[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

本發明涉及一種MEMS傳感器的封裝方法，包括以下步驟：提供多層電路板，清洗烘干，在多層電路板上印制引線用焊盤，并在引線用焊盤上焊接金球；提供MEMS傳感器芯片，在MEMS傳感器芯片背面印制芯片焊盤，在芯片焊盤上利用濺射沉積多層金屬膜；將MEMS傳感器芯片倒裝置于多層電路板上；以焊接金球作為凸點，采用熱壓焊技術接合引線用焊盤和芯片焊盤，并在在引線用焊盤與芯片焊盤之間填充填料；在MEMS傳感器芯片正面用粘結劑粘結保護蓋子；提供上表面覆蓋有玻璃薄膜的彈性蓋子，采用粘結劑將彈性蓋子粘結于保護蓋子上，得到MEMS傳感器。與現有技術相比，本發明具有生產成本低、容易批量生產、氣密性能好等優點。

技術領域

本發明涉及MEMS技術領域，尤其是涉及一種MEMS傳感器的封裝方法。

背景技術

機器人中使用的觸覺傳感器，它是使用單晶硅作為結構材料，同時使用半導體應變計檢測施加壓力的大小。這是一種能夠連接到機器人指尖的小型高性能傳感器，它使得機器人能夠執行復雜的裝配任務，并且能夠在不能使用視覺傳感器的環境(如，黑暗)中執行物體識別。硅作為用于檢測力的傳感器的結構材料具有許多優異特性，例如，完全彈性體，尺寸小，利于保持電路良好的親和性。一種三軸觸覺傳感器陣列是1×1mm傳感器元件的陣列，其可以通過壓阻效應將施加的力分解成三個分量，并且將其檢測為電壓的變化。通過將這種傳感器陣列高密度地集成在柔性基板上，再進一步地制作出高性能觸覺傳感器，它可以安裝在球面上，如機器人手指。這種觸覺傳感器的目標功能有兩個：識別待抓取物體和穩定夾持力的控制。這種傳感器系統當物體接觸傳感器時，從機械信息圖形顯示諸如物體的形狀，硬度和材料(表面粗糙度)之類的信息。

目前，將傳感器陣列高密度地集成在柔性基板上常采用的是多芯片組件封裝技術。為了保證傳感器的高性能和高密度性，傳統的多芯片組件封裝會采用全氣密性封裝，通常有：金屬封裝，陶瓷封裝或玻璃封裝，但是這些材料的封裝外殼成本卻超過了器件本身。然而，非氣密性塑料封裝雖然成本低，但是塑封料直接與傳感器接觸容易降低傳感器性能，只適用于一些靈敏度要求低的場合；開發一種在降低生產成本的同時保證封裝的氣密性的封裝方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種MEMS傳感器的封裝方法，實現了單元型傳感器芯片封裝。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種MEMS傳感器的封裝方法，包括以下步驟：

提供多層電路板，清洗烘干，在所述多層電路板上印制引線用焊盤，并在所述引線用焊盤上焊接金球；

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

將所述MEMS傳感器芯片倒裝置于所述多層電路板上；以所述焊接金球作為凸點，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傳感器芯片正面用環氧樹脂粘結保護蓋子；

提供上表面覆蓋有玻璃薄膜的彈性蓋子，采用環氧樹脂將所述彈性蓋子粘結于所述保護蓋子上，得到所述MEMS傳感器。

本發明中選用倒裝焊技術實現引線用焊盤和芯片焊盤之間的無引線電氣互連，相比于傳統的引線鍵合互連技術，優勢明顯：重量更輕，密度更高并且能夠增加單位面積內的I/O數量，性能提高，散熱能力提高，生產效率高，降低了批量封裝的成本，克服了引線鍵合焊盤中心距極限的問題；并且在倒裝焊中引線用焊盤和芯片焊盤之間填充填料的工序能夠有效減小芯片和基板間熱膨脹失配造成的影響，并能有效地緩沖機械沖擊的損傷程度，使得封裝抗疲勞壽命增強。

并且，選用多層電路板作為基板，裝配密度高，體積小，質量輕，滿足MEMS器件設備輕小型化需求；另外多層電路板圖形具有重復性和一致性，減少了布線和裝配的差錯，加大了設計的靈活性。