可緩解蓋板應(yīng)力的mems封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及MEMS芯片的晶圓級封裝，尤其涉及一種可緩解蓋板應(yīng)力的MEMS封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)芯片，如加速度計(jì)，在封裝過程中，為了保證其功能區(qū)精密組件的正常工作，降低外界環(huán)境對功能區(qū)的不利影響，通常使用一帶空腔的蓋板，鍵合到MEMS芯片的功能面上，為其組件營造密封環(huán)境。
[0003]然而，僅一表面有空腔的蓋板為不對稱結(jié)構(gòu)，很容易導(dǎo)致蓋板有翹曲，而鍵合工藝對翹曲有較嚴(yán)的管控，因此翹曲嚴(yán)重的蓋板易產(chǎn)生邊緣未鍵合上等異常，以致帶來芯片可靠性的問題。此外，MEMS芯片對應(yīng)力比較敏感，在封裝過程中，還需要考量芯片最終焊接到功能板上的應(yīng)力分布問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種可緩解蓋板應(yīng)力的MEMS封裝結(jié)構(gòu)，通過將MEMS封裝結(jié)構(gòu)的蓋板設(shè)計(jì)成一表面上具有空腔，另一表面上刻出若干凹槽的結(jié)構(gòu)，可以緩解蓋板與MEMS芯片鍵合時(shí)，由于空腔導(dǎo)致的蓋板應(yīng)力，以削減翹曲度，提高蓋板與MEMS芯片的鍵合效果。還可以緩解蓋板與電路板(功能基板)鍵合時(shí)的焊接應(yīng)力，以提高M(jìn)EMS芯片的封裝可靠性。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種可緩解蓋板應(yīng)力的MEMS封裝結(jié)構(gòu)，包括:
[0007]MEMS芯片，所述MEMS芯片具有功能區(qū)和位于功能區(qū)周邊的若干焊墊；
[0008]蓋板，所述蓋板具有第一表面和與其相對的第二表面，所述第一表面具有空腔，所述第二表面上形成有若干凹槽，所述蓋板上還形成有貫通的至少一開口，所述蓋板的第一表面與所述MEMS芯片的功能面鍵合在一起，使所述空腔罩住所述MEMS芯片的功能區(qū)；
[0009]電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，形成于所述蓋板的第二表面上，其電性通過所述開口引至所述MEMS芯片的焊墊上。
[0010]進(jìn)一步的，若干所述凹槽的橫截面形狀包括方形、三角形、多邊形、圓形、橢圓形、菱形和不規(guī)則圖形中的一種或多種。
[0011]進(jìn)一步的，所述凹槽橫截面形狀的外接圓直徑范圍為2?5μπι;所述凹槽的深度為I?1um0
[0012]進(jìn)一步的，若干所述凹槽整體所占面積大于所述蓋板表面面積的1/3。
[0013]進(jìn)一步的，所述MEMS芯片的功能面與所述蓋板的第一表面通過一密封圈和若干第一焊接部進(jìn)行鍵合連接，使鍵合后的密封圈密封環(huán)繞所述MEMS芯片的功能區(qū)，且所述電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)引至所述蓋板第一表面后通過所述第一焊接部電連接所述MEMS芯片的焊墊。
[0014]進(jìn)一步的，所述MEMS芯片的功能面除功能區(qū)和焊墊以外的區(qū)域上覆蓋有一層絕緣層，所述絕緣層上設(shè)有環(huán)繞所述功能區(qū)的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的密封圈連接點(diǎn)，每個(gè)所述焊墊上制作有微凸點(diǎn)連接點(diǎn);所述蓋板的第一表面對應(yīng)位置上設(shè)有具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的密封圈，所述蓋板的第一表面對應(yīng)位置上制作有焊料微凸點(diǎn)，且該焊料微凸點(diǎn)與引至所述蓋板的第一表面的電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)電連接，所述密封圈與所述密封圈連接點(diǎn)之間鍵合密封連接，所述焊料微凸點(diǎn)與所述微凸點(diǎn)連接點(diǎn)之間鍵合電連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述密封圈的外邊緣延伸并靠近所述MEMS芯片的邊緣，并與所述MEMS芯片的邊緣相隔一第一距離;所述焊料微凸點(diǎn)內(nèi)嵌在所述密封圈中，并與所述密封圈之間相隔一隔離間隙。
