厚度可控的贴片装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子封装领域，特别涉及MEMS封装中厚度可控的贴片装置。
【背景技术】
[0002]MEMS (微机械系统)是在传统集成电路技术上发展而来的一门新兴技术，通过制作微米纳米尺度的机械结构来实现感知或执行功能。由于其对很多外部环境变量都高度敏感，所以在封装过程中要尽量减小一切外部影响因素。而在MEMS器件封装工艺中，贴片工艺是最直接的连接MEMS芯片和外部环境(封装管壳)的步骤，因此是非常重要的一个重要环节。贴片工艺不仅决定了 MEMS器件的可靠性和导热性，对器件的温度特性和偏置也有很大的影响。而且贴片工艺不合适还会造成MEMS器件运动部件和功能部件的损坏。常规的贴片工艺有贴片胶粘接和焊料焊接贴片两种。在贴片过程中，为了保证合适的粘结强度，更好的反应传感器的性能，对贴片结构的压力，厚度等有严格的要求。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题之一是，能够实现MEMS器件封装工艺中，贴片厚度的精确控制。
[0004]本发明提供了一种厚度可控的贴片装置，包括:厚度控制结构，其特征在于，在厚度方向上高度一定，在与厚度垂直的贴片平面方向上任意延展，且所述厚度控制结构贴片平面上分布有贯通厚度方向的孔隙；贴片胶，填充于所述厚度控制结构的孔隙之中，用于粘贴。
[0005]可选的，所述厚度控制结构是直径相同，沿所述贴片平面排布的单层玻璃微珠，或是厚度一定的玻璃纤维镂空平面网格。
[0006]可选的，所述玻璃微珠直径，或平面网格的厚度范围是1 μπι至ΙΟΟΟμπι。
[0007]可选的，所述贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合。
[0008]可选的，所述的贴片装置，用于粘贴MEMS传感器芯片和封装基板。
[0009]可选的，所封装的MEMS传感器芯片是MEMS惯性传感器芯片，具体是加速度计和陀螺仪。
【附图说明】
[0010]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0011]图la是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图；
[0012]图lb是所述贴片装置的结构切面图；
[0013]图2是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图；
[0014]图3a是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图；
[0015]图3b是所述贴片装置的结构切面图；
[0016]图4是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0018]图la是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图，图lb是所述贴片装置的结构切面图。如该图所示的贴片装置中，厚度控制结构是直径相同，沿贴片平面排布的单层玻璃微珠。贴片胶填充在玻璃微珠间的孔隙中，其所需体积应当不少于玻璃微珠直径乘以贴片面积。
[0019]图2是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图。该图反应的是厚度控制结构为玻璃微珠的情形。MEMS传感器封装中贴片工艺包括如下过程:提供若干相同直径的玻璃微珠以及贴片胶，将玻璃微珠与贴片胶均匀混合；提供封装基板，将所述混合有玻璃微珠的贴片胶均匀涂抹在封装基板上^#MEMS传感器芯片置于贴片胶上，并在MEMS传感器表面施加等静压，将位于MEMS传感器与封装基板间的混有玻璃微珠的贴片胶充分压紧，使得贴片装置只有单层玻璃微珠在贴片平面上排列，该步骤中，施加等静压的位置不能对MEMS芯片造成影响甚至损坏，施加的等静压的大小要根据不同的情况确定，对于某些对压力要求较小，或者芯片本身较厚的情况，可以依靠芯片本身的自重作为压力；然后对封装基板和MEMS传感器芯片之间的贴片装置进行固化，得到稳定的具有与玻璃微珠直径相同厚度的贴片装置，同时也完成了贴片工艺步骤。值得注意的是，以玻璃微珠为厚度控制结构的贴片装置，也可以直接涂在MEMS芯片的贴片位置上，然后再将涂有贴片装置的芯片粘贴于基板之上。
