[發明專利]芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件的開封方法

有效

• 申請號: 201710317894.0
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107244648B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 林曉玲;何春華;梁朝輝
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 44224 廣州華進聯合專利商標代理有限公司
• 代理人: 林青中

本發明公開了一種能夠暴露器件中加速度計MEMS、陀螺儀MEMS及ASIC芯片的芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件的開封方法。該開封方法包括如下獲得器件的初步內部結構信息、獲得空腔位置及芯片的詳細分布情況信息，并根據詳細分布情況信息，對于ASIC芯片在上層且加速度計MEMS及陀螺儀MEMS在下一層以及ASIC芯片在下層且加速度計MEMS及陀螺儀MEMS在上層的疊層結構的MEMS慣性器件分別進行化學腐蝕處理后檢查分析，可以將加速度計MEMS、陀螺儀MEMS及共用的ASIC芯片等分別暴露出來，并且可以保證封裝空腔內的器件結構完好無損，滿足芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件的內部目檢的需求。

技術領域

本發明涉及慣性技術領域，尤其是涉及一種芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件的開封方法。

背景技術

慣性技術是導航定位、制導控制、穩瞄穩像、姿態測量的核心技術，慣性陀螺儀和加速度計的技術狀態是表示慣性技術的基礎。其中，陀螺儀用于測量運動體的角速度，加速度計用于測量運動體的加速度。MEMS(Micro Electro Mechanical System，微電子機械系統)慣性器件是指敏感結構采用微加工手段加工的微機械陀螺儀和微加速度計。MEMS慣性器件因具有體積小、重量輕、功耗低、可大批量生產、成本低、抗過載能力強等一系列優點而得到廣泛應用。

在以硅為基礎的MEMS加工技術中，需要對加速度計、陀螺儀等微機械的可動器件結構部分實施保護，這種保護的方法就是在器件上方采用空腔封帽硅片保護結構，通過硅硅直接鍵合、陽極鍵合、鋁鍺薄膜鍵合、玻璃熔融鍵合等表面鍵合技術，使器件硅片和封帽硅片密閉結合在一起。這種芯片層疊塑料的封裝結構的MEMS慣性器件將加速度計MEMS、陀螺儀MEMS及共用ASIC(Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路)芯片等集成在一個封裝里面，既提供了器件與外界環境交互作用的通道，也使微機械的器件結構和外部環境得到隔離，保護器件敏感結構不因外界作用而損壞，使器件性能保持穩定。通常，芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件中的加速度計MEMS、陀螺儀MEMS會制作于空腔中，之后加上封帽硅片形成保護腔，而它們的共用ASIC芯片則是置于封帽硅片上方或是下方，形成層疊結構。各層芯片通過引線鍵合的方式與外界實現電連接。

為了確保MEMS慣性器件的應用可靠性，研發過程中或使用前，需根據標準對器件進行內部目檢。內部目檢前的樣品開封應避免損壞封裝內部結構。由于MEMS的封裝比微電子封裝更為復雜，并且沒有統一的標準，不同的MEMS器件封裝差別很大。采用芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件結構特殊，除具有懸臂梁、梳齒等可動微結構，封裝中還含有空腔及上下層的層疊結構，這些特點給傳統開封方法帶來了極大的困難。利用傳統的、用于塑封集成電路的化學腐蝕開封方法，通過發煙硝酸或濃硫酸等對塑封材料有高效分解作用的化學腐蝕液刻蝕，能夠將ASIC芯片上方的塑封材料局部腐蝕去除，暴露出封裝結構中的ASIC芯片并觀察分析。但是化學腐蝕液無法腐蝕硅，因此無法將封帽硅片直接腐蝕去除，無法暴露封帽硅片所形成空腔中的加速度計MEMS及陀螺儀MEMS，因而也就無法對它們進行觀察分析。而對ASIC芯片置于封帽硅片下方的，用塑封集成電路的化學腐蝕刻蝕方法將MEMS慣性器件的外部塑封材料去除之后，得到的則是封帽硅片的背部，也無法觀察到其形成的空腔內的加速度計MEMS及陀螺儀MEMS。

為了解決芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件封裝復雜、開封難的問題，需要一種針對該類型封裝結構特點的MEMS慣性器件開封技術，以彌補傳統開封技術的不足，為此類型封裝器件的內部目檢提供技術支撐。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠暴露器件中加速度計MEMS、陀螺儀MEMS及ASIC芯片的芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件的開封方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下。

一種芯片層疊塑料封裝的MEMS慣性器件的開封方法，包括如下步驟：