專(zhuān)利名稱：微機(jī)電系統(tǒng)器件的方形扁平無(wú)引腳封裝結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及微機(jī)電系統(tǒng)器件的方形扁平無(wú)引腳封裝結(jié)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
MEMS (Micro Electro Mechanical systems，微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)是建立在微米 / 納米技術(shù)(micro/nanotechnology)基礎(chǔ)上的21世紀(jì)前沿技術(shù)，是指對(duì)微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造、測(cè)量和控制的技術(shù)。它可將機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)部件、電控系統(tǒng)集成為一個(gè)整體單元的微型系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)不僅能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部的指令采取行動(dòng)。它采用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)相結(jié)合的制造工藝，制造出各種性能優(yōu)異、價(jià)格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和微系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械，它們的尺寸更小，厚度更薄，系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平更高。MEMS器件的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣闊，市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，正成為業(yè)界爭(zhēng)相研發(fā)的熱點(diǎn)。MEMS產(chǎn)品中，由于各類(lèi)產(chǎn)品的使用范圍和應(yīng)用環(huán)境的差異，其封裝也沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的形式，應(yīng)根據(jù)具體的使用情況選擇適當(dāng)?shù)姆庋b，同時(shí)，在MEMS產(chǎn)品的制造過(guò)程中，封裝只能單個(gè)進(jìn)行而不能大批量同時(shí)生產(chǎn)，因此封裝在MEMS產(chǎn)品總費(fèi)用中占據(jù)70% -80%，封裝技術(shù)已成為MEMS生產(chǎn)中的瓶頸。目前的MEMS封裝技術(shù)大都是由集成電路封裝技術(shù)發(fā)展演變而來(lái)，但是由于其應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，使其與集成電路封裝相比又有很大的特殊性，不能簡(jiǎn)單將集成電路封裝直接去封裝MEMS器件。如何實(shí)現(xiàn)MEMS器件的低成本、小尺寸、高可靠性封裝，并逐漸使之形成一套標(biāo)準(zhǔn)的工藝，成為業(yè)界內(nèi)研發(fā)MEMS封裝技術(shù)的熱點(diǎn)。近年來(lái)，MEMS封裝技術(shù)取得了很大進(jìn)展，出現(xiàn)了眾多的MEMS封裝技術(shù)，大多數(shù)研究都集中在特殊應(yīng)用的不同封裝工藝，盡管要區(qū)分出不同封裝方法之間的細(xì)微差別十分困難，但通?？蓪⑵浞譃?個(gè)基本的封裝層次(1)芯片級(jí)封裝；(2)圓片級(jí)封裝；(3)系統(tǒng)級(jí)封裝。QFN(Quad Flat Non-leaded lockage，方形扁平無(wú)引腳封裝)是近年來(lái)半導(dǎo)體封裝中較先進(jìn)的封裝工藝，屬于芯片級(jí)封裝技術(shù)的一種，它以塑料作為密封材料，封裝的產(chǎn)品呈方形，引腳亦呈方形分列排布于基體底部四周，基體中心有金屬散熱區(qū)。封裝后的產(chǎn)品尺寸小、電路徑短、電性能佳、散熱性好、可靠性高，適用于對(duì)性能和體積有嚴(yán)格要求的手機(jī)、通迅、數(shù)碼、汽車(chē)電子等高端精密電子產(chǎn)品領(lǐng)域，其主要工藝有晶圓背部研磨一晶圓切割成單顆芯片一芯片與基板粘合一引線鍵合一塑封一印字一切割(芯片與芯片彼此分離)一抓取(芯片從基板上分離)一測(cè)試一包裝出貨。典型的封裝結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。基板主要包括引腳1和金屬焊晶區(qū)3。集成電路裸芯片5通過(guò)粘合膠7粘合到基板的金屬焊晶區(qū) 3上。基板上的引腳1與集成電路裸芯片5上的微型焊盤(pán)9通過(guò)引線11鍵合連接，完成電氣互連。再通過(guò)塑封料13將整個(gè)基體包封起來(lái)。