[0020]可以看到，该贴片装置通过直径不可压缩的玻璃微珠，能够精确的实现对MEMS封装中贴片厚度的控制。另外，由于贴片厚度，形状大小以及贴片胶的材料直接影响传感器的性能，可根据MEMS传感器的不同性质，匹配不同直径的玻璃微珠，优选的，玻璃微珠的直径范围为1 μ m至1000 μ m，也可以匹配不同的贴片胶，优选的，贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合；同样的，贴片平面的面积和形状也可根据MEMS传感器性能需求而设计和改变。
[0021]具体的，控制贴片胶厚度的一致性，可以保证MEMS芯片相对于封装基板水平，若封装所封装的是MEMS加速度计传感器，就可以使得MEMS加速度传感器的零位偏置较小。此夕卜，对于平板电容式的MEMS传感器，MEMS芯片与封装基板间会引入杂散电容，通过严格控制贴片胶厚度就可以预先估算出该部分杂散电容的值，从而对MEMS芯片结构设计和电路设计给出最直接的反馈。最后，通过控制贴片胶的位置、面积、厚度和形状可以有效的减少封装应力带给MEMS芯片的影响。因此，根据本发明的一个封装平板电容式MEMS加速度计实例，综合考虑杂散电容效应、抗冲击能力、封装应力等因素后，优选了直径为1_，厚度为50um的圆形贴片装置。
[0022]图3a是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图，图3b是所述贴片装置的结构切面图。如该图所示的贴片装置中，厚度控制结构是厚度一定的玻璃纤维镂空平面网格。贴片胶填充在平面网格间的孔隙中，其所需体积应当不少平面网格厚度乘以贴片面积。
[0023]图4是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图。该图反应的是厚度控制结构为镂空平面网格的情形。MEMS传感器封装中贴片工艺包括如下过程:提供封装基板，将所述镂空平面网格至于封装基板上；在镂空平面网格上涂刷适量贴片胶^#MEMS传感器芯片置于贴片胶上，并在MEMS传感器表面施加等静压，将位于MEMS传感器与封装基板间的贴片装置压紧，使得MEMS传感器底面与所述镂空平面网格上表面紧贴并与孔隙中的贴片胶充分接触，封装基板的上表面与所述镂空平面网格下表面紧贴并与孔隙中的贴片胶充分接触，该步骤中，施加等静压的位置不能对MEMS芯片造成影响甚至损坏，施加的等静压的大小要根据不同的情况确定，对于某些对压力要求较小，或者芯片本身较厚的情况，可以依靠芯片本身的自重作为压力；然后对封装基板和MEMS传感器芯片之间的贴片装置进行固化，得到稳定的具有与镂空平面网格厚度相同厚度的贴片装置，同时也完成了贴片工艺步骤。
[0024]可以看到，该贴片装置通过厚度不可压缩的玻璃纤维镂空平面网格，能够精确的实现对MEMS封装中贴片厚度的控制。另外，由于贴片厚度，形状大小以及贴片胶的材料直接影响传感器的性能，可根据MEMS传感器的不同性质，匹配不同厚度的镂空平面网格，优选的，玻璃微珠的直径范围为1 μ m至1000 μ m，也可以匹配不同的贴片胶，优选的，贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合；同样的，贴片平面的面积和形状也可根据MEMS传感器性能需而设计和改变。另外镂空网格的团也可以根据需要进行设计，可以是但不限于蜂窝型，三角形等。
[0025]具体的，控制贴片胶厚度的一致性，可以保证MEMS芯片相对于封装基板水平，若封装所封装的是MEMS加速度计传感器，就可以减小MEMS加速度传感器的零位偏置较小。此夕卜，对于平板电容式的MEMS传感器，MEMS芯片与封装基板间会引入杂散电容，通过严格控制贴片胶厚度就可以预先估算出该部分杂散电容的值，从而对MEMS芯片结构设计和电路设计给出最直接的反馈。最后，通过控制贴片胶的位置、面积、厚度和形状可以有效的减少封装应力带给MEMS芯片的影响。因此，根据本发明的一个封装平板电容式MEMS加速度计实例，综合考虑杂散电容效应、抗冲击能力、封装应力等因素后，优选了直径为1_，厚度为50um的圆形贴片装置。
