一種mems慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System)，簡稱MEMS，是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的集微型機(jī)械、微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理、智能控制于一體的一項(xiàng)新興科學(xué)技術(shù)。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。
[0003]目前MEMS器件的電子封裝的趨勢是向更快、更小、更便宜的方向發(fā)展，要求增加性能的同時(shí)還縮小尺寸，現(xiàn)有MEMS慣性傳感器裸片(MEMS DIE)進(jìn)行表面貼裝時(shí)，一般采用引線鍵合的方式實(shí)現(xiàn)與PCB板的電氣連接，然后再經(jīng)過封裝工藝實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制作，參考如圖1和圖2所示，其中MEMS慣性傳感器裸片3的底部通過粘接材料2粘接固定于PCB板I上，慣性傳感器的焊盤5通過引線4與PCB板的焊盤6電連接進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與外部電路的連接。
[0004]如圖1和2的這種封裝實(shí)現(xiàn)方式中采用引線鍵合會占用較大空間，因此不利于慣性傳感器最終產(chǎn)品的進(jìn)一步減小。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提出一種尺寸減小并且性能可靠的MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，包括:MEMS慣性傳感器芯片和PCB板；所述MEMS慣性傳感器芯片包括:襯底；位于所述襯底正面的慣性敏感結(jié)構(gòu)；位于所述襯底正面的慣性傳感器焊盤；以及封帽；所述封帽與所述襯底連接以形成一密封空腔結(jié)構(gòu)，所述慣性敏感結(jié)構(gòu)位于所述密封空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所述慣性傳感器焊盤暴露于所述密封空腔結(jié)構(gòu)外部；其中，所述MEMS慣性傳感器芯片倒裝于所述PCB板上，所述PCB板在正對所述慣性傳感器焊盤的位置設(shè)有PCB板焊盤，所述封帽與所述PCB板粘接固定，所述慣性傳感器焊盤與所述PCB板焊盤電連接。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述封帽高于所述慣性傳感器焊盤，以形成臺階狀的MEMS慣性傳感器芯片。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述PCB板在對應(yīng)所述封帽的位置開設(shè)有凹槽，所述封帽部分嵌入所述凹槽內(nèi)，所述PCB板焊盤位于所述凹槽外部。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述封帽的邊緣處與所述襯底鍵合以形成所述密封空腔結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述襯底和所述封帽均為硅片，兩者通過高溫處理直接鍵合。
[0011 ] 進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述封帽為硅片封帽或玻璃封帽。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述慣性傳感器焊盤處預(yù)制有焊料凸點(diǎn)。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述PCB板焊盤處預(yù)制有焊料凸點(diǎn)。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述慣性傳感器焊盤和所述PCB板焊盤之間通過導(dǎo)電焊料或?qū)щ娔z電連接。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述MEMS慣性傳感器芯片和所述PCB板之間未連接的縫隙處填充有非導(dǎo)電膠。
[0016]本實(shí)用新型MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，特別設(shè)計(jì)封帽保護(hù)慣性敏感結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)平整的芯片表面，MEMS慣性傳感器芯片倒裝于PCB板上，慣性傳感器焊盤與PCB板焊盤正對進(jìn)行直接的電氣連接，同時(shí)封帽與PCB板粘接固定，這種封裝方式能夠最大程度減小鍵合工藝對面積的需求，因此能最大程度減小慣性傳感器產(chǎn)品的最終尺寸，同時(shí)工藝上也容易實(shí)施。
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有MEMS慣性傳感器芯片與PCB板的封裝結(jié)構(gòu)。
[0018]圖2為圖1的俯視圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型MEMS慣性傳感器芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為圖3所示MEMS慣性傳感器芯片與PCB板的封裝方式。
[0021]圖5為圖4的俯視圖。
[0022]圖6為圖3所示MEMS慣性傳感器芯片與PCB板的另一種封裝方式。
[0023]圖7為圖6的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對本實(shí)用新型的限制。
[0025]參考圖4和圖5所示為MEMS慣性傳感器芯片與PCB板的第一種封裝方式:
[0026]其中，MEMS慣性傳感器芯片3的具體結(jié)構(gòu)參考圖3所示，包括襯底31、慣性敏感結(jié)構(gòu)32、封帽33、慣性傳感器焊盤5。其中慣性敏感結(jié)構(gòu)32、封帽33、慣性傳感器焊盤5都位于襯底31的正面，封帽33的邊緣處與襯底31鍵合以形成一密封空腔結(jié)構(gòu)34，慣性敏感結(jié)構(gòu)32位于密封空腔結(jié)構(gòu)34內(nèi)部，慣性傳感器焊盤5暴露于密封空腔結(jié)構(gòu)34的外部。從圖3中可以看出，可以令封帽33明顯高出慣性傳感器焊盤5，以形成臺階狀的MEMS慣性傳感器芯片。其中，在一個實(shí)施例中，襯底31和封帽33均為硅片，兩者可以通過高溫處理直接鍵合。在另一個實(shí)施例中，封帽33還可以為玻璃封帽，襯底31和封帽33兩者之間通過加熱、加電壓或加壓力進(jìn)行鍵合。襯底31和封帽33的鍵合界面具有良好的氣密性和長期穩(wěn)定性。