通常MEMS器件要實(shí)現(xiàn)特定的功能需要借助ASIC (Application Specific Intergrated Circuits，專(zhuān)用集成電路)芯片，而由于制造MEMS器件的工藝與制造ASIC的工藝差別較大，無(wú)法在CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)晶圓制造過(guò)程中同時(shí)制造完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方形扁平無(wú)引腳封裝OFN結(jié)構(gòu)，用以提供一具有ASIC芯片的MEMS器件，以具備產(chǎn)品尺寸小、制造工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、散熱性佳的優(yōu)點(diǎn)，包括基板；粘貼于所述基板上的專(zhuān)用集成電路ASIC芯片；粘貼于所述ASIC芯片上的MEMS芯片；包封所述基板、ASIC芯片、MEMS芯片并裸露所述基板上引腳的塑封料；所述ASIC芯片上的微型焊盤(pán)通過(guò)引線與所述基板上的引腳連接；所述MEMS芯片上的微型焊盤(pán)通過(guò)引線與所述ASIC芯片上的微型焊盤(pán)連接；所述ASIC芯片上，與所述 MEMS芯片上微型焊盤(pán)連接的微型焊盤(pán)不同于與所述基板上引腳連接的微型焊盤(pán)。一個(gè)實(shí)施例中，所述ASIC芯片通過(guò)粘合劑粘貼于所述基板上；所述MEMS芯片通過(guò)粘合劑粘貼于所述ASIC芯片上的粘晶區(qū)。一個(gè)實(shí)施例中，所述基板上設(shè)金屬焊晶區(qū)，所述ASIC芯片通過(guò)粘合劑粘貼于所述基板上的金屬焊晶區(qū)。一個(gè)實(shí)施例中，所述粘合劑為非導(dǎo)電高導(dǎo)熱性材料。一個(gè)實(shí)施例中，所述粘合劑為環(huán)氧樹(shù)脂材料。一個(gè)實(shí)施例中，所述MEMS芯片具有上蓋板和下底板，所述下底板具有裸露所述 MEMS芯片上微型焊盤(pán)的正面。一個(gè)實(shí)施例中，所述下底板正面的一邊或兩邊設(shè)凹槽，所述MEMS芯片上的微型焊盤(pán)分布排列于所述凹槽內(nèi)。一個(gè)實(shí)施例中，所述基板為引線框架或印刷電路板。一個(gè)實(shí)施例中，所述引線為金線、銅線或銀線。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方形扁平無(wú)引腳封裝OFN方法， 用以提供一具有ASIC芯片的MEMS器件，以具備產(chǎn)品尺寸小、制造工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、散熱性佳的優(yōu)點(diǎn)，包括提供一基板條，所述基板條上具有陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的基板；將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減薄；所述MEMS晶圓上設(shè)陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的MEMS芯片；所述ASIC晶圓上設(shè)陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的ASIC芯片，所述ASIC晶圓的背面與所述ASIC晶圓設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片；將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，獲得粘貼好的基體后進(jìn)行加熱固化；通過(guò)引線將MEMS芯片上的微型焊盤(pán)與ASIC芯片上的微型焊盤(pán)連接，將ASIC芯片上的微型焊盤(pán)與基板上的引腳連接；其中ASIC芯片上，與MEMS芯片上微型焊盤(pán)連接的微型焊盤(pán)不同于與基板上引腳連接的微型焊盤(pán)；用塑封料包封基體并裸露基板上的引腳；
將包封后的基板條切割成彼此分離的單顆封裝體。一個(gè)實(shí)施例中，所述將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減薄之后，先將粘合劑印刷至減薄后的MEMS晶圓下底板的背面和ASIC晶圓的背面，再將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片；其中所述下底板的背面與所述下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；所述將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，包括將所述基板條預(yù)熱，將附有粘合劑的ASIC芯片粘貼至基板上的金屬焊晶區(qū)，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)。