[0026]综上所述，本发明利用高度固定的厚度控制结构，可以精确实现对MEMS封装中贴片的厚度控制，从而更好的反应传感器的性能。
【主权项】
1.一种贴片装置，包括: 厚度控制结构，其特征在于，在贴片厚度方向上高度一定，在与贴片厚度垂直的平面方向上任意延展，且所述厚度控制结构平面上分布有贯通厚度方向的孔隙； 贴片胶，填充于所述厚度控制结构的孔隙之中，用于粘贴。2.根据权利要求1所述的贴片装置，所述厚度控制结构是直径相同，沿所述贴片平面排布的单层玻璃微珠，或是厚度一定的玻璃纤维镂空平面网格。3.根据权利要求2所述的贴片装置，所述玻璃微珠直径，或平面网格的厚度范围是1 μ m 至 1000 μ m。4.根据权利要求1所述的贴片装置，所述贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合。5.根据权利要求1所述的贴片装置，其特征在于，用于粘贴MEMS传感器芯片和封装基板。6.根据权利要求5所述的贴片装置，其特征在于，MEMS传感器芯片是MEMS惯性传感器芯片，具体是加速度计和陀螺仪。
【专利摘要】本实用新型提供了一种MEMS传感器封装中的贴片装置，包括：厚度控制结构，其特征在于，在厚度方向上高度一定，在与厚度垂直的贴片平面方向上任意延展，且所述厚度控制结构贴片平面上分布有贯通厚度方向的孔隙；贴片胶，填充于所述厚度控制结构的孔隙之中，用于粘贴。本实用新型利用高度固定的厚度控制结构，精确实现对MEMS封装中贴片的厚度控制，从而更好的反应传感器的性能。
【IPC分类】B81B7/00, H01L21/60
【公开号】CN204981127
【申请号】CN201520665232
【发明人】郭士超
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月28日
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子封装领域，特别涉及MEMS封装中厚度可控的贴片装置。
【背景技术】
[0002]MEMS (微机械系统)是在传统集成电路技术上发展而来的一门新兴技术，通过制作微米纳米尺度的机械结构来实现感知或执行功能。由于其对很多外部环境变量都高度敏感，所以在封装过程中要尽量减小一切外部影响因素。而在MEMS器件封装工艺中，贴片工艺是最直接的连接MEMS芯片和外部环境(封装管壳)的步骤，因此是非常重要的一个重要环节。贴片工艺不仅决定了 MEMS器件的可靠性和导热性，对器件的温度特性和偏置也有很大的影响。而且贴片工艺不合适还会造成MEMS器件运动部件和功能部件的损坏。常规的贴片工艺有贴片胶粘接和焊料焊接贴片两种。在贴片过程中，为了保证合适的粘结强度，更好的反应传感器的性能，对贴片结构的压力，厚度等有严格的要求。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题之一是，能够实现MEMS器件封装工艺中，贴片厚度的精确控制。
[0004]本发明提供了一种厚度可控的贴片装置，包括:厚度控制结构，其特征在于，在厚度方向上高度一定，在与厚度垂直的贴片平面方向上任意延展，且所述厚度控制结构贴片平面上分布有贯通厚度方向的孔隙；贴片胶，填充于所述厚度控制结构的孔隙之中，用于粘贴。
[0005]可选的，所述厚度控制结构是直径相同，沿所述贴片平面排布的单层玻璃微珠，或是厚度一定的玻璃纤维镂空平面网格。
[0006]可选的，所述玻璃微珠直径，或平面网格的厚度范围是1 μπι至ΙΟΟΟμπι。
[0007]可选的，所述贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合。
[0008]可选的，所述的贴片装置，用于粘贴MEMS传感器芯片和封装基板。
[0009]可选的，所封装的MEMS传感器芯片是MEMS惯性传感器芯片，具体是加速度计和陀螺仪。
