厚度可控的貼片裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子封裝領(lǐng)域，特別涉及MEMS封裝中厚度可控的貼片裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS (微機械系統(tǒng))是在傳統(tǒng)集成電路技術(shù)上發(fā)展而來的一門新興技術(shù)，通過制作微米納米尺度的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)感知或執(zhí)行功能。由于其對很多外部環(huán)境變量都高度敏感，所以在封裝過程中要盡量減小一切外部影響因素。而在MEMS器件封裝工藝中，貼片工藝是最直接的連接MEMS芯片和外部環(huán)境(封裝管殼)的步驟，因此是非常重要的一個重要環(huán)節(jié)。貼片工藝不僅決定了 MEMS器件的可靠性和導熱性，對器件的溫度特性和偏置也有很大的影響。而且貼片工藝不合適還會造成MEMS器件運動部件和功能部件的損壞。常規(guī)的貼片工藝有貼片膠粘接和焊料焊接貼片兩種。在貼片過程中，為了保證合適的粘結(jié)強度，更好的反應傳感器的性能，對貼片結(jié)構(gòu)的壓力，厚度等有嚴格的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題之一是，能夠?qū)崿F(xiàn)MEMS器件封裝工藝中，貼片厚度的精確控制。
[0004]本發(fā)明提供了一種厚度可控的貼片裝置，包括:厚度控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，在厚度方向上高度一定，在與厚度垂直的貼片平面方向上任意延展，且所述厚度控制結(jié)構(gòu)貼片平面上分布有貫通厚度方向的孔隙；貼片膠，填充于所述厚度控制結(jié)構(gòu)的孔隙之中，用于粘貼。
[0005]可選的，所述厚度控制結(jié)構(gòu)是直徑相同，沿所述貼片平面排布的單層玻璃微珠，或是厚度一定的玻璃纖維鏤空平面網(wǎng)格。
[0006]可選的，所述玻璃微珠直徑，或平面網(wǎng)格的厚度范圍是1 μπι至ΙΟΟΟμπι。
[0007]可選的，所述貼片膠為環(huán)氧膠、玻璃膠、釬焊焊料、金錫焊料的一種或其任意組合。
[0008]可選的，所述的貼片裝置，用于粘貼MEMS傳感器芯片和封裝基板。
[0009]可選的，所封裝的MEMS傳感器芯片是MEMS慣性傳感器芯片，具體是加速度計和陀螺儀。
【附圖說明】
[0010]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0011]圖la是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種貼片裝置的結(jié)構(gòu)圖俯視圖；
[0012]圖lb是所述貼片裝置的結(jié)構(gòu)切面圖；
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種使用貼片裝置的示意圖；
[0014]圖3a是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種貼片裝置的結(jié)構(gòu)圖俯視圖；
[0015]圖3b是所述貼片裝置的結(jié)構(gòu)切面圖；
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種使用貼片裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0018]圖la是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種貼片裝置的結(jié)構(gòu)圖俯視圖，圖lb是所述貼片裝置的結(jié)構(gòu)切面圖。如該圖所示的貼片裝置中，厚度控制結(jié)構(gòu)是直徑相同，沿貼片平面排布的單層玻璃微珠。貼片膠填充在玻璃微珠間的孔隙中，其所需體積應當不少于玻璃微珠直徑乘以貼片面積。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種使用貼片裝置的示意圖。