Mems芯片集成的封装结构及封装方法

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Mems芯片集成的封装结构及封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种芯片集成的封装,具体是涉及一种MEMS芯片集成的封装结构及封装方法。
【背景技术】
[0002]MEMS(Micro Electro Mechanical systems,微机电系统)技术是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术,是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。微机电系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令,还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它采用微电子技术和微加工技术相结合的制造工艺,制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统,相对于传统的机械,它们的尺寸更小,厚度更薄,系统的自动化、智能化和可靠性水平更高。MEMS器件的应用领域相当广阔,市场需求强劲,正成为业界争相研发的热点。
[0003]MEMS产品中,由于各类产品的使用范围和应用环境的差异,其封装也没有一个统一的形式,应根据具体的使用情况选择合适的封装,近年来,MEMS封装技术取得了很大的进展,出现了众多的MEMS封装技术,大多数研究都集中在特殊应用的不同封装工艺,并且通常MEMS器件要实现特定的功能需要借助ASIC(Applicat1n Specific IntergratedCircuits,专用集成电路)芯片,而由于制造MEMS器件的工艺和制造ASIC的工艺差别较大,无法在CMOS(complementary metal oxide semiconductor,互补金属氧化物半导体)晶圆制造过程中冋时制造完成。
[0004]专利号为ZL201320864641.2的专利文献,公开了一种硅基圆片级扇出封装结构,该封装结构包括硅基本体和带有若干个电极的IC芯片,每一电极上设置若干个金属柱/金属块,IC芯片的另一面通过贴片胶与硅基本体连接,塑封层将IC芯片、金属柱/金属块和贴片胶封装起来,金属柱/金属块的端面露出塑封层,并在其端面设置再布线金属层,相邻的再布线金属层向电极外侧延伸,并在再布线金属层的终端的表面设置焊球凸点,该实用新型能够实现将IC芯片的尺寸做的更小,但是采用在电极上设置金属柱/金属块的可靠性不好,良率下降。
[0005]专利号为ZL201110336991.7的专利文献,公开了一种微机电系统MEMS器件的方形扁平无引脚封装结构及方法,该封装结构包括:基板;粘结于所述基板上的专用集成电路ASIC芯片;粘贴于所述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脚的塑封料;所述ASIC芯片上的微型焊盘通过引线与所述基板上的引脚连接;所述MEMS芯片上的微型焊盘通过引线与所述ASIC芯片上的微型焊盘连接;所述ASIC芯片上,与所述MEMS芯片上微型焊盘连接的微型焊盘不同于与所述基板上引脚连接的微型焊盘。该发明采用堆叠的方式,将ASIC芯片与MEMS芯片封装为具有ASIC芯片的MEMS器件,具有产品尺寸小,制造简单、性能优越、散热性佳的优点。但是,不同的MEMS芯片其功能特性各异,因此不同MEMS芯片与ASIC芯片之间的封装需要采用不同的方式,封装方式不够灵活,不能广泛应用于所有MEMS芯片与ASIC芯片之间的封装。

