專利名稱：具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝結(jié)構(gòu)的制法，尤指一種具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System,簡稱MEMS)是一種兼具電子與機(jī)械功能的微小裝置，在制造上乃借由各種微細(xì)加工技術(shù)來達(dá)成，一般來說，微機(jī)電系統(tǒng)是將微機(jī)電組件設(shè)置于基板的表面上，并以保護(hù)罩或底膠進(jìn)行封裝保護(hù)，以使內(nèi)部的微機(jī)電組件不受外界環(huán)境的破壞，而得到一具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)。請參閱圖1，其為現(xiàn)有具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖所示，現(xiàn)有的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)通過將例如為壓力感測組件的微機(jī)電組件11接置于平面柵格數(shù)組(land grid array,簡稱LGA)型態(tài)的基板10上,并利用打線方式從微機(jī)電組件11的電性連接端111電性連接至該LGA基板10的電性連接端101，而使該微機(jī)電組件11與基板10電性連接，最終再于封裝基板10表面形成金屬蓋12，以將該微機(jī)電組件11包覆于其中，而該金屬蓋12是用以保護(hù)該微機(jī)電組件11不受外界環(huán)境的污染破壞，而該微機(jī)電組件封裝結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)為體積過大，無法符合終端產(chǎn)品輕薄短小的需求。請參閱圖2，故為了縮小具微機(jī)電壓力感測組件的整體封裝結(jié)構(gòu)體積，業(yè)界又于公元2005年申請一晶片級壓力感測封裝結(jié)構(gòu)的專利案(公開號為US 2006/0185429)，該封裝結(jié)構(gòu)通過將例如為壓力感測組件的微機(jī)電組件21直接制作于硅基板23上，最后并借由陽極接合(anodic bonding)于該微機(jī)電組件21上接合玻璃蓋體24。然而，于該硅基板23中形成感測腔體231及貫通硅基板23兩表面的通孔232，因此需要使用娃通孔(Through Silicon Via,簡稱TSV)技術(shù),而該技術(shù)是應(yīng)用氫氧化鉀(KOH)作為蝕刻劑以形成通孔或凹槽。相較于前述第一種現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)，第2006/0185429號專利所揭示的結(jié)構(gòu)雖可大幅縮小具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的整體體積，但是以TSV技術(shù)形成通孔及凹槽的制程不僅價格昂貴，且技術(shù)精密度要求也高，故將微機(jī)電組件封裝結(jié)構(gòu)以晶片制程制作，雖可得到尺寸較小的封裝件，但該技術(shù)復(fù)雜且耗費(fèi)成本甚鉅。因此，如何避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的種種問題，以使具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制造成本與體積減少，實已成為目前亟欲解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，以節(jié)省生產(chǎn)成本，并能降低整體厚度與體積。本發(fā)明所揭露的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制 法，包括準(zhǔn)備一具有相對的第一表面與第二表面的板體、以及一具有相對的第三表面與第四表面的晶片，該板體第一表面上具有多個凹槽、多個第一對位鍵與對應(yīng)位于各該凹槽周緣的多個密封環(huán)，該第三表面上具有多個微機(jī)電組件、多個電性接點(diǎn)與多個第二對位鍵；將該板體與該晶片結(jié)合，其結(jié)合方式是令將各該第一對位鍵對應(yīng)至各該第二對位鍵，使該板體的密封環(huán)接置于該晶片的第三表面上以達(dá)成氣密封裝，而令各該微機(jī)電組件對應(yīng)設(shè)于各該凹槽與密封環(huán)中；從該第二表面薄化該板體以減少最終封裝結(jié)構(gòu)的厚度；形成金屬層于該第二表面上以供后續(xù)金屬線連接使用；切割該板體，以形成露出該等電性接點(diǎn)與該等第二對位鍵的板體開口 ；以粘著劑將多個塊體對應(yīng)粘設(shè)于各該第二對位鍵上，該塊體可讓該第二對位鍵得由上方觀察；以多個金屬線連接該電性接點(diǎn)與該金屬層；于該晶片的第三表面上形成封裝層，以包覆該板體、電性接點(diǎn)、塊體與金屬線；從該封裝層的頂面移除部分厚度的該封裝層與部分該金屬線，以外露該金屬線的一端供該第二對位鍵至外部，且該封裝層的頂面高于該塊體的頂面；移除該塊體頂面上的該封裝層，以避免該封裝層遮蔽視線；以及借由該第二對位鍵來對位，并于該封裝層上形成多個金屬導(dǎo)線，該金屬導(dǎo)線是借由該金屬線以電性連接至該電性接點(diǎn)。由上可知，本發(fā)明的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法無需制作貫穿硅基板的開孔，故無需購買制作貫穿開孔專用的設(shè)備，而可降低生產(chǎn)成本；此外，本發(fā)明的板體僅罩設(shè)該微機(jī)電組件，而非罩設(shè)于該金屬線上方，且移除部分該金屬線，所以更能降低整體厚度與體積。


圖I為一種現(xiàn)有具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2為另一種現(xiàn)有具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖；以及圖3A至圖3K為本發(fā)明的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)及其制法的剖視圖，其中，圖3G’為圖3G的俯視示意圖，圖3J’為圖3J的另一實施例。主要組件符號說明10 基板11、21、41微機(jī)電組件101、111電性連接端12金屬蓋23硅基板231感測腔體232 通孔24玻璃蓋體30 板體30a 第一表面30b 第二表面300 凹槽301 板體開口31第一對位鍵32密封環(huán)33第三對位鍵34金屬層40 晶片
40a第三表面40b第四表面42電性接點(diǎn)43第二對位鍵44金屬線51粘著劑52 塊體53封裝層·
54金屬導(dǎo)線55 焊球56第一絕緣層560第一絕緣層開口57第二絕緣層570第二絕緣層開口58凸塊下金屬層6封裝結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式以下借由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“左”、“右”、“頂”、“底”及“一”等用語，也僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，也當(dāng)視為本發(fā)明可實施的范疇。請參閱圖3A至圖3K，其為本發(fā)明的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)及其制法的剖視圖，其中，圖3G’為圖3G的俯視示意圖，圖3J’為圖3J的另一實施例。首先，如圖3A所示，準(zhǔn)備一具有相對的第一表面30a與第二表面30b的板體30，該第一表面30a上具有多個第一對位鍵(alignment key) 31,該板體30的材質(zhì)可為玻璃(glass)或含硅的基材，并借由例如深反應(yīng)式離子蝕刻(DRIE)、氫氧化鉀(KOH)或氫氧化四甲基銨(TMAH)以蝕刻形成多個凹槽300。如圖3B所示，于各該凹槽300周緣對應(yīng)設(shè)置密封環(huán)32，該密封環(huán)32的材質(zhì)可為玻璃粉(glass frit)、環(huán)氧樹脂(epoxy)、干膜(dry film)、金(Au)、銅(Cu)、銦化金(AuIn)、焊料(solder)、鍺(Ge)、鍺化招(AlGe)、或娃鍺(SiGe)。如圖3C所不,提供一具有相對的第三表面40a與第四表面40b的晶片40,該第三表面40a上具有多個微機(jī)電組件41、多個電性接點(diǎn)42與多個第二對位鍵43，接著，將該板體30與該晶片40結(jié)合，其結(jié)合方式是令將各該第一對位鍵31對應(yīng)至各該第二對位鍵43，使該板體30的密封環(huán)32接置于該晶片40的第三表面40a上，而令各該微機(jī)電組件41對應(yīng)設(shè)于各該凹槽300與密封環(huán)32中，其中，該微機(jī)電組件41可為陀螺儀、加速度計或射頻微機(jī)電組件，且此時該微機(jī)電組件41已被氣密封裝在該凹槽300中。