一种微机电系统器件封装结构及方法与流程

本发明实施例涉及半导体封装技术，尤其涉及一种微机电系统器件封装结构及方法。

背景技术：

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。

在消费电子、智能终端和可穿戴产品等领域应用中，要求MEMS传感器尺寸和成本进一步降低，同时提高集成度和性能，传统的封装形式越来越难以满足要求。以硅通孔(Through Silicon Via，TSV)技术为主的三维封装集成技术在MEMS领域引起很大关注，但是目前采用TSV工艺会大幅增加MEMS传感器的成本。

技术实现要素：

本发明提供了一种微机电系统器件封装结构及方法，以提供一种工艺成本低、封装尺寸小的封装方案。

第一方面，本发明实施例提供了一种微机电系统器件封装结构，所述封装结构包括：

第一器件、第二器件和塑封层；

所述第一器件的第一表面包括第一区域和第二区域；所述第二器件通过粘结层固定于所述第一区域；

所述塑封层覆盖所述第二区域与所述第二器件；所述塑封层的外表面上形成有第一连接孔和第二连接孔；所述第二区域的第一连接线通过所述第一连接孔延伸到所述塑封层外表面；所述第二器件表面的第二连接线通过所述第二连接孔延伸到所述塑封层的外表面。

第二方面，本发明实施例还提供了一种微机电系统器件封装方法，所述方法包括：

第一器件的第一表面包括第一区域和第二区域；

将第二器件通过粘结层固定于所述第一区域；

形成塑封层，所述塑封层覆盖所述第二区域与所述第二器件；

在所述塑封层外表面上形成第一连接孔和第二连接孔；所述第二区域的第一连接线通过所述第一连接孔延伸到所述塑封层外表面；所述第二器件表面的第二连接线通过所述第二连接孔延伸到所述塑封层外表面。

本发明实施例提供的封装结构，第二器件通过粘结层固定于第一区域，塑封层覆盖所述第二区域与所述第二器件，塑封层的外表面上形成有第一连接孔和第二连接孔，第二区域的第一连接线通过第一连接孔延伸到塑封层外表面，第二器件表面的第二连接线通过第二连接孔延伸到塑封层的外表面，通过将第一器件与第二器件叠放在一起，并在塑封层塑封后，通过在塑封层上打孔，使第一器件与第二器件的引线可以延伸到塑封层表面，相对于传统的封装结构无需制作TSV孔，降低了工艺难度与成本，并且采用叠放的结构，减小了封装尺寸。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种微机电系统器件封装结构示意图；

图2是本发明实施例二中的一种微机电系统器件封装方法的流程图；

图3a是本发明实施例二中的第一器件与第二器件贴合示意图；

图3b是本发明实施例二中的塑封示意图；

图3c是本发明实施例二中的开孔示意图；

图3d是本发明实施例二中的再布线层及焊盘示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一中的一种微机电系统器件封装结构示意图，参考图1，所述微机电系统器件封装结构包括：第一器件10、第二器件20和塑封层30；

第一器件10的第一表面11包括第一区域110和第二区域120；第二器件20通过粘结层40固定于第一区域110。

塑封层30覆盖第二区域120与第二器件20；塑封层30的外表面上形成有第一连接孔31和第二连接孔32，第二区域120的第一连接线121通过第一连接孔31延伸到塑封层30外表面，第二器件20表面的第二连接线21通过第二连接孔32延伸到塑封层30的外表面。

其中，第一器件10的尺寸大于第二器件20的尺寸，第一器件10可以为专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片，第二器件20可以为MEMS器件。第一表面11的第一区域110可以位于第一表面11的中央区域或边角区域等，可以根据第一器件10与第二器件20的尺寸及形状等进行选择，并不做具体限定。塑封层30可以采用一般的塑封材料，如聚合物或干膜等。粘结层40可以为胶层。第一连接线121和第二连接线21可以包括多条子连接线，相应的第一连接孔31和第二连接孔32可以包括多个子连接孔，一个连接孔对应一条连接线，图1中仅示例性的示出了第一连接线121、第二连接线21、第一连接孔31以及第二连接孔32，并非对本发明的限定。另外，塑封层30表面还可以制作焊盘，分别与第一连接孔31和第二连接孔32连接，以便于封装结构与外部器件连接。

本实施例通过将第一器件10与第二器件20叠放在一起，在塑封层30塑封后，通过在塑封层30上打孔，使第一器件10与第二器件20的引线可以延伸到塑封层30表面。本实施例的方案相对于传统的封装结构无需制作TSV孔，降低了工艺难度与成本，并且通过采用叠放的结构，减小了封装尺寸。