該圖反應的是厚度控制結(jié)構(gòu)為玻璃微珠的情形。MEMS傳感器封裝中貼片工藝包括如下過程:提供若干相同直徑的玻璃微珠以及貼片膠，將玻璃微珠與貼片膠均勻混合；提供封裝基板，將所述混合有玻璃微珠的貼片膠均勻涂抹在封裝基板上^#MEMS傳感器芯片置于貼片膠上，并在MEMS傳感器表面施加等靜壓，將位于MEMS傳感器與封裝基板間的混有玻璃微珠的貼片膠充分壓緊，使得貼片裝置只有單層玻璃微珠在貼片平面上排列，該步驟中，施加等靜壓的位置不能對MEMS芯片造成影響甚至損壞，施加的等靜壓的大小要根據(jù)不同的情況確定，對于某些對壓力要求較小，或者芯片本身較厚的情況，可以依靠芯片本身的自重作為壓力；然后對封裝基板和MEMS傳感器芯片之間的貼片裝置進行固化，得到穩(wěn)定的具有與玻璃微珠直徑相同厚度的貼片裝置，同時也完成了貼片工藝步驟。值得注意的是，以玻璃微珠為厚度控制結(jié)構(gòu)的貼片裝置，也可以直接涂在MEMS芯片的貼片位置上，然后再將涂有貼片裝置的芯片粘貼于基板之上。
[0020]可以看到，該貼片裝置通過直徑不可壓縮的玻璃微珠，能夠精確的實現(xiàn)對MEMS封裝中貼片厚度的控制。另外，由于貼片厚度，形狀大小以及貼片膠的材料直接影響傳感器的性能，可根據(jù)MEMS傳感器的不同性質(zhì)，匹配不同直徑的玻璃微珠，優(yōu)選的，玻璃微珠的直徑范圍為1 μ m至1000 μ m，也可以匹配不同的貼片膠，優(yōu)選的，貼片膠為環(huán)氧膠、玻璃膠、釬焊焊料、金錫焊料的一種或其任意組合；同樣的，貼片平面的面積和形狀也可根據(jù)MEMS傳感器性能需求而設(shè)計和改變。
[0021]具體的，控制貼片膠厚度的一致性，可以保證MEMS芯片相對于封裝基板水平，若封裝所封裝的是MEMS加速度計傳感器，就可以使得MEMS加速度傳感器的零位偏置較小。此夕卜，對于平板電容式的MEMS傳感器，MEMS芯片與封裝基板間會引入雜散電容，通過嚴格控制貼片膠厚度就可以預先估算出該部分雜散電容的值，從而對MEMS芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計和電路設(shè)計給出最直接的反饋。最后，通過控制貼片膠的位置、面積、厚度和形狀可以有效的減少封裝應力帶給MEMS芯片的影響。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個封裝平板電容式MEMS加速度計實例，綜合考慮雜散電容效應、抗沖擊能力、封裝應力等因素后，優(yōu)選了直徑為1_，厚度為50um的圓形貼片裝置。
[0022]圖3a是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種貼片裝置的結(jié)構(gòu)圖俯視圖，圖3b是所述貼片裝置的結(jié)構(gòu)切面圖。如該圖所示的貼片裝置中，厚度控制結(jié)構(gòu)是厚度一定的玻璃纖維鏤空平面網(wǎng)格。貼片膠填充在平面網(wǎng)格間的孔隙中，其所需體積應當不少平面網(wǎng)格厚度乘以貼片面積。
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種使用貼片裝置的示意圖。該圖反應的是厚度控制結(jié)構(gòu)為鏤空平面網(wǎng)格的情形。MEMS傳感器封裝中貼片工藝包括如下過程:提供封裝基板，將所述鏤空平面網(wǎng)格至于封裝基板上；在鏤空平面網(wǎng)格上涂刷適量貼片膠^#MEMS傳感器芯片置于貼片膠上，并在MEMS傳感器表面施加等靜壓，將位于MEMS傳感器與封裝基板間的貼片裝置壓緊，使得MEMS傳感器底面與所述鏤空平面網(wǎng)格上表面緊貼并與孔隙中的貼片膠充分接觸，封裝基板的上表面與所述鏤空平面網(wǎng)格下表面緊貼并與孔隙中的貼片膠充分接觸，該步驟中，施加等靜壓的位置不能對MEMS芯片造成影響甚至損壞，施加的等靜壓的大小要根據(jù)不同的情況確定，對于某些對壓力要求較小，或者芯片本身較厚的情況，可以依靠芯片本身的自重作為壓力；然后對封裝基板和MEMS傳感器芯片之間的貼片裝置進行固化，得到穩(wěn)定的具有與鏤空平面網(wǎng)格厚度相同厚度的貼片裝置，同時也完成了貼片工藝步驟。
