[實用新型]三維MEMS封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420357894.5
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN204022464U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬里兮;韓磊;黃小花;王曄曄;沈建樹;錢靜嫻;王剛;夏文斌;盧夢澤
• 申請（專利權(quán)）人: 華天科技（昆山）電子有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 昆山四方專利事務(wù)所 32212
• 代理人: 盛建德;段新穎

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種半導(dǎo)體MEMS封裝結(jié)構(gòu)，具體是涉及一種三維MEMS封裝結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展，電子產(chǎn)品趨于小型化、多功能化，使得產(chǎn)品對封裝的要求也越來越高，由原來的簡單封裝逐漸向高密度、高集成方向發(fā)展。在MEMS芯片封裝過程中，普遍的結(jié)構(gòu)是采用玻璃或者硅作為覆蓋板，在MEMS芯片背面進行研磨，打孔，制作線路，植球等封裝流程，這樣在后續(xù)封裝程中，芯片背面的可操作空間有限，使得這種封裝結(jié)構(gòu)局限于線路較少、功能簡單的芯片，無法實現(xiàn)三維封裝結(jié)構(gòu)，因此，迫切需要開發(fā)設(shè)計一種能夠?qū)崿F(xiàn)MEMS芯片與不同功能芯片的整體封裝，且封裝體積大大減小、組裝效率更高、延遲進一步縮短、噪聲進一步減小、功耗減小、速度更快以及帶寬加大的三維MEMS封裝結(jié)構(gòu)。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種三維MEMS?封裝結(jié)構(gòu)，通過金屬凸點和密封圈可實現(xiàn)覆蓋硅板與MEMS芯片的鍵合連接，將封裝過程移植到覆蓋硅板上，再通過覆蓋硅板上的再布線電路與功能芯片進行鍵合，能夠?qū)⒕哂胁煌δ艿墓δ苄酒M行垂直堆疊封裝，大大減小芯片封裝的總尺寸，提高組裝效率、進一步縮短延遲、減少噪聲和功耗。?

本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：?

一種三維MEMS封裝結(jié)構(gòu)，包括MEMS芯片、覆蓋硅板和多個功能芯片，所述MEMS芯片的正面與所述覆蓋硅板的正面用一密封圈和間隔排布的若干個用于電連接所述MEMS芯片的PIN腳的金屬凸點鍵合連接；所述覆蓋硅板的背面自內(nèi)向外依次覆蓋有一層布線電路、一層鈍化層、一層再布線電路和一層第一絕緣層，所述再布線電路上設(shè)有向外穿透所述第一絕緣層和向內(nèi)穿透所述鈍化層并電連接所述布線電路的多個金屬導(dǎo)柱，所述功能芯片倒裝焊接于對應(yīng)的金屬導(dǎo)柱上；所述覆蓋硅板的周邊設(shè)有與所述金屬凸點對應(yīng)的導(dǎo)電通孔，且所述導(dǎo)電通孔位于所述密封圈和所述金屬凸點之間，所述導(dǎo)電通孔電連接所述金屬凸點和所述布線電路。?

作為本實用新型的進一步改進，所述功能芯片為驅(qū)動類芯片、存儲類芯片和邏輯計算類芯片中的至少一種，所述功能芯片與所述金屬導(dǎo)柱之間填充有底部填充膠。?

作為本實用新型的進一步改進，部分所述金屬導(dǎo)柱上植有用于與外界電連接的球。?

作為本實用新型的進一步改進，所述鈍化層為負性光刻?膠。?

作為本實用新型的進一步改進，所述再布線電路和所述金屬導(dǎo)柱均為多層金屬，其中的第一層金屬為鈦、鋁、銅和金中的一種或至少兩種金屬的合金，覆蓋于該第一層金屬之上的第二金屬層為鎳、銀、鈦、鈷、銅和金屬中的一種或至少兩種金屬的合金。?

作為本實用新型的進一步改進，所述MEMS芯片的正面與所述覆蓋硅板的正面用一密封圈和間隔排布的若干個用于電連接所述MEMS芯片的PIN腳的金屬凸點鍵合連接的結(jié)構(gòu)是：所述MEMS芯片的正面中部具有空腔，所述MEMS芯片的正面周邊排布有若干個PIN腳，所述MEMS芯片的正面除空腔和PIN腳以外的區(qū)域上覆蓋有一層第二絕緣層，所述第二絕緣層上設(shè)有位于所述空腔周邊的具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第一密封圈，每個所述PIN腳上制作有第一金屬凸點；所述覆蓋硅板的正面對應(yīng)位置上設(shè)有具有設(shè)定寬度和設(shè)定高度的第二密封圈，所述覆蓋硅板的正面對應(yīng)位置上制作有第二金屬凸點，所述第一密封圈與所述第二密封圈之間鍵合密封連接，所述第一金屬凸點與所述第二金屬凸點之間鍵合電連接。?

作為本實用新型的進一步改進，所述導(dǎo)電通孔包括在所述覆蓋硅板上形成的開孔和依次覆蓋在所述開孔的孔壁上的一層第三絕緣層和一層金屬層，所述第三絕緣層和所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的正面和背面；所述金屬層延伸至所述覆蓋硅板的背面上的部分形成所述布線電路；所述金屬層延伸至所?述覆蓋硅板的正面上的部分與所述第二金屬凸點電導(dǎo)通；覆蓋所述金屬層后的所述開孔內(nèi)填充有有機絕緣材料。?

作為本實用新型的進一步改進，所述導(dǎo)電通孔的形狀為上下開口直徑相等的直孔或上下開口不等的斜孔，且所述導(dǎo)電通孔的徑向截面為圓形或方形或橢圓形。?

作為本實用新型的進一步改進，所述覆蓋硅板的正面中部內(nèi)縮形成一內(nèi)凹，所述內(nèi)凹位于所述第二密封圈內(nèi)，且所述內(nèi)凹沿所述導(dǎo)電通孔軸向的截面為梯形或矩形或半圓形。?

作為本實用新型的進一步改進，所述內(nèi)凹與所述空腔形成一腔體，所述腔體內(nèi)為真空或充入有設(shè)定壓力的氣體；所述腔體內(nèi)充入氣體時，所述氣體為氮氣、氦氣、六氟化硫和硅烷中的一種。?