[發(fā)明專利]制造微機(jī)電元件的方法以及該微機(jī)電元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680044020.2
• 申請(qǐng)日: 2006-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101312904A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 海基·庫(kù)斯瑪;伊日·涅米斯托
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: VTI技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B81C3/00
• 分類號(hào): B81C3/00;B81B7/02;G01P15/18;G01P3/00;G01C19/56;G01C25/00;G01C17/38;G01L9/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 褚海英;陳桂香

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微機(jī)電元件，諸如用于測(cè)量例如加速度、角加速度、角速度或其它物理量的微機(jī)電測(cè)量?jī)x，用于穩(wěn)定振蕩頻率或過(guò)濾電信號(hào)的微機(jī)電諧振器和濾波器，以及需要將封裝的微機(jī)電部件與微電路合成的其它微機(jī)電裝置等。本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的制造微機(jī)電元件的方法，以及具體適用于小型微機(jī)電傳感器方案、振蕩頻率穩(wěn)定方案、電阻抗匹配方案、電信號(hào)切換方案或者電信號(hào)過(guò)濾方案的微機(jī)電元件。?

背景技術(shù)

微機(jī)電元件(MEMS，Microelectromechanical?systems)在例如測(cè)量如加速度、角速度或壓力等各種物理量的傳感技術(shù)中的應(yīng)用已經(jīng)證實(shí)是一種原理簡(jiǎn)單的可靠方法。在微機(jī)電傳感器中，測(cè)量例如是基于電容原理實(shí)現(xiàn)的，其中，傳感器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變引起由彈簧懸掛的震動(dòng)質(zhì)量塊的位移。質(zhì)量塊的位置可以通過(guò)一對(duì)電極之間的電容探測(cè)，表面之間的電容取決于它們的表面積以及表面之間的距離。即使在各個(gè)物理量的非常小的測(cè)量范圍內(nèi)，也可以基于微機(jī)電傳感器進(jìn)行測(cè)量。?

在用于數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理的裝置中，大部分功能元件已被集成于一個(gè)或最多幾個(gè)硅芯片中來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，由于它們?cè)诩夹g(shù)上的不兼容，因此將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理同步、射頻穩(wěn)定、電信號(hào)過(guò)濾、電抗匹配，電信號(hào)切換的功能集成往往是不太可能的。在基于硅技術(shù)的MEMS諧振器和MEMS濾波器中，硅元件例如通過(guò)靜電作用力被設(shè)置為機(jī)械式振蕩運(yùn)動(dòng)方式，并且硅元件的形狀和尺寸被用于控制由連接件間的電聲耦合或信號(hào)傳播所引起的阻抗。在MEMS開(kāi)關(guān)中，信號(hào)通道借助于采用MEMS技術(shù)制造的可移動(dòng)元件打開(kāi)或關(guān)閉，所述元件例如受靜電作用力控制。對(duì)于阻抗匹配裝置，諸如線圈或電容器等細(xì)小的無(wú)源元件采用MEMS技術(shù)制造。電容器可以是可調(diào)且隔離空氣的MEMS結(jié)構(gòu)。?

傳統(tǒng)上，集成電路例如采用安裝在金屬引線框架上的技術(shù)密封。在電路的連接點(diǎn)上結(jié)合連接導(dǎo)線，連接導(dǎo)線的其它端連接至引線框架的結(jié)合區(qū)。然后，引線框架和電路用塑料澆鑄，最后，外部連接區(qū)和連接導(dǎo)線通過(guò)切割、彎曲或其它諸如此類的方法形成，其中，所述微機(jī)電元件通過(guò)所述外部連接區(qū)和連接導(dǎo)線連接至電路板上。?

在電子元件的制造中，晶片級(jí)封裝(WLP)是一種用于硅芯片和類似電子元件的新型封裝方法，其中，所有的封裝步驟在切片之前在硅片的表面上完成。因此，極大地節(jié)省了尺寸和成本。這些現(xiàn)有技術(shù)的方法的例子是Amkor公司的超CSP(Chip?Scale?Packing，芯片級(jí)封裝)技術(shù)，其中，將較厚的聚合物層散布在硅片的表面上，布置銅引線，并且安裝或布置焊接突起，通過(guò)所述焊接突起芯片可以直接連接至電路板上。?

微機(jī)電元件和如集成電路等電子元件的區(qū)別在于，取代借助于例如氮化物鈍化的固體材料的鈍化，元件需要機(jī)械保護(hù)，即需要在下方留有開(kāi)放空間的蓋子，所述機(jī)電結(jié)構(gòu)可以在所述空間中運(yùn)動(dòng)。對(duì)微機(jī)電元件實(shí)施晶片級(jí)封裝特別有利，原因是它們具有大尺寸的特征，尤其是厚度大，從而采用傳統(tǒng)方式封裝，它們可能大于，尤其是厚于以相應(yīng)方式封裝的微電路。另一方面，由于必需蓋子，微機(jī)電元件的封裝存在問(wèn)題。?

微機(jī)電元件必須氣密性密封，從而運(yùn)動(dòng)的部件處于與外界環(huán)境隔絕的腔中。這種密封可以通過(guò)將微機(jī)電晶片結(jié)合至另一個(gè)稱為“覆蓋晶片”的晶片上實(shí)現(xiàn)。覆蓋晶片在微機(jī)電元件中的應(yīng)用是眾所周知的。?

微機(jī)電傳感器元件中的另一個(gè)主要問(wèn)題是電氣功能與微機(jī)電元件的集成。這個(gè)問(wèn)題可以借助于已知的封殼級(jí)集成方式解決，所述封殼級(jí)集成具有包括介電和導(dǎo)電部件的外部封殼。在封殼級(jí)集成中，部件之間的導(dǎo)線連接將各部件集成為一個(gè)單元。?

下面示例性地參照附圖對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行描述，其中：?

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)單片集成制造微機(jī)電元件的方法。?

圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在塑鑄封殼中實(shí)施集成制造微機(jī)電元件的方法。?

圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在塑鑄封殼中堆疊實(shí)施集成制造微機(jī)電元件的方法。?

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)單片集成制造微機(jī)電元件的方法。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)單片集成制造微機(jī)電元件的方法中，在相同的硅片3上制造微機(jī)電芯片部件1和電子電路部件2，并且它們之間的電連接通過(guò)金屬薄膜建立。微機(jī)電芯片部件1和電子電路部件2受到共用覆蓋部件4保護(hù)，它們由導(dǎo)線連接5連接，并且被進(jìn)一步鑄造在塑鑄封殼6中。現(xiàn)有技術(shù)的微機(jī)電元件還包括金屬引線框架7。?