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Mems芯片封裝結(jié)構(gòu)及晶圓級(jí)封裝方法_2

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凸點(diǎn)電連接引至蓋板第一表面的金屬布線層與MEMS芯片的焊墊,以將MEMS芯片的焊墊的電性通過(guò)導(dǎo)通孔引至蓋板的第二表面。特別的,鍵合密封圈的外邊緣延伸并靠近MEMS芯片的邊緣,并與MEMS芯片的邊緣相隔一第一距離;鍵合凸點(diǎn)、導(dǎo)通孔及引至蓋板第一表面的金屬布線層均內(nèi)嵌在鍵合密封圈中,并與鍵合密封圈之間相隔一隔離間隙。這樣,密封圈的寬度得到了增大,增加了密封圈與MEMS芯片及蓋板的黏結(jié)面積,從而加強(qiáng)了黏結(jié)力,保證了密封能力,并提高抗氣壓能力,增加可靠性。
[0058]優(yōu)選的,所述蓋板的第一表面對(duì)應(yīng)MEMS芯片功能區(qū)的位置形成一空腔203,且所述空腔位于所述鍵合密封圈內(nèi)。這樣,通過(guò)在蓋板一表面上形成空腔,該空腔鍵合后,罩在MEMS芯片的功能區(qū)的上方,為MEMS芯片功能區(qū)的器件提供工作空間和/或工作環(huán)境。
[0059]優(yōu)選的,所述鍵合密封圈與鍵合凸點(diǎn)的材料相同,均為金屬材料,且所述鍵合密封圈的高度與所述鍵合凸點(diǎn)的高度相同。該金屬材料可以單層金屬,如銅;還可以是多層金屬,如鈦、銅、鎳、金、錫、銀的至少兩種的組合,具有一定的強(qiáng)度。
[0060]優(yōu)選的,所述鍵合密封圈為圓環(huán)或圓角方環(huán)或圓角多邊環(huán)或不規(guī)則形狀的環(huán)形,密封圈不同位置處的寬度相同或不同。
[0061 ] 優(yōu)選的,所述第一距離范圍為1?ΙΟΟΟμηι;以避免晶圓級(jí)封裝切割形成單顆封裝芯片時(shí),切割密封圈,增加切割負(fù)擔(dān),及應(yīng)力等。
[0062]優(yōu)選的,所述隔離間隙的寬度范圍為10?50μπι,以避免電性連通。
[0063]優(yōu)選的,如圖6所示,所述蓋板的第二表面上形成有若干凹槽205。這樣,通過(guò)在蓋板的第二表面上刻出若干凹槽,可以緩解蓋板與MEMS芯片鍵合時(shí),由于空腔導(dǎo)致的蓋板應(yīng)力,以削減翹曲度,提高蓋板與MEMS芯片的鍵合效果。且該若干凹槽,還可以緩解蓋板與電路板(功能基板)鍵合時(shí)的焊接應(yīng)力,以提高M(jìn)EMS芯片的封裝可靠性。蓋板第一表面的若干凹槽,其橫截面形狀類型無(wú)特殊要求,其形狀包括方形、三角形、多邊形、圓形、橢圓形、菱形和不規(guī)則圖形中的一種或多種。更優(yōu)的,所述凹槽橫截面形狀的外接圓直徑范圍為2?5μπι;所述凹槽的深度為1?ΙΟμπι。若干所述凹槽整體所占面積大于所述蓋板表面面積的1/3。由于凹槽的數(shù)量眾多,可分布于非金屬線路和非導(dǎo)通孔的位置,以有效分散蓋板上應(yīng)力。
[0064]優(yōu)選的,蓋板的材料為硅材料,熱膨脹系數(shù)低,導(dǎo)熱效果好,制程成本低。
[0065]本發(fā)明實(shí)施例MEMS芯片的晶圓級(jí)封裝方法,包括以下步驟:
[0066]A.提供一具有若干MEMS芯片的晶圓,所述MEMS芯片的功能面具有功能區(qū)和位于功能區(qū)周邊的若干焊墊,所述焊墊與所述功能區(qū)電性相連,如圖2所示,相鄰MEMS芯片之間具有切割道;
[0067]B.參見(jiàn)圖3、圖4和圖5,提供一蓋板,所述蓋板具有對(duì)應(yīng)若干MEMS芯片的若干單元,每個(gè)單元上制作有導(dǎo)通孔,所述導(dǎo)通孔側(cè)壁及蓋板第一表面和第二表面上鋪有絕緣層;絕緣層表面鋪有金屬布線層,所述金屬布線層通過(guò)所述導(dǎo)通孔將蓋板的第一表面的電性引至第二表面,所述導(dǎo)通孔內(nèi)空隙由金屬或聚合物填充;
[0068]C.在蓋板每個(gè)單元上預(yù)設(shè)密封圈的位置形成一與金屬布線層材質(zhì)相同的金屬圈,相鄰金屬圈之間有一大于晶圓的切割道的間隙;所述導(dǎo)通孔、所述第一表面上的金屬布線層位于所述金屬圈內(nèi),并與所述金屬圈之間有一隔離間隙;
[0069]D.在第一表面的金屬布線層上預(yù)設(shè)微凸點(diǎn)的位置生長(zhǎng)金屬形成微凸點(diǎn),在金屬圈上生長(zhǎng)金屬形成密封圈;
[0070]E.在晶圓上分別設(shè)置對(duì)應(yīng)微凸點(diǎn)的微凸點(diǎn)連接部和對(duì)應(yīng)密封圈的密封圈連接部;[0071 ] F.通過(guò)微凸點(diǎn)及密封圈與微凸點(diǎn)連接部及密封圈連接部的鍵合,形成鍵合凸點(diǎn)及鍵合密封圈,將所述蓋板和所述晶圓鍵合在一起。
