专利名称：一种垂直传感器的封装方法
技术领域：
本发明属于半导体封装技术领域，尤其涉及一种芯片的垂直封装技术或者MEMS系统中垂直传感器的封装方法。
背景技术：
随着MEMS(Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统)器件在消费电子领域的广泛应用，对其低成本、小型化、多功能、大批量的要求越来越強烈，对于由X、Y、Z三个磁感应的芯片(又叫“传感器”)、重力加速计及信号处理芯片组成的陀螺仪，其中Z磁感应芯片需要垂直安装在基板上。这种需垂直安装的磁感应芯片又叫垂直传感器。 对于垂直传感器的安装，传统エ艺封装的结构如图I所示，基板10上有多个金属引线11、13，金属引线上通过丝网印刷形成锡膏层12、14。图I中，左侧锡膏层14用于垂直传感器的定位，右侧锡膏层12用于连接垂直传感器20的金属焊区21的锡膏层22，回流焊后实现垂直传感器的定位及焊接。采用传统这种エ艺方法的缺点有在基板丝网印刷中由于基板翘曲及平整度问题，易发生锡膏润湿性、偏移短路、空洞率、锡膏厚度均匀性等方面异常，而且，由于金属引线间距设计也不能太密，故采用传统这种エ艺在操作方面要求较高。另外，在可靠性方面，采用这种传统エ艺容易发生的情况有由于垂直传感器与基板间未采用粘合剂粘结，而是采用左侧锡膏层定位，封装后基板与垂直传感器接触面间易形成空气间隙，一般称为分层，在热冲击下间隙会变大并向四周扩散，当扩散到锡膏焊接点吋，这种锡银铜焊接点在这种应力下容易发生脱焊风险。
发明内容
为克服现有技术上述缺陷，本发明提出了ー种磁感应垂直传感器的封装方法，它能满足垂直传感器对垂直精度要求，实现器件的低成本、小型化。本发明提出的ー种垂直传感器的封装方法，其包括如下步骤(I)在安装基板上呈线性排列的每个金属引线上通过热压超声焊键合金球凸点；(2)在基板上准备安装垂直传感器的位置处点绝缘胶；(3)在垂直传感器的每个金属焊区上刷锡膏，形成锡膏层；(4)将垂直传感器垂直放置在绝缘胶上，同时，使垂直传感器的金属焊区的锡膏层与基板上的金属引线保持一一对应，并使垂直传感器边缘锡膏层尽量接近金球凸点；(5)通过回流焊实现垂直传感器的锡膏层与基板金球凸点的焊接；所述基板的相邻两个金属引线之间的间距和垂直传感器边缘的相邻两个金属焊区之间的间距均为相等。作为优选，所述金球凸点水平方向上的直径为70-100um，球高大于30um。作为优选，所述绝缘胶与金属引线下边缘的距离不小于50um。
作为优选，所述绝缘胶的厚度为5-20um。作为优选，相邻两个金属引线之间的间距和相邻两个金属焊区之间的间距均为200umo本发明的有益效果如下I、本发明针对传统产品エ艺及可靠性上的缺点，将垂直传感器与基板间采用绝缘胶粘结，绝缘胶有很好的伸縮性可抗热应力的冲击；2、将基板刷锡エ艺改为金球焊接エ艺后，可利用金球的韧性，有效缓冲应カ的作用，减少焊点脱焊的风险；3、基板上采用键合金球凸点，大大简化了エ艺上的复杂程度，同时金球エ艺可以 满足密间距焊接的要求，垂直传感器尺寸就可以做的更小；4、本垂直传感器封装结构利于多芯片的封装MCP (Multi Chip Package)的实现，減少封装上的延迟时间、封装体积及重量，提高了系统的可靠性。
图I为采用现有的垂直传感器封装方法封装的ー种垂直传感器封装结构；图2为本发明实施例的垂直传感器安装基板的平面示意图；图3为本发明实施例的垂直传感器的正面示意图；图4为本发明实施例的垂直传感器已垂直安装在基板上的平面示意图；图5为本发明实施例的安装完垂直传感器后的侧视图；图6为采用本发明封装方法实施例封装的ー种垂直传感器封装结构示意图。附图各标记说明10_基板；11-金属引线；12_锡膏层；13_金属引线；14_锡膏层；15_金球凸点；16-绝缘胶；20_垂直传感器；21_金属焊区；22_锡膏层；30_焊点。
具体实施例方式本实施例的垂直传感器的封装包括如下几个方面垂直传感器的边缘有若干个输入输出金属焊区，这些焊区上刷有锡膏并形成锡膏层；与这些锡膏层对应的安装基板上也有若干个金属引线，通过热压超声焊在金属弓丨线上键合有一定高度的金球凸点；垂直传感器与基板间的粘接则采用绝缘胶，并预固化，实现传感器的垂直放置；同时垂直传感器锡膏层与基板上的金属引线保持对应关系，传感器边缘尽量接近金球凸点；通过高温回流焊实现传感器与基板金球凸点的焊接，由于采用绝缘胶粘结，可以很好地保证传感器的垂直度。本实施例的垂直传感器的封装方法具体包括如下步骤步骤I、图2所示为垂直传感器安装基板的平面示意图，基板10上有一定数量的金属引线，金属引线是传感器供电及信号传输通路。材质可以是金、镍合金等，各引线间具有相同的间距值(附图中用Pitch表示间距)，在本实施例中间距值约为200um ;在每个金属引线上通过热压超声焊各键合一个金球凸点15。为了保证垂直传感器锡膏层与金球凸点连接的可靠，金球凸点的直径70-100um为宜，本实施例中金球凸点水平方向上的直径约为90um，球高(即金球凸点在竖直方向上的高度)约50um ;同时金球凸点中心与金属引线中心尽量重合。
