MEMS芯片封装结构及其制造方法与流程

本发明涉及mems芯片，特别涉及一种mems芯片封装结构及其制造方法。

背景技术：

1、微机电系统(mems,micro-electro-mechanical system)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的装置。微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。

2、mems芯片一般为薄膜结构，工作过程产生机械振动，该结构对应力比较敏感。现有封装方式将mems芯片和pcb板通过胶水粘结到一起，由于三种材料热膨胀系数不同，导致封装产品经热制程后会产生较大应力差。胶水热固化产生的应力会转移到mems芯片上，从而影响到mems芯片内薄膜结构的正常工作，进而造成产品的性能低下或功能失效的问题。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种mems芯片封装结构及其制造方法，以减小通过支撑体传递至mems芯片上的应力大小，避免应力影响mems芯片的正常工作。

2、为了解决上述技术问题，本发明的实施例公开了如下技术方案：

3、一方面，提供了一种mems芯片封装结构的制造方法，包括：

4、提供具有焊盘的基板；

5、制作临时结构层，并对覆盖于所述基板具有焊盘的一侧表面形成所述临时结构层，所述临时结构层具有露出所述焊盘的第一开口和露出与目标固定区对应的孔洞，所述孔洞在厚度方向上贯穿所述临时结构层；

6、在所述孔洞内形成支撑体材料层，并且所述支撑体材料层覆盖于位于所孔洞附近的所述临时结构层的表面，以形成支撑体；

7、提供mems芯片，将所述mems芯片通过所述支撑体固定在所述基板上；

8、去除所述临时结构层；

9、其中，在所述基板的厚度方向上，所述支撑体与所述基板相连接的面积小于所述mems芯片在所述基板的投影面积。

10、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述支撑体包括在所述孔洞内形成与所述目标固定区固接的顶撑部以及在所述临时结构层表面形成的粘接部；

11、所述顶撑部设置在所述粘接部的几何中心位置；或，所述顶撑部设置在所述粘接部的边缘位置。

12、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述支撑体的材质为热熔性材质；

13、将所述mems芯片通过所述支撑体固定在所述基板上的方法包括：对所述支撑体进行加热以使其具有粘性，将所述mems芯片粘接在所述支撑体上。

14、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在所述提供具有焊盘的基板后，在所述基板设有所述焊盘的一侧形成止挡结构；

15、在所述基板的厚度方向上，所述止挡结构的投影容设在所述支撑体的投影内；

16、在所述基板设有所述焊盘的一侧形成临时结构层时，所述临时结构层包覆所述止挡结构。

17、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，形成所述止挡结构的方法包括：在所述基板设有所述焊盘的一侧形成止挡层，对所述止挡层图案化处理以形成所述止挡结构。

18、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述临时结构层具有第一厚度t1,所述止挡结构具有第一高度h1，满足，2μm≤h1≤18μm，2μm≤t1≤20μm，h1小于t1。

19、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，形成所述临时结构层的方法包括：

20、通过掩膜版的镂空图案形成所述临时结构层；

21、或，通过3d打印的方式直接形成所述临时结构层。

22、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述临时结构层的材质为水溶性材质；

23、所述去除所述临时结构层的方法包括：将所述临时结构层浸没在溶液中溶解。

24、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述临时结构层的材质包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

25、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述粘接部具有第二厚度t2，满足，10μm≤t2≤50μm。

26、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，完成将所述mems芯片通过所述支撑体固定在所述基板上后，将所述mems芯片和所述焊盘通过金线连接。

27、另一方面，进一步公开了一种mems芯片封装结构，除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，mems芯片封装结构包括：基板，所述基板具有焊盘；

28、支撑体；

29、mems芯片，所述mems芯片通过所述支撑体与所述基板固定连接；

30、其中，在所述基板的厚度方向上，所述支撑体与所述基板相接触的面积小于所述芯片在所述基板的投影面积；

31、其中，所述支撑体如上述任一项所述的mems芯片封装结构的制造方法得到。

32、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述支撑体包括：

33、粘接部，其与所述基板间隔设置以形成空隙；

34、顶撑部，其支撑所述粘接部并固定在所述基板上，所述顶撑部容置于所述空隙内。

35、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所示顶撑部连接在所述粘接部的几何中心位置；

36、或，所述顶撑部连接在所述粘接部的边缘位置。

37、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述基板上设有至少一个止挡结构，所述止挡结构安装在所述基板上，所述止挡结构容置于所述空隙内；在所述基板的厚度方向上，所述粘接部与所述止挡结构相分隔。

38、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本申请通过临时结构层对用于连接基板和mems芯片的支撑体进行塑形，使支撑体与基板的连接面积小于mems芯片的面积，相较于现有技术中mems芯片通过胶水完全粘接在基板上的技术方案，本申请减小了支撑体与基板的连接面积，进而减小了通过支撑体传递至mems芯片的应力大小，避免mems芯片受应力影响而输出信号产生偏差甚至功能失效，提高了产品的生产良率，也提高了产品的可靠性。

技术特征：

1.一种mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，在所述提供具有焊盘的基板后，在所述基板设有所述焊盘的一侧形成止挡结构；

5.如权利要求4所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，形成所述止挡结构的方法包括：在所述基板设有所述焊盘的一侧形成止挡层，对所述止挡层图案化处理以形成所述止挡结构。

6.如权利要求4所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述临时结构层具有第一厚度t1,所述止挡结构具有第一高度h1，满足，2μm≤h1≤18μm，2μm≤t1≤20μm，h1小于t1。

7.如权利要求1所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，形成所述临时结构层的方法包括：

8.如权利要求1所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述临时结构层的材质为水溶性材质；

9.如权利要求8所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述临时结构层的材质包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

10.如权利要求2所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，所述粘接部具有第二厚度t2，满足，10μm≤t2≤50μm。

11.如权利要求1所述的mems芯片封装结构的制造方法，其特征在于，完成将所述mems芯片通过所述支撑体固定在所述基板上后，将所述mems芯片和所述焊盘通过金线连接。

12.一种mems芯片封装结构，其特征在于，包括：

13.如权利要求12所述的mems芯片封装结构，其特征在于，所述支撑体包括：

14.如权利要求13所述的mems芯片封装结构，其特征在于，

15.如权利要求13所述的mems芯片封装结构，其特征在于，所述基板上设有至少一个止挡结构，所述止挡结构安装在所述基板上，所述止挡结构容置于所述空隙内；在所述基板的厚度方向上，所述粘接部与所述止挡结构相分隔。

技术总结
本发明的实施例公开了一种MEMS芯片封装结构及其制造方法，其中，MEMS芯片封装结构的制造方法包括：提供具有焊盘的基板；制作临时结构层，并对覆盖于基板具有焊盘的一侧表面形成临时结构层，临时结构层具有露出焊盘的第一开口和露出形成与目标固定区对应的孔洞，孔洞在厚度方向上贯穿临时结构层；在孔洞内形成支撑体材料层，并且支撑体材料层覆盖于位于所孔洞附近的临时结构层的表面，以形成支撑体；提供MEMS芯片，将MEMS芯片通过支撑体固定在基板上；去除临时结构层；其中，在基板的厚度方向上，支撑体与基板相连接的面积小于MEMS芯片在基板的投影面积。本发明减小了通过支撑体传递至MEMS芯片的应力大小，提高了产品的可靠性。

技术研发人员：张春伟,曹兴龙
受保护的技术使用者：苏州园芯微电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27