如圖3D所示，可借由研磨方式從該第二表面30b移除部分厚度的該板體30，而剩下約200至300微米(μ m)厚的板體30。如圖3E所示,利用具有紅外線(IR)光源的雙面對準(zhǔn)儀(double side aligner)進(jìn)行定位與曝光，以于該第二表面30b上制作出對應(yīng)各該第二對位鍵43的第三對位鍵33，詳而言之，先以對準(zhǔn)儀進(jìn)行定位與曝光，再以顯影設(shè)備進(jìn)行顯影制程，而后以蝕刻機(jī)臺蝕刻出例如開孔的該第三對位鍵33，該第三對位鍵33用于供后續(xù)切割時的對位；接著，利用濺鍍或蒸鍍方式于該第二表面30b上形成金屬層34，該金屬層34的材質(zhì)可為鋁/銅(Al/Cu)(即依序形成鋁層與銅層)。要注意的是，如果該板體30為透明材質(zhì)，則僅需使用一般單面的對準(zhǔn)儀。如圖3F所示，切割該板體30，以形成露出該等電性接點(diǎn)42與該等第二對位鍵43的板體開口 301，然后以多個金屬線44連接該電性接點(diǎn)42與該金屬層34。如圖3G所示，利用晶粒接置器(die bonder)以借由粘著劑51將多個塊體52對應(yīng)粘設(shè)于各該第二對位鍵43上，且該塊體52的頂面高于該金屬線44，其中，該粘著劑51的材質(zhì)可為玻璃粉(glass frit)、環(huán)氧樹脂(epoxy)、或干膜(dry film),該塊體52的材質(zhì)可為玻璃或含硅的基材等透明材質(zhì)。如圖3G’所示，該等塊體52的數(shù)量較佳為兩個，且分別置于該晶片40的周緣處任意相對兩側(cè)，要注意的是，圖3G’只是要清楚表達(dá)該等塊體52的位置(同樣是第二對位鍵43的位置)，因此并未顯示所有圖3G的構(gòu)件。如圖3H所示，于該晶片40的第三表面40a上形成封裝層53，以包覆該板體30、電性接點(diǎn)42、塊體52與金屬線44。如圖3I所示，借由研磨方式從該封裝層53的頂面移除部分厚度的該封裝層53、部分該金屬線44與部分該塊體52，以外露該金屬線44的一端與該塊體52。如圖3J所示，利用對準(zhǔn)儀借由該第二對位鍵43來對位，并于該封裝層53上形成金屬導(dǎo)線54，該金屬導(dǎo)線54是借由該金屬線44以電性連接至該電性接點(diǎn)42，再于該金屬導(dǎo)線54上形成焊球55?；蛘撸鐖D3J’所示，于該封裝層53上形成第一絕緣層56，該第一絕緣層56具有多個外露該金屬線44端部的第一絕緣層開口 560，且該金屬導(dǎo)線54是形成于該第一絕緣層開口 560處以電性連接該金屬線44，然后，于該第一絕緣層56與金屬導(dǎo)線54上形成第二絕緣層57，且該第二絕緣層57具有多個外露部分該金屬導(dǎo)線54的第二絕緣層開口570，并于該第二絕緣層開口 570處形成凸塊下金屬層58及其上的焊球55，即進(jìn)行線路重布(Redistribution Line,簡稱RDL)制程,而達(dá)到線路的電性連接墊擴(kuò)散(Fan out)或內(nèi)聚(Fan in)的需求，以符合產(chǎn)品設(shè)計的需要。如圖3K所示，其是延續(xù)自圖3J，進(jìn)行切單制程，以得到多個具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)6。綜上所述，本發(fā)明的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法無需制作貫穿硅基板的開孔，故無需購買用以制作TSV的設(shè)備，而可降低生產(chǎn)成本；此外，本發(fā)明的板體僅罩設(shè)該微機(jī)電組件，且移除部分該金屬線，所以更能降低整體厚度與體積。 上述實施例僅用以例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修改。因此本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其包括 準(zhǔn)備一具有相對的第一表面與第二表面的板體、以及一具有相對的第三表面與第四表面的晶片，該板體第一表面上具有多個凹槽、多個第一對位鍵與對應(yīng)位于各該凹槽周緣的多個密封環(huán)，該第三表面上具有多個微機(jī)電組件、多個電性接點(diǎn)與多個第二對位鍵； 將該板體與該晶片結(jié)合，其結(jié)合方式是令各該第一對位鍵對應(yīng)至各該第二對位鍵，使該板體的密封環(huán)接置于該晶片的第三表面上，而令各該微機(jī)電組件對應(yīng)設(shè)于各該凹槽與密封環(huán)中； 從該第二表面薄化該板體； 