步骤2、在基板上点绝缘胶，为了避免绝缘胶粘到金属引线上，绝缘胶与图示金属引线下边缘的距离不小于50um为宜，如75um。步骤3、图3是垂直传感器的正面示意图，它的边缘设计有与金属引线数目相同的金属焊区，相邻金属焊区之间具有相同间距值，且相邻金属焊区之间的间距值与基板上相邻金属引线之间的间距值相同，也约为200um;在垂直传感器芯片的金属焊区上丝网印刷上锡膏。步骤4、将垂直传感器20垂直安装在基板上，如图4所示。垂直传感器与基板间要有一定厚度的绝缘胶，本实施例绝缘胶的厚度优选为5-20um，能使垂直传感器粘结面的绝缘胶沾润率达到75%以上。绝缘胶的粘结保证了垂直传感器的位置精确度及垂直度，同时垂直传感器上的锡膏与金球凸点位置须保持一一对应关系。·图5是安装完垂直传感器的侧视图。
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步骤5、对图5所示的垂直传感器进行回流焊，通过回流焊实现垂直传感器的锡膏层与基板金球凸点的焊接。图6是回流焊接后的垂直传感器的封装结构示意图。采用上述封装方法封装得到的封装结构，包括基板10、垂直传感器20、金属焊区21、金属引线11，所述垂直传感器通过绝缘胶16固定在基板上；基板上有多个金属引线，每个金属引线上键合ー个金球凸点15 ;垂直传感器上多个金属焊区21，相邻两个金属焊区间的间距与相邻两个金球间间距均为相等；金属焊区和金属引线之间通过回流焊后形成的焊点30实现电导通，实现信号的传输。应该注意的是，上述实例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超过本发明实质精神范围的发明创造，均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种垂直传感器的封装方法，其特征在于包括如下步骤 (1)在安装基板上呈线性排列的每个金属引线上通过热压超声焊键合金球凸点； (2)在基板上准备安装垂直传感器的位置处点绝缘胶； (3)在垂直传感器的每个金属焊区上刷锡膏，形成锡膏层； (4)将垂直传感器垂直放置在绝缘胶上，同时，使垂直传感器的金属焊区的锡膏层与基板上的金属引线保持一一对应，并使垂直传感器边缘锡膏层尽量接近金球凸点； (5)通过回流焊实现垂直传感器的锡膏层与基板金球凸点的焊接； 所述基板的相邻两个金属引线之间的间距和垂直传感器边缘的相邻两个金属焊区之间的间距均为相等。
2.如权利要求I所述的垂直传感器的封装方法，其特征在于所述金球凸点水平方向上的直径为70-100um，球高大于30um。
3.如权利要求I所述的垂直传感器的封装方法，其特征在于所述绝缘胶与金属引线下边缘的距离不小于50um。
4.如权利要求I所述的垂直传感器的封装方法，其特征在于所述绝缘胶的厚度为5_20um。
5.如权利要求I所述的垂直传感器的封装方法，其特征在于相邻两个金属引线之间的间距和相邻两个金属焊区之间的间距均为200um。
全文摘要
本发明公开了一种垂直传感器的封装方法，其包括如下封装步骤在基板的每个金属引线上通过热压超声焊键合金球凸点；在基板的适当位置处点绝缘胶；在垂直传感器边缘的每个金属焊区上刷锡膏形成锡膏层；将垂直传感器垂直放置在绝缘胶上，同时，保证垂直传感器锡焊点与基板上的金属引线保持一一对应，并使垂直传感器边缘锡膏层尽量接近金球凸点；最后，通过回流焊实现垂直传感器的锡膏层与基板金球凸点的焊接；相邻两个金属引线之间的间距和相邻两个金属焊区之间的间距均为相等。采用本发明的封装技术能满足垂直传感器对垂直精度要求，实现器件的低成本、小型化。
文档编号B81C1/00GK102849674SQ20111034198
公开日2013年1月2日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者丁立国, 王平 申请人:杭州士兰集成电路有限公司