[0016]進(jìn)一步的，所述電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)包括:
[0017]鈍化層，覆蓋在所述蓋板的第二表面上、所述凹槽內(nèi)及所述開口的側(cè)壁上；
[0018]金屬線路，形成于所述鈍化層上，且其電性通過所述開口引至所述MEMS芯片的焊墊上；
[0019]保護(hù)層，形成于所述蓋板第二表面的金屬線路上及所述開口內(nèi)的金屬線路上；所述保護(hù)層上形成有電連接所述金屬線路的若干第二焊接部；
[0020]另設(shè)有電路板，所述電路板與所述第二焊接部電連接。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供一種可緩解蓋板應(yīng)力的MEMS封裝結(jié)構(gòu)，該MEMS封裝結(jié)構(gòu)的蓋板第一表面上設(shè)有空腔，該蓋板的第二表面上刻有若干凹槽，蓋板第一表面與MEMS芯片的功能面鍵合，空腔與MEMS芯片功能區(qū)形成密閉空間；蓋板上設(shè)有貫通的開口，并在蓋板的第二表面上形成有電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，將MEMS芯片功能面的焊墊的電性由蓋板第一表面弓I至第二表面上，在電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)上設(shè)置第二焊接部，比如焊球，通過焊球可連接電路板。上述結(jié)構(gòu)中，通過將MEMS封裝結(jié)構(gòu)的蓋板設(shè)計(jì)成一表面上具有空腔，另一表面上刻出若干凹槽的結(jié)構(gòu)，可以緩解蓋板與MEMS芯片鍵合時(shí)，由于空腔導(dǎo)致的蓋板應(yīng)力，以削減翹曲度，提高蓋板與MEMS芯片的鍵合效果。且該若干凹槽，還可以緩解蓋板與電路板(功能基板)鍵合時(shí)的焊接應(yīng)力，以提高M(jìn)EMS芯片的封裝可靠性。較佳的，MEMS芯片的功能面與蓋板的第一表面的鍵合連接通過一密封圈和若干第一焊接部實(shí)現(xiàn)，密封圈密封環(huán)繞MEMS芯片的功能區(qū)，為功能區(qū)的功能組件提供密封的工作空間，第一焊接部電連接引至蓋板第一表面的電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)與MEMS芯片的焊墊，以將MEMS芯片的焊墊的電性引至蓋板的第二表面。更佳的，密封圈的外邊緣延伸并靠近MEMS芯片的邊緣，并與MEMS芯片的邊緣相隔一第一距離；第一焊接部(焊料微凸點(diǎn))內(nèi)嵌在密封圈中，并與密封圈之間相隔一隔離間隙。這樣，密封圈的寬度得到增大，增加了密封圈與MEMS芯片及蓋板的黏結(jié)面積，從而加強(qiáng)了黏結(jié)力，保證了密封能力，并提高抗氣壓能力，增加可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型MEMS封裝結(jié)構(gòu)一實(shí)施例的剖視圖；
[0023]圖2為圖1中蓋板的剖視圖；
[0024]圖3為圖2中在A處放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型中蓋板第二表面凹槽的俯視圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型MEMS封裝結(jié)構(gòu)另一實(shí)施例的剖視圖；
[0027]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0028]1-MEMS 芯片101-功能區(qū)