一個(gè)實(shí)施例中，所述將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減薄之后，先將粘合劑印刷至減薄后的MEMS晶圓下底板的背面和ASIC晶圓的背面，再將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片；其中所述下底板的背面與所述下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；所述將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，包括在所述基板條的背面貼上膠帶，所述基板條的背面與所述基板條上引腳連接ASIC 芯片上微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；將附有粘合劑的ASIC芯片粘貼至基板中間的中空區(qū)域，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)；所述用塑封料包封基體并裸露基板上的引腳之后，先將基板條的背面的膠帶去除，再將包封后的基板條切割成彼此分離的單顆封裝體。一個(gè)實(shí)施例中，所述將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片之后，先將所述基板條上的基板分別點(diǎn)膠；所述將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，包括將ASIC芯片粘貼至基板上的金屬焊晶區(qū)；在ASIC芯片上的粘晶區(qū)點(diǎn)膠，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)；或，將粘合劑印刷至MEMS芯片下底板的背面，所述下底板的背面與所述下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)。一個(gè)實(shí)施例中，所述下底板正面的一邊或兩邊設(shè)凹槽，所述MEMS芯片上的微型焊盤(pán)分布排列于所述凹槽內(nèi)。一個(gè)實(shí)施例中，將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，包括采用兩刀切工藝將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，其中第一刀為寬刀，第二刀為窄刀。一個(gè)實(shí)施例中，所述第一刀的切進(jìn)深度為與所述凹槽的深度相同，所述第二刀為切穿整個(gè)MEMS晶圓；或者，所述第一刀的切進(jìn)深度大于所述凹槽的深度且小于整個(gè)MEMS晶圓的深度，所述第二刀為切穿整個(gè)MEMS晶圓。一個(gè)實(shí)施例中，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片，包括采用一刀切工藝將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片；或，采用兩刀切工藝將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片，其中第一刀為寬刀，第二刀為窄刀。本發(fā)明實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方形扁平無(wú)引腳封裝OFN結(jié)構(gòu)及方法，采用堆疊的方式，將ASIC芯片與MEMS芯片封裝為具有ASIC芯片的MEMS器件，具有產(chǎn)品尺寸小、制造工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、散熱性佳的優(yōu)點(diǎn)，并可利用現(xiàn)有QFN生產(chǎn)制造工藝，為MEMS器件的封裝提供另一種選擇。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中圖1、圖2為現(xiàn)有技術(shù)中QFN封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中將MEMS晶圓減薄的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中將ASIC晶圓減薄的示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中將粘合劑印刷至減薄后的MEMS芯片下底板的背面的示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中將粘合劑印刷至減薄后的ASIC芯片的背面的示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例中切割MEMS晶圓的示意圖；圖7-1、圖7-2為本發(fā)明實(shí)施例中MEMS晶圓切割時(shí)第一刀的切進(jìn)深度示意圖；圖7-3、圖7-4為本發(fā)明實(shí)施例中MEMS晶圓切割時(shí)第二刀的切進(jìn)深度示意圖；圖7-5為本發(fā)明實(shí)施例中MEMS晶圓切割時(shí)的俯視示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中切割A(yù)SIC晶圓的示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例中粘貼好的基體的一具體實(shí)例的示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例中引線連接好的基體的一具體實(shí)例的示意圖；圖11、圖12為本發(fā)明實(shí)施例中MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的示意圖；圖13、圖14為本發(fā)明實(shí)施例中MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)的另一具體實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。