[0072]G.切割蓋板及晶圓,形成單顆MEMS晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。
[0073]優(yōu)選的,所述微凸點(diǎn)和所述密封圈通過(guò)電鍍或化鍍方式形成。
[0074]優(yōu)選的,在蓋板第二表面的絕緣層上制作第一金屬線路,第一金屬線路從蓋板的第二表面延伸到導(dǎo)通孔底部,在第一金屬線路及導(dǎo)通孔內(nèi)壁覆蓋或填充保護(hù)層,并在第一金屬線路預(yù)設(shè)微凸點(diǎn)的位置的保護(hù)層上做開(kāi)口;在蓋板第二表面的背面做減薄,并暴露導(dǎo)通孔底部的金屬線路,形成第一表面,在第一表面覆蓋絕緣層,絕緣層暴露導(dǎo)通孔底部的第一金屬線路,并在絕緣層上制作第二金屬線路及密封圈種子層,第二金屬線路連接絕緣層暴露的第一金屬線路;在第二金屬線路上長(zhǎng)微凸點(diǎn),同時(shí)在密封圈種子層上長(zhǎng)密封圈,該微凸點(diǎn)與密封圈具有相同的設(shè)定高度。
[0075]綜上,本發(fā)明提供一種MEMS芯片晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法,通過(guò)將密封圈的寬度增大,增加了密封圈與MEMS芯片及蓋板的黏結(jié)面積,從而加強(qiáng)了黏結(jié)力,保證了密封能力,并提高了抗氣壓能力,增加了可靠性。較佳的,蓋板的第二表面上刻有若干凹槽,可以緩解蓋板與MEMS芯片鍵合時(shí),由于空腔導(dǎo)致的蓋板應(yīng)力,以削減翹曲度,提高蓋板與MEMS芯片的鍵合效果。且該若干凹槽,還可以緩解蓋板與電路板(功能基板)鍵合時(shí)的焊接應(yīng)力,以提高M(jìn)EMS芯片的封裝可靠性。
[0076]以上實(shí)施例是參照附圖,對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明所述的新型晶圓級(jí)MEMS晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)適用于所有MEMS芯片的封裝。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種形式上的修改或變更,或者將其運(yùn)用于不同MEMS芯片的封裝結(jié)構(gòu),但不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下,都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:包括: MEMS芯片(1),所述MEMS芯片的功能面具有功能區(qū)(101)和位于功能區(qū)周邊的若干焊墊(10 2 ),所述焊墊與功能區(qū)電性相連;所述MEMS芯片的功能面上制作有微凸點(diǎn)連接部(3)和密封圈連接部(4),所述微凸點(diǎn)連接部與所述焊墊電性相連; 蓋板(2),所述蓋板具有第一表面(201)和與其相對(duì)的第二表面(202),所述第一表面制作有微凸點(diǎn)(5)和密封圈(6),所述蓋板通過(guò)所述微凸點(diǎn)及密封圈與所述MEMS芯片對(duì)應(yīng)位置的微凸點(diǎn)連接部及密封圈連接部鍵合,形成鍵合凸點(diǎn)(7)及鍵合密封圈(8); 該鍵合密封圈密封環(huán)繞所述MEMS芯片的功能區(qū),且鍵合密封圈外邊緣延伸并靠近所述MEMS芯片的邊緣,并與所述MEMS芯片的邊緣相距一第一距離(9),并使所述鍵合凸點(diǎn)及所述焊墊內(nèi)嵌在所述鍵合密封圈中,并與所述鍵合密封圈之間有一隔離間隙(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:所述蓋板的第一表面對(duì)應(yīng)MEMS芯片功能區(qū)的位置形成一空腔(203),且所述空腔位于所述鍵合密封圈內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:所述鍵合密封圈與鍵合凸點(diǎn)的材料相同,均為金屬材料,且所述鍵合密封圈的高度與所述鍵合凸點(diǎn)的高度相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:所述鍵合密封圈為圓環(huán)或圓角方環(huán)或圓角多邊環(huán)或不規(guī)則形狀的環(huán)形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:所述第一距離范圍為1?