[0027]MEMS慣性傳感器芯片3采用封帽33密封并保護(hù)慣性敏感結(jié)構(gòu)32，避免慣性傳感器芯片受外部環(huán)境的溫度、雜質(zhì)和物理作用力的影響，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了與外部環(huán)境的電氣隔離，優(yōu)化了產(chǎn)品性能。
[0028]MEMS慣性傳感器芯片3倒裝于PCB板I上，PCB板I在對應(yīng)慣性傳感器焊盤5的位置設(shè)有PCB板焊盤6，慣性傳感器焊盤5與PCB板焊盤6正對進(jìn)行直接的電氣連接，同時(shí)MEMS慣性傳感器芯片3的封帽33通過粘接材料2粘接固定于PCB板I上。
[0029]參考圖6和圖7所示為MEMS慣性傳感器芯片與PCB板的第二種封裝方式，和第一封裝方式的不同之處在于:PCB板I在對應(yīng)封帽33的位置開設(shè)有凹槽9，封帽33部分嵌入凹槽9內(nèi)，PCB板焊盤6位于凹槽9的外部。
[0030]以上兩種封裝方式，先采用封帽實(shí)現(xiàn)平整的芯片表面，再將芯片正面朝下面向PCB板，芯片與PCB板上需要電連接的地方對準(zhǔn)形成最短電路，無需引線鍵合，縮小了封裝尺寸同時(shí)還能夠善電學(xué)性能。
[0031]其中，慣性傳感器焊盤5和PCB板焊盤6之間可以通過導(dǎo)電焊料7實(shí)現(xiàn)電氣連接，例如在慣性傳感器焊盤5處和PCB板焊盤6處預(yù)制焊料凸點(diǎn)，然后采用回流焊工藝焊接，以保證慣性傳感器芯片和外界的有效電氣連接。兩者之間也可以通過導(dǎo)電膠實(shí)現(xiàn)電氣連接。
[0032]其中，MEMS慣性傳感器芯片3和PCB板I之間未連接的縫隙處8填充有非導(dǎo)電膠，以進(jìn)一步加強(qiáng)慣性傳感器封裝結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
[0033]本實(shí)用新型MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，特別設(shè)計(jì)封帽保護(hù)慣性敏感結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)平整的芯片表面，MEMS慣性傳感器芯片倒裝于PCB板上，慣性傳感器焊盤與PCB板焊盤正對進(jìn)行直接的電氣連接，同時(shí)封帽與PCB板粘接固定，這種封裝方式能夠最大程度減小鍵合工藝對面積的需求，因此能最大程度減小慣性傳感器產(chǎn)品的最終尺寸，同時(shí)工藝上也容易實(shí)施。
[0034]以上依據(jù)圖式所示的實(shí)施例詳細(xì)說明了本實(shí)用新型的構(gòu)造、特征及作用效果，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，但本實(shí)用新型不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依照本實(shí)用新型的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:MEMS慣性傳感器芯片和PCB板；所述MEMS慣性傳感器芯片包括:襯底；位于所述襯底正面的慣性敏感結(jié)構(gòu)；位于所述襯底正面的慣性傳感器焊盤；以及封帽；所述封帽與所述襯底連接以形成一密封空腔結(jié)構(gòu)，所述慣性敏感結(jié)構(gòu)位于所述密封空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所述慣性傳感器焊盤暴露于所述密封空腔結(jié)構(gòu)外部；其中，所述MEMS慣性傳感器芯片倒裝于所述PCB板上，所述PCB板在正對所述慣性傳感器焊盤的位置設(shè)有PCB板焊盤，所述封帽與所述PCB板粘接固定，所述慣性傳感器焊盤與所述PCB板焊盤電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述封帽高于所述慣性傳感器焊盤，以形成臺階狀的MEMS慣性傳感器芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述PCB板在對應(yīng)所述封帽的位置開設(shè)有凹槽，所述封帽部分嵌入所述凹槽內(nèi)，所述PCB板焊盤位于所述凹槽外部。
4.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述封帽的邊緣處與所述襯底鍵合以形成所述密封空腔結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述襯底和所述封帽均為硅片，兩者通過高溫處理直接鍵合。
6.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于，所述封帽為硅片封帽或玻璃封帽。
7.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述慣性傳感器焊盤處預(yù)制有焊料凸點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述PCB板焊盤處預(yù)制有焊料凸點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述慣性傳感器焊盤和所述PCB板焊盤之間通過導(dǎo)電焊料或?qū)щ娔z電連接。
10.如權(quán)利要求1所述的一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，，其特征在于:所述MEMS慣性傳感器芯片和所述PCB板之間未連接的縫隙處填充有非導(dǎo)電膠。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種MEMS慣性傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，包括：MEMS慣性傳感器芯片和PCB板；MEMS慣性傳感器芯片包括：襯底；位于襯底正面的慣性敏感結(jié)構(gòu)；位于襯底正面的慣性傳感器焊盤；以及封帽；封帽與襯底連接以形成一密封空腔結(jié)構(gòu)，慣性敏感結(jié)構(gòu)位于密封空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，慣性傳感器焊盤暴露于密封空腔結(jié)構(gòu)外部；其中，MEMS慣性傳感器芯片倒裝于PCB板上，PCB板在對應(yīng)慣性傳感器焊盤的位置設(shè)有PCB板焊盤，封帽與PCB板粘接固定，慣性傳感器焊盤與PCB板焊盤電連接。本實(shí)用新型這種封裝方式能夠最大程度減小鍵合工藝對面積的需求，因此能最大程度減小慣性傳感器產(chǎn)品的最終尺寸，同時(shí)工藝上也容易實(shí)施。
【IPC分類】B81B7-02
【公開號】CN204434268
【申請?zhí)枴緾N201420842783
【發(fā)明人】張廷凱, 王從亮
【申請人】歌爾聲學(xué)股份有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年12月25日