可将焊球设于中介层的下表面上，当MEMS芯片较大时，可将焊球设于中介层的上表面上，当IC芯片均较小时，焊球可任意设置在中介层的上表面或下表面上，参见图1和图2，因此，无论尺寸大小，均可采用此封装结构，若MEMS芯片和IC芯片的尺寸改变，中介层亦可随之变化，从而满足MEMS的集成封装。由于该MEMS封装结构无需针对不同类型的芯片设计新的封装结构，这样，可以降低生产成本，还可以提高MEMS封装的集成度及封装良率。
[0032]优选的，所述导电通孔包括贯通所述中介层的上表面和下表面的孔及依次设置于所述孔内的第一绝缘层302、金属导电层301和第二绝缘层303，所述第二绝缘层的材料将所述孔充分填充；所述第一绝缘层302、金属导电层301和第二绝缘层303均延伸至所述中介层的上、下表面上。
[0033]优选的，所述IC芯片通过若干第一金属凸点I或倒装焊的方式与所述金属导电层电性连接。
[0034]优选的，所述MEMS芯片通过若干第二金属凸点2与所述金属导电层电性连接。
[0035]优选的，所述中介层的尺寸大于所述IC芯片的尺寸和所述MEMS芯片的尺寸，所述焊球设于所述中介层的上表面或下表面上，并与所述金属导电层电性连接。
[0036]优选的，所述中介层的尺寸大于所述MEMS芯片的尺寸，所述焊球设于所述中介层的下表面上，并与所述金属导电层电性连接，参见图1和图2。
[0037]优选的，所述中介层的尺寸大于所述IC芯片的尺寸，所述焊球设于所述中介层的上表面上，并与所述金属导电层电性连接。
[0038]根据MEMS芯片的不同所述密闭空腔形成气体空间或者真空空间。在封装过程中，可以根据MEMS器件的工作原理及其封装要求的不同来选择密闭空腔中是充入具有一定压力的气体还是将密闭空腔抽成真空状态。例如，若密闭空腔只是提供一个工作空间，则可不需要抽真空或者充气；gMEMS芯片要求减少空气阻力对其影响，则需要将密闭空腔抽成真空或者填入一定的惰性气体。
[0039]本实用新型，三维堆叠MEMS封装结构的封装工艺如下:
[0040]包含若干MEMS芯片的晶圆与包括对应MEMS芯片的中介层的晶圆通过晶圆到晶圆(Wafer-to-Wafer)的方式进行键合，使MEMS芯片中部的腔体与中介层的下表面上对应的凹槽围成一密闭空腔。若干IC芯片与中介层晶圆连接时，通过芯片到晶圆(Chip-to-ffafer)的堆叠方式在中介层表面贴装若干个IC芯片100。这种封装工艺大大减小了封装空间，形成的MEMS芯片封装结构也更加复杂，功能也更多样化。
[0041]综上，本实用新型三维堆叠MEMS封装结构，不受MEMS芯片晶圆和IC芯片尺寸的限制，无论尺寸大小，均可采用此封装结构，若MEMS芯片晶圆和IC芯片的尺寸改变，中介层亦可随之变化，从而满足MEMS芯片的集成封装。同时，此封装结构可以根据实际需求，在中介层的任意一侧设置与MEMS芯片晶圆贴装方式相符的与外界器件相连的焊球。
[0042]以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，或者将其运用于不同MEMS芯片的封装结构，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于，包括MEMS芯片(200)、中介层(300)和IC芯片(100)，所述中介层具有上表面(300a)和下表面(300b)，所述中介层的下表面中部具有凹槽，所述凹槽周边设有贯通所述上表面和下表面的若干导电通孔出)；所述中介层的下表面与所述MEMS芯片的正面通过密封圈(3)键合密封连接，使所述凹槽与所述MEMS芯片中部的腔体(4)相对围成一密闭空腔，所述MEMS芯片的元件(5)位于所述密闭空腔内；所述IC芯片贴装于所述中介层的上表面，所述IC芯片的电性与所述MEMS芯片的电性通过所述导电通孔进行连接；所述中介层的尺寸大于所述IC芯片的尺寸或/和所述MEMS芯片的尺寸；所述中介层上设置有若干用于将该MEMS封装结构的电性导出的焊球(304)。2.根据权利要求1所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于:所述导电通孔包括贯通所述中介层的上表面和下表面的孔及依次设置于所述孔内的第一绝缘层(302)、金属导电层(301)和第二绝缘层(303)，所述第一绝缘层(302)、金属导电层(301)和第二绝缘层(303)均延伸至所述中介层的上、下表面上。3.根据权利要求2所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于:所述IC芯片通过若干第一金属凸点(I)或倒装焊的方式与所述金属导电层电性连接。4.根据权利要求2所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于:所述MEMS芯片通过若干第二金属凸点(2)与所述金属导电层电性连接。5.根据权利要求3或4所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于:所述中介层的尺寸大于所述IC芯片的尺寸和所述MEMS芯片的尺寸，所述焊球设于所述中介层的上表面或下表面上，并与所述金属导电层电性连接。6.根据权利要求3或4所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于:所述中介层的尺寸大于所述MEMS芯片的尺寸，所述焊球设于所述中介层的下表面上，并与所述金属导电层电性连接。7.根据权利要求3或4所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于:所述中介层的尺寸大于所述IC芯片的尺寸，所述焊球设于所述中介层的上表面上，并与所述金属导电层电性连接。8.根据权利要求1所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于，所述中介层材质为半导体材料或有机材料或陶瓷材料。9.根据权利要求2所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于，所述第二绝缘层的材料将所述孔充分填充。10.根据权利要求1所述的三维堆叠MEMS封装结构，其特征在于，根据MEMS芯片的不同所述密闭空腔形成气体空间或者真空空间。
【专利摘要】本实用新型公开了一种三维堆叠MEMS封装结构，采用一中介层作为连接MEMS芯片与IC芯片的桥梁，该中介层的尺寸大于IC芯片的尺寸或/和MEMS芯片的尺寸；中介层上设置有若干用于将该MEMS封装结构的电性导出的焊球。这样，此三维堆叠MEMS封装结构将不受MEMS芯片和IC芯片尺寸的限制，当IC芯片较大时，可将焊球设于中介层的下表面上，当MEMS芯片较大时，可将焊球设于中介层的上表面上，当IC芯片均较小时，焊球可任意设置在中介层的上表面或下表面上，因此，无论尺寸大小，均可采用此封装结构，从而满足MEMS的集成封装，达到降低生产成本，提高MEMS封装的集成度及封装良率的目的。
【IPC分类】B81C1/00, B81B7/02
【公开号】CN204714514
【申请号】CN201520356956
【发明人】万里兮, 肖智轶, 钱静娴, 翟玲玲, 马力, 项敏, 沈建树
【申请人】华天科技（昆山）电子有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月28日