【附图说明】
[0010]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0011]图la是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图；
[0012]图lb是所述贴片装置的结构切面图；
[0013]图2是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图；
[0014]图3a是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图；
[0015]图3b是所述贴片装置的结构切面图；
[0016]图4是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0018]图la是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图，图lb是所述贴片装置的结构切面图。如该图所示的贴片装置中，厚度控制结构是直径相同，沿贴片平面排布的单层玻璃微珠。贴片胶填充在玻璃微珠间的孔隙中，其所需体积应当不少于玻璃微珠直径乘以贴片面积。
[0019]图2是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图。该图反应的是厚度控制结构为玻璃微珠的情形。MEMS传感器封装中贴片工艺包括如下过程:提供若干相同直径的玻璃微珠以及贴片胶，将玻璃微珠与贴片胶均匀混合；提供封装基板，将所述混合有玻璃微珠的贴片胶均匀涂抹在封装基板上^#MEMS传感器芯片置于贴片胶上，并在MEMS传感器表面施加等静压，将位于MEMS传感器与封装基板间的混有玻璃微珠的贴片胶充分压紧，使得贴片装置只有单层玻璃微珠在贴片平面上排列，该步骤中，施加等静压的位置不能对MEMS芯片造成影响甚至损坏，施加的等静压的大小要根据不同的情况确定，对于某些对压力要求较小，或者芯片本身较厚的情况，可以依靠芯片本身的自重作为压力；然后对封装基板和MEMS传感器芯片之间的贴片装置进行固化，得到稳定的具有与玻璃微珠直径相同厚度的贴片装置，同时也完成了贴片工艺步骤。值得注意的是，以玻璃微珠为厚度控制结构的贴片装置，也可以直接涂在MEMS芯片的贴片位置上，然后再将涂有贴片装置的芯片粘贴于基板之上。
[0020]可以看到，该贴片装置通过直径不可压缩的玻璃微珠，能够精确的实现对MEMS封装中贴片厚度的控制。另外，由于贴片厚度，形状大小以及贴片胶的材料直接影响传感器的性能，可根据MEMS传感器的不同性质，匹配不同直径的玻璃微珠，优选的，玻璃微珠的直径范围为1 μ m至1000 μ m，也可以匹配不同的贴片胶，优选的，贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合；同样的，贴片平面的面积和形状也可根据MEMS传感器性能需求而设计和改变。
[0021]具体的，控制贴片胶厚度的一致性，可以保证MEMS芯片相对于封装基板水平，若封装所封装的是MEMS加速度计传感器，就可以使得MEMS加速度传感器的零位偏置较小。此夕卜，对于平板电容式的MEMS传感器，MEMS芯片与封装基板间会引入杂散电容，通过严格控制贴片胶厚度就可以预先估算出该部分杂散电容的值，从而对MEMS芯片结构设计和电路设计给出最直接的反馈。最后，通过控制贴片胶的位置、面积、厚度和形状可以有效的减少封装应力带给MEMS芯片的影响。因此，根据本发明的一个封装平板电容式MEMS加速度计实例，综合考虑杂散电容效应、抗冲击能力、封装应力等因素后，优选了直径为1_，厚度为50um的圆形贴片装置。
[0022]图3a是根据本发明的一个实施例的一种贴片装置的结构图俯视图，图3b是所述贴片装置的结构切面图。如该图所示的贴片装置中，厚度控制结构是厚度一定的玻璃纤维镂空平面网格。贴片胶填充在平面网格间的孔隙中，其所需体积应当不少平面网格厚度乘以贴片面积。