圖11和圖12為本發(fā)明實(shí)施例中MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的示意圖。 圖13和圖14為本發(fā)明實(shí)施例中MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)的另一具體實(shí)施例的示意圖。參考圖11至圖14，本發(fā)明實(shí)施例中MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)可以包括基板；粘貼于基板上的ASIC芯片20 ；粘貼于ASIC芯片20上的MEMS芯片10 ；包封基板、ASIC芯片20、MEMS芯片10并裸露基板上引腳18的塑封料28 ；ASIC芯片20上的微型焊盤(pán)16通過(guò)引線沈與基板上的引腳18連接；MEMS芯片10 上的微型焊盤(pán)14通過(guò)引線M與ASIC芯片20上的微型焊盤(pán)16連接；其中，ASIC芯片20 上，與MEMS芯片10上微型焊盤(pán)14連接的微型焊盤(pán)不同于與基板上引腳18連接的微型焊
ο具體實(shí)施時(shí)，基板設(shè)有分布在周?chē)蛞贿?、或兩邊、或四邊的若干引腳18，若干引腳18通過(guò)互連體彼此相連。基板設(shè)有正面和背面，基板上引腳18與ASIC芯片20上微型焊盤(pán)16連接的一面為正面，相對(duì)的面為背面。ASIC芯片20上設(shè)有微型焊盤(pán)16的一面為正面，與之相對(duì)的一面為背面。ASIC芯片20正面的周?chē)稍O(shè)若干微型焊盤(pán)16，ASIC芯片20 的正面還設(shè)有用于粘貼MEMS芯片10的粘晶區(qū)。MEMS芯片10具有上蓋板和下底板，下底板上設(shè)有微型焊盤(pán)14的一面為正面，與之相對(duì)的一面為背面。MEMS芯片10下底板的正面可裸露若干微型焊盤(pán)14，一個(gè)實(shí)施例中，MEMS芯片10下底板的正面的一邊或兩邊可設(shè)凹槽 30，例如為長(zhǎng)條形的凹槽，MEMS芯片10上的微型焊盤(pán)14分布排列于凹槽內(nèi)30，這樣在進(jìn)行 MEMS芯片10減薄處理時(shí)不會(huì)破壞MEMS芯片上的電路層結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施時(shí)，ASIC芯片20可通過(guò)粘合劑12粘貼于基板上；MEMS芯片10可通過(guò)粘合劑12粘貼于ASIC芯片20上的粘晶區(qū)。如圖11和圖12所示，一個(gè)實(shí)施例中，基板上可設(shè)金屬焊晶區(qū)22，ASIC芯片20通過(guò)粘合劑12粘貼于基板上的金屬焊晶區(qū)22。圖13和圖 14所示的基板上沒(méi)有金屬焊晶區(qū)22。具體實(shí)施時(shí)，粘合劑12可以是非導(dǎo)電高導(dǎo)熱性材料，例如可以是環(huán)氧樹(shù)脂材料。 基板可以是引線框架(Lead frame)，還可以是PCB (Printed Circuit Board，印刷電路板)。 引線24 J6可以是金線、銅線或銀線。 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種MEMS器件的OFN方法，其處理流程可以包括步驟1、提供一基板條，所述基板條上具有陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的基板；步驟2、將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減??；所述 MEMS晶圓上設(shè)陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的MEMS芯片；所述ASIC晶圓上設(shè)陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的ASIC芯片，所述ASIC晶圓的背面與所述ASIC晶圓設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)； ASIC晶圓的正面、背面與ASIC芯片的正面、背面相一致；圖3為將MEMS晶圓減薄的示意圖， 圖3中將MEMS芯片10的上蓋板和下底板分別減薄至目標(biāo)厚度；圖4為將ASIC晶圓減薄的示意圖，圖4中將ASIC芯片20的背面減??；步驟3、將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC 芯片；圖7為切割MEMS晶圓的示意圖；圖7-5為MEMS晶圓切割時(shí)的俯視示意圖；圖8為切割A(yù)SIC晶圓的示意圖；步驟4、將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，獲得粘貼好的基體后進(jìn)行加熱固化；圖9為粘貼好的基體的一具體實(shí)例的示意圖；步驟5、通過(guò)引線將MEMS芯片上的微型焊盤(pán)與ASIC芯片上的微型焊盤(pán)連接，將 ASIC芯片上的微型焊盤(pán)與基板上的引腳連接；其中ASIC芯片上，與MEMS芯片上微型焊盤(pán)連接的微型焊盤(pán)不同于與基板上引腳連接的微型焊盤(pán)；圖10為引線連接好的基體的一具體實(shí)例的示意圖；步驟6、用塑封料包封基體并裸露基板上的引腳；步驟7、將包封后的基板條切割成彼此分離的單顆封裝體。具體實(shí)施時(shí)，基板條上的每個(gè)基板設(shè)有正面和背面，基板上引腳與ASIC芯片上微型焊盤(pán)連接的一面為正面，相對(duì)的面為背面?；鍡l的正面、背面與基板的正面、背面相一致?；鍡l可以是引線框架條，也可為印刷電路板。具體實(shí)施時(shí)，將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上有多種實(shí)施方式。