于該第二表面上形成對應(yīng)各該第二對位鍵的第三對位鍵； 形成金屬層于該第二表面上； 切割該板體，以形成露出該等電性接點(diǎn)與該等第二對位鍵的板體開口 ； 以多個金屬線連接該電性接點(diǎn)與該金屬層； 以粘著劑將多個塊體對應(yīng)粘設(shè)于各該第二對位鍵上，且該塊體的頂面高于該金屬線； 于該晶片的第三表面上形成封裝層，以包覆該板體、電性接點(diǎn)、塊體與金屬線； 從該封裝層的頂面移除部分厚度的該封裝層、部分該金屬線與部分該塊體，以外露該金屬線的一端與該塊體；以及 借由該第二對位鍵來對位，并于該封裝層上形成多個金屬導(dǎo)線，令該金屬導(dǎo)線借由該金屬線電性連接至該電性接點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該制法還包括于形成該金屬導(dǎo)線之前，于該封裝層上形成第一絕緣層，該第一絕緣層具有多個外露該金屬線的第一絕緣層開口，且該金屬導(dǎo)線是形成于該第一絕緣層開口處以電性連接該金屬線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該制法還包括于該第一絕緣層與金屬導(dǎo)線上形成第二絕緣層，且該第二絕緣層具有多個外露部分該金屬導(dǎo)線的第二絕緣層開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，于形成該金屬導(dǎo)線之后，還包括于該金屬導(dǎo)線上形成焊球。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該第三對位鍵為開孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該塊體的數(shù)量為兩個，且分別位于該晶片的周緣處任意相對兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該等凹槽是借由深反應(yīng)式離子蝕刻、氫氧化鉀或氫氧化四甲基銨而蝕刻產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該密封環(huán)的材質(zhì)為玻璃粉、環(huán)氧樹脂、干膜、金、銅、銦化金、焊料、鍺、鍺化鋁、或硅鍺。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該金屬層的材質(zhì)為鋁/銅。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該塊體的材質(zhì)為玻璃或含硅的基材。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該粘著劑的材質(zhì)為玻璃粉、環(huán)氧樹脂、或干膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該微機(jī)電組件為陀螺儀、加速度計或射頻微機(jī)電組件。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，該制法還包括進(jìn)行切單制程，以得到多個具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其特征在于，制作該第三對位鍵時是以對準(zhǔn)儀進(jìn)行定位與曝光，之后再進(jìn)行顯影和蝕刻制程，以形成該第三對位鍵。
全文摘要
一種具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法，其于具有微機(jī)電組件與第二對位鍵的晶片上方罩設(shè)板體，并切割該板體，以形成露出該第二對位鍵的板體開口，然后進(jìn)行打線制程，再將多個塊體對應(yīng)設(shè)于各該第二對位鍵上，并覆蓋封裝層，且從該封裝層的頂面移除部分厚度的該封裝層與部分該塊體，最后，利用對準(zhǔn)儀借由該第二對位鍵來對位，并于該封裝層上形成多個金屬導(dǎo)線。本發(fā)明的具微機(jī)電組件的封裝結(jié)構(gòu)的制法無需制作貫穿硅基板的開孔，因此能節(jié)省生產(chǎn)成本，又板體僅罩設(shè)該微機(jī)電組件，且移除部分該封裝層，所以更能降低整體厚度與體積。
文檔編號B81C1/00GK102874745SQ201110229530
公開日2013年1月16日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者林辰翰, 張宏達(dá), 劉正祥, 廖信一, 邱世冠 申請人:矽品精密工業(yè)股份有限公司