ΙΟΟΟμπ?ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:所述隔離間隙的寬度范圍為10 ?50μπιο7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:還包括, 導(dǎo)通孔(204),貫通所述蓋板; 絕緣層(11),鋪設(shè)于所述導(dǎo)通孔側(cè)壁及蓋板的第一表面和第二表面; 金屬布線層(12),鋪設(shè)于所述絕緣層上,并通過(guò)所述導(dǎo)通孔連接所述蓋板第一表面上的鍵合微凸點(diǎn)與第二表面預(yù)設(shè)焊球位置的焊盤; 保護(hù)層(13),形成于所述蓋板第二表面的金屬布線層上及所述導(dǎo)通孔內(nèi)的金屬布線層上;所述保護(hù)層上形成有電連接所述金屬布線層的若干焊接部(14)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu),其特征在于:所述蓋板的第二表面上形成有若干凹槽(205)。9.一種MEMS芯片晶圓級(jí)封裝方法,其特征在于:包括以下步驟: A.提供一具有若干MEMS芯片的晶圓,所述MEMS芯片的功能面具有功能區(qū)和位于功能區(qū)周邊的若干焊墊,所述焊墊與所述功能區(qū)電性相連,相鄰MEMS芯片之間具有切割道; B.提供一蓋板,所述蓋板具有對(duì)應(yīng)每個(gè)MEMS芯片的若干單元,每個(gè)單元上制作有導(dǎo)通孔,所述導(dǎo)通孔側(cè)壁及蓋板第一表面和第二表面上鋪有絕緣層;絕緣層表面鋪有金屬布線層,所述金屬布線層通過(guò)所述導(dǎo)通孔將蓋板的第一表面的電性引至第二表面,所述導(dǎo)通孔內(nèi)空隙由金屬或聚合物填充; C.在蓋板每個(gè)單元上預(yù)設(shè)密封圈的位置形成一與金屬布線層材質(zhì)相同的金屬圈,相鄰金屬圈之間有一大于晶圓的切割道的間隙;所述導(dǎo)通孔、所述第一表面上的金屬布線層位于所述金屬圈內(nèi),并與所述金屬圈之間有一隔離間隙; D.在第一表面的金屬布線層上預(yù)設(shè)微凸點(diǎn)的位置生長(zhǎng)金屬形成微凸點(diǎn),在金屬圈上生長(zhǎng)金屬形成密封圈; E.在晶圓上分別設(shè)置對(duì)應(yīng)微凸點(diǎn)的微凸點(diǎn)連接部和對(duì)應(yīng)密封圈的密封圈連接部; F.通過(guò)微凸點(diǎn)及密封圈與微凸點(diǎn)連接部及密封圈連接部的鍵合,形成鍵合凸點(diǎn)及鍵合密封圈,將所述蓋板和所述晶圓鍵合在一起。 G.切割蓋板及晶圓,形成單顆MEMS晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述MEMS芯片晶圓級(jí)封裝方法,其特征在于,所述微凸點(diǎn)和所述密封圈通過(guò)電鍍或化鍍方式形成。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種MEMS芯片封裝結(jié)構(gòu)及晶圓級(jí)封裝方法,該封裝結(jié)構(gòu)包括MEMS芯片,MEMS芯片功能面上有微凸點(diǎn)連接部和密封圈連接部,微凸點(diǎn)連接部與MEMS芯片的焊墊電性相連;蓋板,其第一表面制作有微凸點(diǎn)與密封圈,該蓋板通過(guò)微凸點(diǎn)及密封圈與MEMS芯片對(duì)應(yīng)位置的微凸點(diǎn)連接部及密封圈連接部鍵合,鍵合密封圈環(huán)繞MEMS芯片的功能區(qū),且密封圈外邊緣延伸到MEMS芯片的邊緣,并與MEMS邊緣有第一距離,微凸點(diǎn)內(nèi)嵌在密封圈中,并與密封圈之間有一隔離間隙。本發(fā)明密封圈由芯片功能區(qū)的邊緣延伸至芯片邊緣附近,并與位于其內(nèi)的微凸點(diǎn)隔離的結(jié)構(gòu),增加了密封圈與MEMS芯片及蓋板的黏結(jié)面積,從而加強(qiáng)了黏結(jié)力,保證了密封能力,并提高抗氣壓能力,增加可靠性。
【IPC分類】B81C3/00, B81B7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105439073
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510778318
【發(fā)明人】萬(wàn)里兮, 馬力, 付俊, 翟玲玲
【申請(qǐng)人】華天科技(昆山)電子有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日
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