一個(gè)實(shí)施例中，可以在將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減薄之后，先將粘合劑印刷至減薄后的MEMS晶圓下底板的背面和ASIC晶圓的背面，再將 MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片；其中MEMS晶圓下底板的背面與MEMS晶圓下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；MEMS晶圓下底板的正面、背面與MEMS 芯片下底板的正面、背面相一致。如圖5所示，將粘合劑12印刷至減薄后的MEMS芯片10 下底板的背面；如圖6所示，將粘合劑12印刷至減薄后的ASIC芯片20的背面。實(shí)施時(shí)，可以利用印刷機(jī)將粘合劑印刷至減薄后的整片晶圓上，MEMS晶圓印刷下底板的背面，ASIC晶圓印刷背面。其中粘合劑可以是非導(dǎo)電高導(dǎo)熱性材料，如環(huán)氧樹(shù)脂材料。該實(shí)施例中，將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，可以包括將基板條預(yù)熱，將附有粘合劑的ASIC芯片粘貼至基板上的金屬焊晶區(qū)，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)。實(shí)施時(shí)可利用粘合機(jī)將基板條預(yù)熱，將附有粘合劑的ASIC芯片粘貼至基板上的金屬焊晶區(qū)。圖9為該實(shí)施例中粘貼好的基體的示意圖。 圖10為該實(shí)施例中粘貼好的基體進(jìn)行引線連接后的示意圖。另一實(shí)施例中，同圖5、圖6所示，可以在將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄， 將ASIC晶圓的背面減薄之后，先將粘合劑印刷至減薄后的MEMS晶圓下底板的背面和ASIC 晶圓的背面，再將MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片。該實(shí)施例中，基板上沒(méi)有金屬焊金區(qū)，需引入貼膠帶工藝和去膠帶工藝，即將 ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，可以包括在基板條的背面貼上膠帶；將附有粘合劑的ASIC芯片粘貼至基板中間的中空區(qū)域，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)。在用塑封料包封基體并裸露基板上的引腳之后，先將基板條的背面的膠帶去除，例如可用去膠帶機(jī)將基板條的背面的膠帶去除，再將包封后的基板條切割成彼此分離的單顆封裝體。芯片粘貼方式除采用上述晶圓刷膠的方式外，另一實(shí)施例中，還可采用點(diǎn)膠的方式，即可以在將MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片之后， 先將基板條上的基板分別點(diǎn)膠；該實(shí)施例中，將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，可以包括將ASIC芯片粘貼至基板上的金屬焊晶區(qū)；在ASIC芯片上的粘晶區(qū)點(diǎn)膠，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)；或，MEMS 芯片也可采用刷膠的方式，即將粘合劑印刷至MEMS芯片下底板的背面，將附有粘合劑的 MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)；其中MEMS芯片下底板的背面與MEMS芯片下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；MEMS晶圓下底板的正面、背面與MEMS芯片下底板的正面、背面
相一致。具體實(shí)施時(shí)，MEMS芯片下底板正面的一邊或兩邊可設(shè)凹槽，MEMS芯片上的微型焊盤(pán)分布排列于凹槽內(nèi)。如圖3、4所示，將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄至目標(biāo)厚度時(shí)，由于微型焊盤(pán)位于凹槽內(nèi)，減薄時(shí)不會(huì)破壞晶圓的電路層結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施時(shí)，由于MEMS晶圓被密封于下底板與上蓋板之間，本身結(jié)構(gòu)敏感脆弱， 進(jìn)行晶圓切割時(shí)極易造成破裂，因此，在將MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片時(shí)，可采用兩刀切工藝，第一刀為寬刀，第二刀為窄刀。