具体的，第一连接孔31和第二连接孔32内至少部分填充有金属。具体的，若连接孔内部全部填满金属，则可能带来产生应力集中问题，不适用于对应力敏感的传感器。因此，若第一器件10和第二器件20对应力不敏感，则可以将第一连接孔31和第二连接孔32填满或部分填充金属；若第一器件10和第二器件20对应力敏感，则需要将第一连接孔31和第二连接孔32内部分填充金属。

可选的，参考图1，所述封装结构还可以包括：形成于塑封层30上的再布线层50、第一焊盘61和第二焊盘62。其中，再布线层50包括第三连接线51和第四连接线52，第三连接线51一端与第一焊盘61连接，另一端与第一连接孔31连接，第四连接线52一端与第二焊盘62连接，另一端与第二连接孔32连接。需要说明的是，第三连接线51和第四连接线52也可以包括多条子连接线，图1中仅示例性的示出了第三连接线51和第四连接线52，并非对本发明的限定。

具体的，通过设置再布线层50，使得第一焊盘61和第二焊盘62的位置排布更加灵活，可以使得封装结构的外观更美观，焊盘的排布更便于封装结构与外部器件连接。

可选的，参考图1，所述封装结构还可以包括：覆盖再布线层50的绝缘层70。具体的，绝缘层70不覆盖第一焊盘61和第二焊盘62，通过设置绝缘层70，使得封装结构的内部引线等均被覆盖，使得封装结构更加安全美观。

另外，参考图1，所述封装结构还可以包括：形成于第一焊盘61上的第一焊球81和形成于第二焊盘62上的第二焊球82。具体的，通过设置第一焊球81和第二焊球82，便于封装结构与其他封装结构之间连接。

本发明实施例提供的封装结构，通过将第一器件与第二器件叠放在一起，并在塑封层塑封后，通过在塑封层上打孔，使第一器件与第二器件的引线可以延伸到塑封层表面，相对于传统的封装结构无需制作TSV孔，降低了工艺难度与成本，并且采用叠放的结构，减小了封装尺寸。

实施例二

图2是本发明实施例二中的一种微机电系统器件封装方法的流程图，参考图2，所述微机电系统器件封装方法具体可以包括：

步骤201、将第二器件通过粘结层固定于第一器件第一表面的第一区域。

图3a是本发明实施例二中的第一器件与第二器件贴合示意图，参考图3a，第一器件10的第一表面11包括第一区域110和第二区域120。第一器件10的第一区域120设置有与第一器件11连接的第一连接线121，用于与外部器件连接；第二器件20表面设置有与第二器件20连接的第二连接线21，用于与外部器件连接。粘结层40可以为胶层，用于将第二器件20贴合到第一器件10表面。

步骤202、形成塑封层。

图3b是本发明实施例二中的塑封示意图，参考图3b，塑封层30覆盖第二区域120与第二器件20，可以通过整体模压塑封工艺对第一器件10和第二器件20进行塑封。

步骤203、在所述塑封层外表面上形成第一连接孔和第二连接孔。

图3c是本发明实施例二中的开孔示意图，参考图3c，第二区域120的第一连接线121通过第一连接孔31延伸到塑封层30外表面；第二器件20表面的第二连接线21通过第二连接孔32延伸到塑封层30外表面。

具体的，在塑封层30外表面上形成第一连接孔31和第二连接孔32包括：在所述第一连接孔31和第二连接孔32内至少部分填充金属。

图3d是本发明实施例二中的再布线层及焊盘示意图，可选的，参考图3d，所述方法还可以包括：在塑封层30上形成再布线层50、第一焊盘61和第二焊盘62。再布线层50包括第三连接线51和第四连接线52。第三连接线51一端与第一焊盘61连接，另一端与第一连接孔31连接；第四连接线52一端与第二焊盘62连接，另一端与第二连接孔32连接。

另外，参考图3d，所述方法还可以包括：形成覆盖再布线层50的绝缘层70。可选的，还可以在第一焊盘61上形成第一焊球，并在第二焊盘62上形成第二焊球。具体的，第一焊球和第二焊球可以采用植球或印刷锡膏回流制作。

本发明实施例提供的封装方法，通过将第一器件与第二器件叠放在一起，并在塑封层塑封后，通过在塑封层上打孔，使第一器件与第二器件的引线可以延伸到塑封层表面，相对于传统的封装结构无需制作TSV孔，降低了工艺难度与成本，并且采用叠放的结构，减小了封装尺寸。

本实施例提供的微机电系统器件封装方法，与本发明任意实施例所提供的微机电系统器件封装结构属于同一发明构思，具有相应的有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的微机电系统器件封装结构。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。