[0029]102-焊墊2-蓋板
[0030]201-第一表面202-第二表面
[0031]203-空腔204-凹槽
[0032]205-開口3-密封圈
[0033]4-第一焊接部5-鈍化層
[0034]6-金屬線路7-保護(hù)層
[0035]8-第二焊接部9-電路板
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本實(shí)用新型的技術(shù)方案能夠更加易懂，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。為方便說明，實(shí)施例附圖的結(jié)構(gòu)中各組成部分未按正常比例縮放，故不代表實(shí)施例中各結(jié)構(gòu)的實(shí)際相對大小。其中所說的結(jié)構(gòu)或面的上面或上側(cè)，包含中間還有其他層的情況。
[0037]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種可緩解蓋板應(yīng)力的MEMS封裝結(jié)構(gòu)，包括:
[0038]一MEMS芯片I，所述MEMS芯片具有功能區(qū)101和位于功能區(qū)周邊的若干焊墊102;[0039 ] 一蓋板2，所述蓋板具有第一表面201和與其相對的第二表面202，所述第一表面具有空腔203，所述第二表面上形成有若干凹槽204，所述蓋板上還形成有貫通的至少一開口205，所述蓋板的第一表面與所述MEMS芯片的功能面鍵合在一起，使所述空腔罩住所述MEMS芯片的功能區(qū)；
[0040]—電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，形成于所述蓋板的第二表面上，其電性通過所述開口引至所述MEMS芯片的焊墊上。所述電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)包括:
[0041]一鈍化層5，覆蓋在所述蓋板的第二表面上、所述凹槽內(nèi)及所述開口的側(cè)壁上；
[0042]—金屬線路6，形成于所述鈍化層上，且其電性通過所述開口引至所述MEMS芯片的焊墊上；
[0043]—層保護(hù)層7，形成于所述蓋板第二表面的金屬線路上及所述開口內(nèi)的金屬線路上;所述保護(hù)層上形成有電連接所述金屬線路的若干第二焊接部8;
[0044]另設(shè)有電路板9，所述電路板與所述第二焊接部電連接。
[0045]上述結(jié)構(gòu)中，通過在蓋板一表面上形成空腔，該空腔鍵合后，罩在MEMS芯片的功能區(qū)的上方，可為功能區(qū)的功能組件提供密封的工作空間。通過在蓋板的另一表面上刻出若干凹槽的結(jié)構(gòu)，可以緩解蓋板與MEMS芯片鍵合時(shí)，由于空腔導(dǎo)致的蓋板應(yīng)力，以削減翹曲度，提高蓋板與MEMS芯片的鍵合效果。且該若干凹槽，還可以緩解蓋板與電路板(功能基板)鍵合時(shí)的焊接應(yīng)力，以提高M(jìn)EMS芯片的封裝可靠性。
[0046]蓋板第一表面的若干凹槽，其橫截面形狀類型無特殊要求，優(yōu)選的，若干所述凹槽的橫截面形狀包括方形、三角形、多邊形、圓形、橢圓形、菱形和不規(guī)則圖形中的一種或多種。參見圖4，凹槽的橫截面形狀為方形，更優(yōu)的，所述凹槽橫截面形狀的外接圓直徑范圍為2?5μηι;所述凹槽的深度為I?ΙΟμπι。
[0047]優(yōu)選的，若干所述凹槽整體所占面積大于所述蓋板表面面積的1/3。由于凹槽的數(shù)量眾多，可分布于非金屬線路和非開口的位置，以有效分散蓋板上應(yīng)力。
[0048]蓋板的第一表面與MEMS芯片的功能面鍵合在一起的方式很多，可以采用常用支撐圍堰的形式。優(yōu)選的，所述MEMS芯片的功能面與所述蓋板的第一表面通過一密封圈3和若干第一焊接部4進(jìn)行鍵合連接，使鍵合后的密封圈密封環(huán)繞所述MEMS芯片的功能區(qū)，且所述電導(dǎo)通結(jié)構(gòu)引至所述蓋板第一表面后通過所述第一焊接部電連接所述MEMS芯片的焊墊。其中，密封圈密封環(huán)繞MEMS芯片的功能區(qū)，為功能區(qū)的功能組件提供密封的工作空間，第一焊接部電連接引