[發明專利]微機電系統器件的方形扁平無引腳封裝結構及方法

有效

• 申請號: 201110336991.7
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN102344110A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 吳斌;尹丹;陳群峰;陳武偉
• 申請（專利權）人: 嘉盛半導體(蘇州)有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C3/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

技術領域

本發明涉及微機電系統技術領域，尤其涉及微機電系統器件的方形扁平無引腳封裝結構及方法。

背景技術

MEMS(Micro?Electro?Mechanical?systems，微機電系統)技術是建立在微米/納米技術(micro/nanotechnology)基礎上的21世紀前沿技術，是指對微米/納米材料進行設計、加工、制造、測量和控制的技術。它可將機械構件、光學系統、驅動部件、電控系統集成為一個整體單元的微型系統。微機電系統不僅能夠采集、處理與發送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據外部的指令采取行動。它采用微電子技術和微加工技術相結合的制造工藝，制造出各種性能優異、價格低廉、微型化的傳感器、執行器、驅動器和微系統，相對于傳統的機械，它們的尺寸更小，厚度更薄，系統的自動化、智能化和可靠性水平更高。MEMS器件的應用領域相當廣闊，市場需求強勁，正成為業界爭相研發的熱點。

MEMS產品中，由于各類產品的使用范圍和應用環境的差異，其封裝也沒有一個統一的形式，應根據具體的使用情況選擇適當的封裝，同時，在MEMS產品的制造過程中，封裝只能單個進行而不能大批量同時生產，因此封裝在MEMS產品總費用中占據70％-80％，封裝技術已成為MEMS生產中的瓶頸。目前的MEMS封裝技術大都是由集成電路封裝技術發展演變而來，但是由于其應用環境的復雜性，使其與集成電路封裝相比又有很大的特殊性，不能簡單將集成電路封裝直接去封裝MEMS器件。如何實現MEMS器件的低成本、小尺寸、高可靠性封裝，并逐漸使之形成一套標準的工藝，成為業界內研發MEMS封裝技術的熱點。

近年來，MEMS封裝技術取得了很大進展，出現了眾多的MEMS封裝技術，大多數研究都集中在特殊應用的不同封裝工藝，盡管要區分出不同封裝方法之間的細微差別十分困難，但通常可將其分為3個基本的封裝層次：(1)芯片級封裝；(2)圓片級封裝；(3)系統級封裝。QFN(Quad?Flat?Non-leaded?Package，方形扁平無引腳封裝)是近年來半導體封裝中較先進的封裝工藝，屬于芯片級封裝技術的一種，它以塑料作為密封材料，封裝的產品呈方形，引腳亦呈方形分列排布于基體底部四周，基體中心有金屬散熱區。封裝后的產品尺寸小、電路徑短、電性能佳、散熱性好、可靠性高，適用于對性能和體積有嚴格要求的手機、通迅、數碼、汽車電子等高端精密電子產品領域，其主要工藝有：晶圓背部研磨→晶圓切割成單顆芯片→芯片與基板粘合→引線鍵合→塑封→印字→切割(芯片與芯片彼此分離)→抓取(芯片從基板上分離)→測試→包裝出貨。典型的封裝結構如圖1和圖2所示。基板主要包括引腳1和金屬焊晶區3。集成電路裸芯片5通過粘合膠7粘合到基板的金屬焊晶區3上。基板上的引腳1與集成電路裸芯片5上的微型焊盤9通過引線11鍵合連接，完成電氣互連。再通過塑封料13將整個基體包封起來。

通常MEMS器件要實現特定的功能需要借助ASIC(Application?Specific?Intergrated?Circuits，專用集成電路)芯片，而由于制造MEMS器件的工藝與制造ASIC的工藝差別較大，無法在CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)晶圓制造過程中同時制造完成。

發明內容

本發明實施例提供一種微機電系統MEMS器件的方形扁平無引腳封裝OFN結構，用以提供一具有ASIC芯片的MEMS器件，以具備產品尺寸小、制造工藝簡單、性能優越、散熱性佳的優點，包括：

基板；

粘貼于所述基板上的專用集成電路ASIC芯片；

粘貼于所述ASIC芯片上的MEMS芯片；

包封所述基板、ASIC芯片、MEMS芯片并裸露所述基板上引腳的塑封料；

所述ASIC芯片上的微型焊盤通過引線與所述基板上的引腳連接；所述MEMS芯片上的微型焊盤通過引線與所述ASIC芯片上的微型焊盤連接；所述ASIC芯片上，與所述MEMS芯片上微型焊盤連接的微型焊盤不同于與所述基板上引腳連接的微型焊盤。

一個實施例中，所述ASIC芯片通過粘合劑粘貼于所述基板上；所述MEMS芯片通過粘合劑粘貼于所述ASIC芯片上的粘晶區。

一個實施例中，所述基板上設金屬焊晶區，所述ASIC芯片通過粘合劑粘貼于所述基板上的金屬焊晶區。

一個實施例中，所述粘合劑為非導電高導熱性材料。

一個實施例中，所述粘合劑為環氧樹脂材料。