一种mems传感器芯片的制作方法

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一种mems传感器芯片的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及MEMS(Micro-Electro-Mechanical_System,微机电系统)领域,更具体地,本实用新型涉及一种MEMS传感器芯片。
【背景技术】
[0002]MEMS传感器芯片是一种采用MEMS工艺设计制作的传感器芯片,具有体积小,精度高,成本低,可大批量生产等优点,因此具有十分广阔的应用前景。
[0003]具有薄膜特征结构的MEMS传感器,如MEMS麦克风和MEMS压力传感器等,由于其自身薄膜结构相对脆弱,封装过程中的机械及热应力容易对其性能产生影响,因此该类MEMS传感器件对芯片封装工艺有较高的要求。
[0004]在对MEMS传感器芯片进行封装的过程中,首先对MEMS传感器芯片的底部进行涂胶,再将MEMS传感器芯片放置在PCB板或陶瓷基板的相对应的位置上,最后将胶热熔,从而完成将MEMS传感器芯片封装在PCB板或陶瓷基板上的过程。
[0005]然而在上述过程中,由于MEMS传感器芯片主体和PCB板或陶瓷基板在封装过程中由于热失配造成的形变量不同,所以极易造成MEMS传感器芯片的变形并进一步的影响MEMS传感器芯片中薄膜元件的检测性能。为减小或消除这种影响需要在封装过程中对温度,胶厚,进行优化和控制,并尽量选用软胶,这样增加了封装工艺的难度和成本。
[0006]由于MEMS传感器芯片极其微小,所发生的形变极其细微,不易被发现,且研发人员多将关注点放在MEMS传感器芯片本身应用特性的研发上,极少也很难注意到在实际使用过程中MEMS传感器芯片本身出现的细微变化,所以现有技术中的MEMS传感器芯片在实际使用过程中一直存在这一问题,本发明人发现了这一问题并对这一问题进行了研究分析。本发明提出一种MEMS传感器芯片,能有效防止封装过程对传感器芯片中薄膜元件的影响,提高可靠性,降低封装工艺难度。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的一个目的旨在解决在封装MEMS传感器芯片的过程中,由于外界作用的影响导致MEMS传感器芯片中薄膜元件检测性能发生变化。
[0008]根据本实用新型的一个方面,提供一种MEMS传感器芯片,包括
[0009]具有薄膜元件及腔体结构的芯片单元;以及
[0010]设置在芯片单元底部的支撑单元。
[0011]优选地,所述支撑单元为支撑柱或传感器芯片支撑台,所述支撑柱的截面可以为矩形、圆形、三角形或其他任意形状,所述传感器芯片支撑台可以为圆台、棱台或其他任意台体结构,所述支撑单元的材料可以为硅或玻璃。
[0012]优选地,所述芯片单元的底部为矩形或正方形或其他各种规则及不规则的图形。
[0013]优选地,所述支撑单元为四个支撑柱,所述四个支撑柱分别设置在与所述芯片单元的矩形底部的四个角相对应的位置上,或者,所述四个支撑柱分别设置在所述芯片单元的矩形底部的四条边的中线上。
[0014]优选地,所述支撑单元为三个支撑柱,所述三个支撑柱围成等边三角形、等腰三角形或其他任意类型的三角形。
[0015]优选地,所述MEMS传感器芯片为MEMS压力传感器芯片,所述MEMS压力传感器芯片的芯片单元包括芯片主体及芯片基板,所述芯片主体具有贯穿自身顶部和自身底部的开口,薄膜元件和所述芯片基板分设在所述芯片主体的顶部和底部一侧,以通过所述芯片主体、芯片基板及薄膜元件围成所述腔体结构。所述薄膜元件上设置有压敏电阻。
[0016]优选地,所述芯片主体、芯片基板及支撑单元一体成型。
[0017]优选地,所述MEMS传感器芯片为MEMS麦克风芯片,所述MEMS麦克风芯片单元包括在内部设置有腔体结构的基底及背极板,所述薄膜元件为振膜,所述振膜及背极板依次设置在所述基底上,所述振膜及背极板与所述腔体相对应。
[0018]在现有技术中,在封装等实际应用过程中将MEMS芯片单元直接放置于PCB板或陶瓷基板上,而本实用新型在MEMS芯片单元的底部设置了支撑单元,该支撑单元与PCB板或陶瓷基板进行接触,芯片单元与PCB板或陶瓷基板之间由于热失配而导致的变形会主要发生在支撑单元上,降低了芯片单元的变形,从而降低或消除了对薄膜元件的影响,提供了可靠性,并能降低对封装工艺和材料的要求。
[0019]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述,本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0020]构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例,并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0021]图1是MEMS传感器芯片的剖面图。
[0022]图2是MEMS传感器芯片的俯视图。
[0023]图3是MEMS传感器芯片的支撑单元的示意图。
[0024]图4是MEMS传感器芯片的支撑单元的示意图。
[0025]图5是MEMS麦克风芯片的剖视图。
[0026]图6是MEMS麦克风芯片的支撑单元的示意图。
【具体实施方式】
[0027]现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
[0028]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
[0029]对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
[0030]在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。[0031 ]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0032]需要特殊说明的是,本实用新型中芯片单元的薄膜元件位于MEMS芯片单元的顶部,支撑单元位于芯片单元的底部,此处所指的顶部和底部并不是指本实用新型在实际应用过程中最终设置的位置,而是表示了各单元或部件之间存在的相对位置关系,在整个器件进行翻转或倾斜时顶部能位于芯片单元的下方,而底部也可能位于芯片单元的上方。
[0033]本实用新型针对的是设置有薄膜元件及其他类似膜元件的一类传感器芯片,并不单独局限于某一种特定的传感器芯片,本领域技术人员可以根据自身的专业知识及经验将本实用新型的技术方案施用于任何符合上述结构的传感器芯片,但这些都属于本实用新型的保护范围。
[0034]根据本实用新型的第一实施例,提供一种MEMS压力传感器芯片,如图1所示,MEMS传感器芯片包括具有薄膜元件la及腔体结构6的芯片单元1和设置在芯片单元1底部的支撑单元2。
[0035]在实际应用过程中支撑单元替代芯片单元接触PCB板,该支撑单元虽然放置在PCB板或陶瓷基板或其他材料的基板和MEMS传感器芯片中间,然而其所解决的技术问题不仅在于支撑MEMS芯片单元,支撑单元2的设置除了支撑MEMS芯片单元外,更进一步使得在与PCB板或陶瓷基板接触的过程中由于热失配而导致的变形会主要发生在支撑单元上,降低了芯片单元的变形,从而降低或消除了对薄膜元件的影响。
[0036]进一步地,如图1所示,芯片单元设置有芯片主体lb及芯片基板lc,芯片主体lb具有贯穿自身顶部和自身底部的开口 5,薄膜元件la和芯片基板lc分设在所述芯片主体lb的顶部和底部一侧,以通过所述芯片主体lb、芯片基板lc及薄膜元件la围成所述腔体结构6。薄膜元件la及焊盘3位于所
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