其中，第一刀的切進(jìn)深度可以是與凹槽的深度相同， 即切進(jìn)晶圓深度為切至凹槽底部，如圖7-1所示；第一刀的切進(jìn)深度也可以大于凹槽的深度且小于整個(gè)MEMS晶圓的深度，即切進(jìn)凹槽底部一部分，如圖7-2所示；第二刀為切穿整個(gè) MEMS晶圓，若MEMS晶圓下底板的背面附有粘合劑，即第二刀應(yīng)切穿印刷的膠層，如圖7-3、 7-4所示。具體實(shí)施時(shí)，將ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片時(shí)可以采用一刀切工藝，也可以采用兩刀切工藝。如用兩刀切工藝則第一刀為寬刀，第二刀為窄刀。具體實(shí)施時(shí)，可利用引線鍵合機(jī)將MEMS芯片上的微型焊盤(pán)與ASIC芯片上的微型焊盤(pán)連接，將ASIC芯片上的微型焊盤(pán)與基板上的引腳連接，引線可為金線、銅線或銀線。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方形扁平無(wú)引腳封裝OFN結(jié)構(gòu)及方法，采用堆疊的方式，將ASIC芯片與MEMS芯片封裝為具有ASIC芯片的MEMS器件，具有產(chǎn)品尺寸小、制造工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、散熱性佳的優(yōu)點(diǎn)，并可利用現(xiàn)有QFN生產(chǎn)制造工藝， 為MEMS器件的封裝提供另一種選擇。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方形扁平無(wú)引腳封裝OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 基板；粘貼于所述基板上的專(zhuān)用集成電路ASIC芯片； 粘貼于所述ASIC芯片上的MEMS芯片；包封所述基板、ASIC芯片、MEMS芯片并裸露所述基板上引腳的塑封料； 所述ASIC芯片上的微型焊盤(pán)通過(guò)引線與所述基板上的引腳連接；所述MEMS芯片上的微型焊盤(pán)通過(guò)引線與所述ASIC芯片上的微型焊盤(pán)連接；所述ASIC芯片上，與所述MEMS芯片上微型焊盤(pán)連接的微型焊盤(pán)不同于與所述基板上引腳連接的微型焊盤(pán)。
2.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述ASIC芯片通過(guò)粘合劑粘貼于所述基板上；所述MEMS芯片通過(guò)粘合劑粘貼于所述ASIC芯片上的粘晶區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板上設(shè)金屬焊晶區(qū)， 所述ASIC芯片通過(guò)粘合劑粘貼于所述基板上的金屬焊晶區(qū)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘合劑為非導(dǎo)電高導(dǎo)熱性材料。
5.如權(quán)利要求4所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘合劑為環(huán)氧樹(shù)脂材料。
6.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述MEMS芯片具有上蓋板和下底板，所述下底板具有裸露所述MEMS芯片上微型焊盤(pán)的正面。
7.如權(quán)利要求6所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下底板正面的一邊或兩邊設(shè)凹槽，所述MEMS芯片上的微型焊盤(pán)分布排列于所述凹槽內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板為引線框架或印刷電路板。
9.如權(quán)利要求1所述的MEMS器件的OFN結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述引線為金線、銅線或銀線。
10.一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方形扁平無(wú)引腳封裝OFN方法，其特征在于，包括 提供一基板條，所述基板條上具有陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的基板；將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減??；所述MEMS晶圓上設(shè)陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的MEMS芯片；所述ASIC晶圓上設(shè)陣列排布的多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的 ASIC芯片，所述ASIC晶圓的背面與所述ASIC晶圓設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片； 將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，獲得粘貼好的基體后進(jìn)行加熱固化；通過(guò)引線將MEMS芯片上的微型焊盤(pán)與ASIC芯片上的微型焊盤(pán)連接，將ASIC芯片上的微型焊盤(pán)與基板上的引腳連接；其中ASIC芯片上，與MEMS芯片上微型焊盤(pán)連接的微型焊盤(pán)不同于與基板上引腳連接的微型焊盤(pán)；用塑封料包封基體并裸露基板上的引腳； 將包封后的基板條切割成彼此分離的單顆封裝體。