[0023]图4是根据本发明的一个实施例的一种使用贴片装置的示意图。该图反应的是厚度控制结构为镂空平面网格的情形。MEMS传感器封装中贴片工艺包括如下过程:提供封装基板，将所述镂空平面网格至于封装基板上；在镂空平面网格上涂刷适量贴片胶^#MEMS传感器芯片置于贴片胶上，并在MEMS传感器表面施加等静压，将位于MEMS传感器与封装基板间的贴片装置压紧，使得MEMS传感器底面与所述镂空平面网格上表面紧贴并与孔隙中的贴片胶充分接触，封装基板的上表面与所述镂空平面网格下表面紧贴并与孔隙中的贴片胶充分接触，该步骤中，施加等静压的位置不能对MEMS芯片造成影响甚至损坏，施加的等静压的大小要根据不同的情况确定，对于某些对压力要求较小，或者芯片本身较厚的情况，可以依靠芯片本身的自重作为压力；然后对封装基板和MEMS传感器芯片之间的贴片装置进行固化，得到稳定的具有与镂空平面网格厚度相同厚度的贴片装置，同时也完成了贴片工艺步骤。
[0024]可以看到，该贴片装置通过厚度不可压缩的玻璃纤维镂空平面网格，能够精确的实现对MEMS封装中贴片厚度的控制。另外，由于贴片厚度，形状大小以及贴片胶的材料直接影响传感器的性能，可根据MEMS传感器的不同性质，匹配不同厚度的镂空平面网格，优选的，玻璃微珠的直径范围为1 μ m至1000 μ m，也可以匹配不同的贴片胶，优选的，贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合；同样的，贴片平面的面积和形状也可根据MEMS传感器性能需而设计和改变。另外镂空网格的团也可以根据需要进行设计，可以是但不限于蜂窝型，三角形等。
[0025]具体的，控制贴片胶厚度的一致性，可以保证MEMS芯片相对于封装基板水平，若封装所封装的是MEMS加速度计传感器，就可以减小MEMS加速度传感器的零位偏置较小。此夕卜，对于平板电容式的MEMS传感器，MEMS芯片与封装基板间会引入杂散电容，通过严格控制贴片胶厚度就可以预先估算出该部分杂散电容的值，从而对MEMS芯片结构设计和电路设计给出最直接的反馈。最后，通过控制贴片胶的位置、面积、厚度和形状可以有效的减少封装应力带给MEMS芯片的影响。因此，根据本发明的一个封装平板电容式MEMS加速度计实例，综合考虑杂散电容效应、抗冲击能力、封装应力等因素后，优选了直径为1_，厚度为50um的圆形贴片装置。
[0026]综上所述，本发明利用高度固定的厚度控制结构，可以精确实现对MEMS封装中贴片的厚度控制，从而更好的反应传感器的性能。
【主权项】
1.一种贴片装置，包括: 厚度控制结构，其特征在于，在贴片厚度方向上高度一定，在与贴片厚度垂直的平面方向上任意延展，且所述厚度控制结构平面上分布有贯通厚度方向的孔隙； 贴片胶，填充于所述厚度控制结构的孔隙之中，用于粘贴。2.根据权利要求1所述的贴片装置，所述厚度控制结构是直径相同，沿所述贴片平面排布的单层玻璃微珠，或是厚度一定的玻璃纤维镂空平面网格。3.根据权利要求2所述的贴片装置，所述玻璃微珠直径，或平面网格的厚度范围是1 μ m 至 1000 μ m。4.根据权利要求1所述的贴片装置，所述贴片胶为环氧胶、玻璃胶、钎焊焊料、金锡焊料的一种或其任意组合。5.根据权利要求1所述的贴片装置，其特征在于，用于粘贴MEMS传感器芯片和封装基板。6.根据权利要求5所述的贴片装置，其特征在于，MEMS传感器芯片是MEMS惯性传感器芯片，具体是加速度计和陀螺仪。
【专利摘要】本实用新型提供了一种MEMS传感器封装中的贴片装置，包括：厚度控制结构，其特征在于，在厚度方向上高度一定，在与厚度垂直的贴片平面方向上任意延展，且所述厚度控制结构贴片平面上分布有贯通厚度方向的孔隙；贴片胶，填充于所述厚度控制结构的孔隙之中，用于粘贴。本实用新型利用高度固定的厚度控制结构，精确实现对MEMS封装中贴片的厚度控制，从而更好的反应传感器的性能。
【IPC分类】B81B7/00, H01L21/60
【公开号】CN204981127
【申请号】CN201520665232
【发明人】郭士超
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月28日
再多了解一些
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