封料，以及加速度計(jì)mems和陀螺儀mems上方的塑封料，將含asic芯片的結(jié)構(gòu)、含加速度計(jì)mems和陀螺儀mems的密封結(jié)構(gòu)分離，并將asic芯片暴露出來(lái)檢查分析；再使用第二化學(xué)腐蝕液去除封帽硅片及制作有加速度計(jì)mems、陀螺儀mems的器件硅片的密封結(jié)構(gòu)之間的鍵合層去除，使封帽硅片與器件硅片分離，露出空腔內(nèi)的加速度計(jì)mems、陀螺儀mems，進(jìn)行檢查分析。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一化學(xué)腐蝕液是發(fā)煙硝酸和/或濃硫酸，第二化學(xué)腐蝕液是鹽酸。

進(jìn)一步，在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟31及步驟s32中，均采用金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)化學(xué)腐蝕的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

通過(guò)金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)剖面制作或化學(xué)腐蝕的效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以避免腐蝕過(guò)渡或者不足而導(dǎo)致樣品損壞或者觀察效果不佳的現(xiàn)象發(fā)生。

芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、抗過(guò)載能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。為了確保mems慣性器件的應(yīng)用可靠性，研發(fā)過(guò)程中或使用前，需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)器件進(jìn)行內(nèi)部目檢。由于mems的封裝比微電子封裝更為復(fù)雜，并且沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的mems器件封裝差別很大。本發(fā)明針對(duì)芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件具有懸臂梁、梳齒等可動(dòng)微結(jié)構(gòu)，封裝中含有空腔及上下層疊結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出一種新的開(kāi)封技術(shù)及流程，可有選擇性的將封裝中的各個(gè)芯片(包括加速度計(jì)mems、陀螺儀mems、asci芯片)依次暴露出來(lái)供檢查分析，為該類型封裝器件的內(nèi)部目檢提供了必不可少的技術(shù)支撐，有助于確認(rèn)mems慣性器件的工藝質(zhì)量，對(duì)提高mems慣性器件的應(yīng)用可靠性有重要意義。

上述芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的開(kāi)封方法至少具有如下有益效果：

1)可以將芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件中的加速度計(jì)mems、陀螺儀mems及共用的asic芯片等分別暴露出來(lái)，以分別對(duì)它們進(jìn)行檢查分析；

2)可解決現(xiàn)有方法無(wú)法解決芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件封裝形式多樣、開(kāi)封難的問(wèn)題，經(jīng)此方法開(kāi)封的電路，經(jīng)內(nèi)部目檢，封裝空腔內(nèi)的器件結(jié)構(gòu)(如懸臂梁、梳齒等可動(dòng)微結(jié)構(gòu))完好無(wú)損，滿足芯片層疊塑料封裝的mems慣性器件的內(nèi)部目檢的需求。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。