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減薄之后，先將粘合劑印刷至減薄后的MEMS晶圓下底板的背面和ASIC晶圓的背面，再將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè) ASIC芯片；其中所述下底板的背面與所述下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；所述將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，包括將所述基板條預(yù)熱，將附有粘合劑的ASIC芯片粘貼至基板上的金屬焊晶區(qū)，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述將MEMS晶圓的上蓋板和下底板分別減薄，將ASIC晶圓的背面減薄之后，先將粘合劑印刷至減薄后的MEMS晶圓下底板的背面和 ASIC晶圓的背面，再將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè) ASIC芯片；其中所述下底板的背面與所述下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；所述將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，包括在所述基板條的背面貼上膠帶，所述基板條的背面與所述基板條上引腳連接ASIC芯片上微型焊盤(pán)的正面相對(duì)；將附有粘合劑的ASIC芯片粘貼至基板中間的中空區(qū)域，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)；所述用塑封料包封基體并裸露基板上的引腳之后，先將基板條的背面的膠帶去除，再將包封后的基板條切割成彼此分離的單顆封裝體。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片之后，先將所述基板條上的基板分別點(diǎn)膠；所述將ASIC芯片粘貼至基板上，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上，包括將ASIC芯片粘貼至基板上的金屬焊晶區(qū)；在ASIC芯片上的粘晶區(qū)點(diǎn)膠，將MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)；或，將粘合劑印刷至MEMS芯片下底板的背面，所述下底板的背面與所述下底板設(shè)有微型焊盤(pán)的正面相對(duì)，將附有粘合劑的MEMS芯片粘貼至ASIC芯片上的粘晶區(qū)。
14.如權(quán)利要求11、12或13所述的方法，其特征在于，所述下底板正面的一邊或兩邊設(shè)凹槽，所述MEMS芯片上的微型焊盤(pán)分布排列于所述凹槽內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片， 包括采用兩刀切工藝將所述MEMS晶圓切割成多個(gè)MEMS芯片，其中第一刀為寬刀，第二刀為窄刀。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一刀的切進(jìn)深度為與所述凹槽的深度相同，所述第二刀為切穿整個(gè)MEMS晶圓；或者，所述第一刀的切進(jìn)深度大于所述凹槽的深度且小于整個(gè)MEMS晶圓的深度，所述第二刀為切穿整個(gè)MEMS晶圓。
17.如權(quán)利要求11、12或13所述的方法，其特征在于，將所述ASIC晶圓切割成多個(gè) ASIC芯片，包括采用一刀切工藝將所述ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片；或，采用兩刀切工藝將所述 ASIC晶圓切割成多個(gè)ASIC芯片，其中第一刀為寬刀，第二刀為窄刀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方形扁平無(wú)引腳封裝OFN結(jié)構(gòu)及方法，該結(jié)構(gòu)包括基板；粘貼于所述基板上的專(zhuān)用集成電路ASIC芯片；粘貼于所述ASIC芯片上的MEMS芯片；包封所述基板、ASIC芯片、MEMS芯片并裸露所述基板上引腳的塑封料；所述ASIC芯片上的微型焊盤(pán)通過(guò)引線與所述基板上的引腳連接；所述MEMS芯片上的微型焊盤(pán)通過(guò)引線與所述ASIC芯片上的微型焊盤(pán)連接；所述ASIC芯片上，與所述MEMS芯片上微型焊盤(pán)連接的微型焊盤(pán)不同于與所述基板上引腳連接的微型焊盤(pán)。本發(fā)明采用堆疊的方式，將ASIC芯片與MEMS芯片封裝為具有ASIC芯片的MEMS器件，具有產(chǎn)品尺寸小、制造工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、散熱性佳的優(yōu)點(diǎn)，并可利用現(xiàn)有QFN生產(chǎn)制造工藝，為MEMS器件的封裝提供另一種選擇。
文檔編號(hào)B81C3/00GK102344110SQ20111033699
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者吳斌, 尹丹, 陳武偉, 陳群峰 申請(qǐng)人:嘉盛半導(dǎo)體(蘇州)有限公司