【发明内容】

[0006]为了解决上述技术问题,本发明提出一种MEMS芯片集成的封装结构及封装方法,能够适用于所有的MEMS芯片与AS IC芯片之间的封装,同时具备封装成品尺寸小、制造工艺简单、性能优越、散热性佳的优点。
[0007]本发明的技术方案是这样实现的:
[0008]—种MEMS芯片集成的封装结构,包括MEMS芯片、ASIC芯片,所述ASIC芯片具有第一表面和与其相对的第二表面,所述第一表面含有焊垫,所述MEMS芯片的正面具有焊料凸点,所述ASIC芯片焊垫的电性通过重布局金属线路导出至与待键合的MEMS芯片焊料凸点相对应的位置,所述MEMS芯片的正面与所述ASIC芯片的第一表面通过所述焊料凸点与所述重布局金属线路键合,所述MEMS芯片和所述ASIC芯片的第一表面通过塑封层包覆;所述ASIC芯片第一表面焊垫的电性通过金属互连结构导出至第二表面。
[0009]进一步的,所述第二表面形成有暴露所述焊垫的开口,所述开口及所述第二表面上形成有暴露焊垫的绝缘层,所述绝缘层上形成有将所述焊垫的电性引至所述第二表面上的金属重布线,所述金属重布线上形成有用于防止所述金属重布线氧化或腐蚀的防焊层,所述防焊层上形成有电连接所述金属重布线的若干焊料凸点。
[0010]进一步的,所述焊料凸点为焊球或金属凸点。
[0011 ]进一步的,所述塑封层的材质为聚合物或膜。
[0012]进一步的,所述ASIC芯片焊垫之间的间距大于所述MEMS芯片的焊料凸点之间的间距时,所述重布局金属线路向内导出至与所述MEMS芯片的焊料凸点相对应的位置;所述ASIC芯片的焊垫之间的间距小于所述MEMS芯片的焊料凸点之间的间距时,所述重布局金属线路向外扇出至与所述MEMS芯片的焊料凸点相对应的位置。
[0013]—种MEMS芯片集成的封装方法,包含如下步骤:
[0014]步骤1、提供一MEMS芯片,所述MEMS芯片的正面含有焊料凸点;
[0015]步骤2、提供一ASIC芯片,所述ASIC芯片具有第一表面和与其相对的第二表面,所述第一表面含有焊垫,在所述第一表面制作重布局金属线路,将所述焊垫的电性导出至与需要键合的MEMS芯片上焊料凸点相对应位置;
[0016]步骤3、将所述MEMS芯片的正面与所述ASIC芯片的第一表面通过所述焊料凸点与所述重布局金属线路键合在一起;
[0017]步骤4、在所述ASIC芯片含有焊垫的第一表面形成塑封层,使该塑封层包覆住所述MEMS芯片和所述重布局金属线路;
[0018]步骤5、将所述ASIC芯片第一表面的焊垫电性通过金属互连结构导出至第二表面上;
[0019]进一步的,首先,在所述第二表面上形成暴露ASIC芯片第一表面焊垫的开口,然后,在开口及第二表面上形成暴露焊垫的绝缘层,接着,在所述绝缘层上形成将所述焊垫的电性引至所述第二表面上的金属重布线,最后,在所述金属重布线上形成防止所述金属重布线氧化或腐蚀的防焊层,并在该防焊层上形成有电连接所述金属重布线的若干焊料凸点。
[0020]进一步的,所述焊料凸点与所述重布局金属线路的键合通过在键合部位形成金属柱进行键合。
[0021]进一步的,所述金属柱形成于所述MEMS芯片的焊料凸点位置或形成于所述ASIC芯片上焊垫对应的重布局金属线路上。
[0022]进一步的,利用回流的方式对所述MEMS芯片、所述ASIC芯片进行键合。
[0023]本发明的有益效果是:本发明提供一种MEMS芯片集成的封装结构及封装方法,通过重布局金属线路将ASIC芯片的电性导出至与需要键合的MEMS芯片焊球相对应位置,并使MEMS芯片焊球与重布局金属线路相键合,可满足不同尺寸的MEMS芯片无法与ASIC芯片之间的封装需要,因此,本发明能够适用于所有的MEMS芯片封装;通过先形成包覆ASIC芯片、重布局金属线路及MEMS芯片正面的塑封层;然后,再通过金属互连结构将ASIC芯片焊垫的电性引出至ASIC芯片背面,可使封装后的结构不仅含有MEMS芯片自身的一些特殊功能,还含有ASIC芯片的功能,同时可以将封装后的结构与其他功能芯片进行键合实现芯片堆叠,适应更多的功能需求。本发明封装结构及封装方法具备封装成品尺寸小、制造工艺简单、性能优越、散热性佳的优点。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1中MEMS芯片(已封装好的)的结构示意图;
[0025]图2为本发明实施例1中在ASIC芯片的焊垫上形成重布局金属线路的结构示意图;
[0026]图3为本发明实施例1中将MEMS芯片与ASIC芯片
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