[0024]可以看到，該貼片裝置通過厚度不可壓縮的玻璃纖維鏤空平面網(wǎng)格，能夠精確的實現(xiàn)對MEMS封裝中貼片厚度的控制。另外，由于貼片厚度，形狀大小以及貼片膠的材料直接影響傳感器的性能，可根據(jù)MEMS傳感器的不同性質(zhì)，匹配不同厚度的鏤空平面網(wǎng)格，優(yōu)選的，玻璃微珠的直徑范圍為1 μ m至1000 μ m，也可以匹配不同的貼片膠，優(yōu)選的，貼片膠為環(huán)氧膠、玻璃膠、釬焊焊料、金錫焊料的一種或其任意組合；同樣的，貼片平面的面積和形狀也可根據(jù)MEMS傳感器性能需而設(shè)計和改變。另外鏤空網(wǎng)格的團也可以根據(jù)需要進行設(shè)計，可以是但不限于蜂窩型，三角形等。
[0025]具體的，控制貼片膠厚度的一致性，可以保證MEMS芯片相對于封裝基板水平，若封裝所封裝的是MEMS加速度計傳感器，就可以減小MEMS加速度傳感器的零位偏置較小。此夕卜，對于平板電容式的MEMS傳感器，MEMS芯片與封裝基板間會引入雜散電容，通過嚴格控制貼片膠厚度就可以預先估算出該部分雜散電容的值，從而對MEMS芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計和電路設(shè)計給出最直接的反饋。最后，通過控制貼片膠的位置、面積、厚度和形狀可以有效的減少封裝應力帶給MEMS芯片的影響。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個封裝平板電容式MEMS加速度計實例，綜合考慮雜散電容效應、抗沖擊能力、封裝應力等因素后，優(yōu)選了直徑為1_，厚度為50um的圓形貼片裝置。
[0026]綜上所述，本發(fā)明利用高度固定的厚度控制結(jié)構(gòu)，可以精確實現(xiàn)對MEMS封裝中貼片的厚度控制，從而更好的反應傳感器的性能。
【主權(quán)項】
1.一種貼片裝置，包括: 厚度控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，在貼片厚度方向上高度一定，在與貼片厚度垂直的平面方向上任意延展，且所述厚度控制結(jié)構(gòu)平面上分布有貫通厚度方向的孔隙； 貼片膠，填充于所述厚度控制結(jié)構(gòu)的孔隙之中，用于粘貼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片裝置，所述厚度控制結(jié)構(gòu)是直徑相同，沿所述貼片平面排布的單層玻璃微珠，或是厚度一定的玻璃纖維鏤空平面網(wǎng)格。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貼片裝置，所述玻璃微珠直徑，或平面網(wǎng)格的厚度范圍是1 μ m 至 1000 μ m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片裝置，所述貼片膠為環(huán)氧膠、玻璃膠、釬焊焊料、金錫焊料的一種或其任意組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片裝置，其特征在于，用于粘貼MEMS傳感器芯片和封裝基板。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的貼片裝置，其特征在于，MEMS傳感器芯片是MEMS慣性傳感器芯片，具體是加速度計和陀螺儀。
【專利摘要】本實用新型提供了一種MEMS傳感器封裝中的貼片裝置，包括：厚度控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，在厚度方向上高度一定，在與厚度垂直的貼片平面方向上任意延展，且所述厚度控制結(jié)構(gòu)貼片平面上分布有貫通厚度方向的孔隙；貼片膠，填充于所述厚度控制結(jié)構(gòu)的孔隙之中，用于粘貼。本實用新型利用高度固定的厚度控制結(jié)構(gòu)，精確實現(xiàn)對MEMS封裝中貼片的厚度控制，從而更好的反應傳感器的性能。
【IPC分類】B81B7/00, H01L21/60
【公開號】CN204981127
【申請?zhí)枴緾N201520665232
【發(fā)明人】郭士超
【申請人】中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年8月28日