[發明專利]一種MEMS傳感器的封裝方法

有效

• 申請號: 201910526686.0
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110304604B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 李以貴;涂云婷;王歡;張成功;蔡金東
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00;G01L1/16
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

1.一種MEMS傳感器的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供多層電路板（5），清洗烘干，在所述多層電路板（5）上印制引線用焊盤，并在所述引線用焊盤上制備焊接金球（4）；

提供MEMS傳感器芯片（3），在MEMS傳感器芯片（3）背面印制芯片焊盤，在所述芯片焊盤上利用濺射沉積多層金屬膜；

將所述MEMS傳感器芯片（3）倒裝置于所述多層電路板（5）上；以所述焊接金球（4）作為凸點，采用熱壓焊技術接合引線用焊盤和芯片焊盤，并在所述引線用焊盤與所述芯片焊盤之間填充填料；

在所述MEMS傳感器芯片（3）正面用粘結劑（6）粘結保護蓋子（2）；

提供上表面覆蓋有玻璃薄膜的彈性蓋子（1），采用粘結劑（6）將所述彈性蓋子（1）粘結于所述保護蓋子（2）上，得到所述MEMS傳感器；

所述保護蓋子（2）為鏤空結構的硅片，所述MEMS傳感器芯片（3）的柱子從所述鏤空結構中伸出；該保護蓋子（2）的材質為表面含有氧化膜的硅片；所述硅片的厚度為280~320μm，所述氧化膜的厚度為400~800nm；

所述彈性蓋子（1）的背面設有與所述MEMS傳感器芯片（3）的柱子尺寸匹配的凹槽，其制備方法為：

提供一玻璃基片，清洗烘干處理，在所述玻璃基片上旋涂聚二甲基硅氧烷，55~65℃低溫固化1.5~2h，在固化后的聚二甲基硅氧烷表面旋涂厚度為4~8μm的聚酰亞胺薄膜；

在所述聚酰亞胺薄膜上旋涂厚度為80~120μm的聚氨酯薄膜，50~60℃低溫固化1.5~2h，得到第一聚氨酯層；

在所述第一聚氨酯層上通過濺射沉積得到第一Cr/Cu金屬阻擋層，然后旋涂光刻膠正膠、掩膜光刻、曝光顯影固化，使得Cr/Cu金屬阻擋層表面具有凹槽結構的第一掩膜層，去膠處理；

旋涂厚度為390~410μm的聚氨酯薄膜，50~60℃低溫固化1.5~2h，得到第二聚氨酯層；

在所述第二聚氨酯層表面通過濺射沉積得到第二Cr/Cu金屬阻擋層，然后旋涂光刻膠正膠、曝光顯影固化后烘干處理得到第二掩膜層，利用離子銑凹槽掩膜，采用離子銑技術在所述第二Cr/Cu金屬阻擋層和第二掩膜層上開設凹槽結構的窗口；

利用反應離子刻蝕法對聚氨酯進行刻蝕，直到刻蝕到第一Cr/Cu金屬阻擋層為止；

去除器件表面的光刻膠正膠、烘干處理；

采用濕法刻蝕去除所述第一Cr/Cu金屬阻擋層、第二Cr/Cu金屬阻擋層、第一掩膜層和第二掩膜層；

將濕法刻蝕處理后的器件浸泡在酒精溶液中，剝離聚酰亞胺薄膜，完成彈性蓋子（1）的釋放。

2.根據權利要求1所述的一種MEMS傳感器的封裝方法，其特征在于，一個多層電路板（5）和彈性蓋子（1）之間設有若干個MEMS傳感器芯片（3），該若干個MEMS傳感器芯片（3）組成MEMS傳感器陣列。

3.根據權利要求1所述的一種MEMS傳感器的封裝方法，其特征在于，所述熱壓焊技術具體為：對所述焊接金球（4）加熱至300~350℃，施加1.15~2.10N/bump的壓力；所述引線用焊盤與芯片焊盤之間的填料為環氧樹脂，填充方法為：將所述MEMS傳感器芯片（3）和多層電路板（5）加熱至70~75℃，用L形注射器沿所述MEMS傳感器芯片（3）的邊緣雙向注射填料；注射完畢后，分段升溫至125~135℃，固化3~4小時。

4.根據權利要求1所述的一種MEMS傳感器的封裝方法，其特征在于，所述芯片焊盤上的多層金屬膜的制備方法為：在所述芯片背面沉積金屬薄膜，涂光刻膠、掩膜光刻、通過金屬腐蝕刻蝕除去非圖樣的金屬膜，得到多層金屬膜圖形。

5.根據權利要求1所述的一種MEMS傳感器的封裝方法，其特征在于，所述焊接金球（4）采用電鍍法制備得到，并通過熱壓焊連接到所述多層電路板（5）的引線用焊盤上。

6.根據權利要求1所述的一種MEMS傳感器的封裝方法，其特征在于，所述硅片的厚度為300μm。