Mems传感器倒装叠层封装结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及MEMS传感器封装技术领域，尤其是一种MEMS传感器倒装叠层(Flip-Chip Stacked)封装结构及其制备方法。
【背景技术】
[0002]微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)是指采用光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。利用MEMS技术手段加工的传感器具有体积小、功耗低、批量制造成本低等优点。
[0003]近年来，MEMS传感器与专用集成电路(Applicat1n Specific IntegratedCircuit,ASIC)通过各种封装技术封装成为一个芯片成为传感器发展的一个趋势。封装的形式包括并排(Side by Side)、叠层(Stacked)等，其中叠层封装形式由于可以减小封装面积(Footprint)，越来越多的被电子设计公司所采用。
[0004]以意法电子(ST Microelectronics)的压力传感器LPS331A为例，如图1所示，其采用的是图1所示的叠层封装结构。图1中，最底层的是PCB基板，ASIC芯片通过粘接的方式固定在PCB基板上，MEMS压力传感器再通过粘接的方式固定在ASIC芯片上。MEMS传感器上的焊盘通过焊线(Wire bond)的方式将信号引到ASIC的焊盘上，然后ASIC上的焊盘再通过焊线引到PCB基板上。
[0005]从图1所示的ST LPS331A封装结构可知，该叠层封装方式需要进行两次焊线，分别是MEMS传感器到ASIC及ASIC到PCB基板，这种封装方法存在的技术缺陷包括:I)需要两步焊线，增加了工艺步骤和材料成本；2)ASIC到PCB基板的焊线需要占用一定的横向位置，限制了芯片尺寸的进一步缩小。
【发明内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种MEMS传感器倒装叠层封装结构及其制备方法，以简化封装工艺，降低封装成本。
[0008]( 二)技术方案
[0009]为达到上述目的，本发明提供了一种MEMS传感器倒装叠层封装结构，包括:基板，该基板表面具有多个凸块；专用集成电路，倒装焊接于该基板之上，该专用集成电路表面的焊盘与该基板表面的凸块对应扣合，实现该专用集成电路与该基板的电路连接；以及MEMS传感器，粘接于该专用集成电路之上。
[0010]上述方案中，该MEMS传感器的焊盘首先通过焊线连接于该基板，然后再通过该基板上的布线连接于该专用集成电路的焊盘。
[0011]上述方案中，该基板为印刷电路板。
[0012]上述方案中，该基板表面的凸块通过微加工方式制备而成。
[0013]上述方案中，该基板表面的凸块采用柱形结构、圆锥形结构或多棱锥形结构。该基板表面的凸块采用柱形结构，其顶面为多边形、圆形或椭圆形；该基板表面的凸块采用多棱锥形结构，是采用正三棱锥结构或正金字塔结构。
[0014]上述方案中，该MEMS传感器为压力传感器、惯性传感器、气体传感器或光传感器。该惯性传感器为加速度计或陀螺仪。
[0015]为达到上述目的，本发明还提供了一种MEMS传感器倒装叠层封装结构的制备方法，包括:在基板表面制备多个凸块，并在基板表面进行再布线；将专用集成电路倒装焊接于该基板之上，使该专用集成电路表面的焊盘与该基板表面的凸块对应扣合，实现该专用集成电路与该基板的电路连接；以及将MEMS传感器粘接于该专用集成电路之上，并采用焊线将该MEMS传感器的焊盘连接于该基板。
[0016]上述方案中，该基板表面的凸块通过微加工方式制备而成。
[0017](三)有益效果
[0018]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0019]I)本发明提供的MEMS传感器倒装叠层封装结构及其制备方法，由于采用倒装焊方式将ASIC焊接到PCB基板上，减少了一次焊线工艺步骤，简化了工艺复杂度和材料成本。
[0020]2)本发明提供的MEMS传感器倒装叠层封装结构及其制备方法，由于ASIC不需要焊线到PCB基板上，可以进一步缩小芯片的封装体积，有利于最终封装尺寸的微型化。
【附图说明】
[0021]图1是现有技术中ST LPS331A封装结构的示意图。
[0022]图2是本发明提供的MEMS传感器倒装叠层封装结构的示意图。
[0023]图3是依照本发明实施例的MEMS传感器到PCB基板的引线图。
[0024]图4是依照本发明实施例的PCB基板到ASIC的再布线线图。
[0025]图5是本发明提供的制备MEMS传感器倒装叠层封装结构的方法流程图。
[0026]图6是另一实施例中压力传感器倒装叠层封装结构的示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0028]本发明提供的MEMS传感器倒装叠层封装结构及其制备方法，采用倒装焊方式将ASIC焊接到PCB基板上，减少了一次焊线工艺步骤，简化了工艺复杂度和材料成本。由于ASIC不需要焊线到PCB基板上，可以进一步缩小芯片的封装体积，有利于最终封装尺寸的微型化。
[0029]如图2所示，图2是本发明提供的MEMS传感器倒装叠层封装结构的示意图，该MEMS传感器倒装叠层封装结构包括基板、专用集成电路和MEMS传感器。其中，该基板表面具有多个凸块(Bumper);该专用集成电路倒装焊接于该基板之上，该专用集成电路表面的焊盘与该基板表面的凸块对应扣合，实现该专用集成电路与该基板的电路连接。该MEMS传感器粘接于该专用集成电路之上，该MEMS传感器的焊盘通过焊线连接于该基板。
[0030]图2中，该MEMS传感器的焊盘首先通过焊线连接于该基板，然后再通过该基板上的布线连接于该专用集成电路的焊盘。该基板一般采用印刷电路板，即PCB基板。该基板表面的凸块是通过光刻胶涂布、曝光、显影，或电镀等微加工工艺制备而成。该基板表面的凸块可以采用柱形结构、圆锥形结构或多棱锥形结构等多