[發明專利]微機電系統三維垂直組合封裝的結構及其制作方法

有效

• 申請號: 200810207329.X
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101525116A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 阮祖剛;徐高衛;羅樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00;B81B7/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

1.微機電系統三維垂直組合封裝的結構的制作方法，其特征在于首先制 作用于構成支架和對芯片起支撐互連作用的基板；然后在基板上貼裝芯片， 并通過引線鍵合實現芯片到基板的電連接，隨后使用激光校準加三棱鏡輔助 定位的方法將用于測量X-Y方向的加速度的模塊所在的平面與用于測量Z方 向的加速度的模塊所在的平面垂直；在兩個模塊的接觸面用紫外光固化膠固 定；最后引線鍵合實現兩個模塊之間的電互連，最后采用植球方式，以使三 維垂直組合封裝結構與外界互連。

2.按權利要求1所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構的制作方 法，其特征在于具體工藝步驟為：

A.在基板上貼裝芯片

首先在基板上用膠貼裝MEMS加速度傳感器芯片并固化；

B.使用激光校準加三棱鏡輔助定位的方法進行定位

(a)將水平模塊和豎直模塊分別加載到水平調節架和豎直調節架上；

(b)調節水平調節架，使水平模塊與準直儀光路垂直；

(c)用45°三棱鏡輔助定位，使豎直模塊與準直儀光路平行；

(d)調節豎直調節架，使豎直模塊的底面與水平模塊的頂面接觸；

C.紫外光固化膠固定

(a)在豎直模塊與水平模塊的接觸面涂覆紫外光固化膠；

(b)曝光固化；

D.模塊間互連的完成

(a)對豎直模塊與水平模塊進行引線鍵合，實現芯片到基板和兩個模塊 間的互連；

(b)加金屬帽保護；

(c)在水平模塊的底面進行植球，然后回流。

3.按權利要求1或2所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構的制作 方法，其特征在于在基板上貼裝芯片時在基板表面冗余處貼裝光學標準的反 射鏡面：所述的冗余處是指無布線、焊盤和器件的基板表面。

4.按權利要求2所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構的制作方 法，其特征在于步驟A固化的溫度為150℃、時間為120秒。

5.按權利要求2所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構的制作方 法，其特征在于在步驟C中選用的紫外光固化膠耐125℃的高溫，且曝光時 間為5min。

6.按權利要求2所述的微機電系統芯片尺寸氣密封裝垂直互連結構的制 作方法，其特征在于在步驟D中植球使用的焊球為Pb/Sn焊接，回流形成凸 點。

7.按權利要求6所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構的制作方 法，其特征在于所述形成凸點的回流峰值溫度為215℃。

8.由權利要求1-6中任意一項權利要求所制作的微機電系統三維垂直組 合封裝的結構，其特征在于：

(1)所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構采用支架組合方式，包 括一個用于測試X-Y方向加速度的水平模塊和一個用于測試Z方向加速度的 豎直模塊；

(2)在水平模塊的背面形成了n×m的焊點陣列，焊點陣列根據互連引 出端子數和對整個三維垂直組合封裝的結構進行支撐而決定采用周邊分布或 采用面陣列分布；所述的n和m為大于等于2的正整數，其中，n和m表示 焊點陣列的行數和列數；

(3)豎直模塊底面與水平模塊上表面接觸，水平模塊與豎直模塊之間的 電互連是通過分布于兩模塊的接觸面附近的焊盤實現的；

(4)豎直模塊與水平模塊由紫外光固化膠連接；

(5)豎直模塊與水平模塊之間的角度與90°誤差在10′以內。

9.按權利要求8所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構，其特征在 于水平模塊和豎直模塊上的貼裝MEMS加速度傳感器的芯片和引線用金屬帽 保護，豎直模塊和水平模塊附近的信號再分布之間的引線也用金屬帽保護。

10.按權利要求9所述的微機電系統三維垂直組合封裝的結構，其特征 在于所述的金屬帽是用黑膠，固化溫度為100℃，時間為30min。