[发明专利]微机电系统器件的方形扁平无引脚封装结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，尤其涉及微机电系统器件的方形扁平无引脚封装结构及方法。

背景技术

MEMS(Micro Electro Mechanical systems，微机电系统)技术是建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。微机电系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它采用微电子技术和微加工技术相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统，相对于传统的机械，它们的尺寸更小，厚度更薄，系统的自动化、智能化和可靠性水平更高。MEMS器件的应用领域相当广阔，市场需求强劲，正成为业界争相研发的热点。

MEMS产品中，由于各类产品的使用范围和应用环境的差异，其封装也没有一个统一的形式，应根据具体的使用情况选择适当的封装，同时，在MEMS产品的制造过程中，封装只能单个进行而不能大批量同时生产，因此封装在MEMS产品总费用中占据70％-80％，封装技术已成为MEMS生产中的瓶颈。目前的MEMS封装技术大都是由集成电路封装技术发展演变而来，但是由于其应用环境的复杂性，使其与集成电路封装相比又有很大的特殊性，不能简单将集成电路封装直接去封装MEMS器件。如何实现MEMS器件的低成本、小尺寸、高可靠性封装，并逐渐使之形成一套标准的工艺，成为业界内研发MEMS封装技术的热点。

近年来，MEMS封装技术取得了很大进展，出现了众多的MEMS封装技术，大多数研究都集中在特殊应用的不同封装工艺，尽管要区分出不同封装方法之间的细微差别十分困难，但通常可将其分为3个基本的封装层次：(1)芯片级封装；(2)圆片级封装；(3)系统级封装。QFN(Quad Flat Non-leaded Package，方形扁平无引脚封装)是近年来半导体封装中较先进的封装工艺，属于芯片级封装技术的一种，它以塑料作为密封材料，封装的产品呈方形，引脚亦呈方形分列排布于基体底部四周，基体中心有金属散热区。封装后的产品尺寸小、电路径短、电性能佳、散热性好、可靠性高，适用于对性能和体积有严格要求的手机、通迅、数码、汽车电子等高端精密电子产品领域，其主要工艺有：晶圆背部研磨→晶圆切割成单颗芯片→芯片与基板粘合→引线键合→塑封→印字→切割(芯片与芯片彼此分离)→抓取(芯片从基板上分离)→测试→包装出货。典型的封装结构如图1和图2所示。基板主要包括引脚1和金属焊晶区3。集成电路裸芯片5通过粘合胶7粘合到基板的金属焊晶区3上。基板上的引脚1与集成电路裸芯片5上的微型焊盘9通过引线11键合连接，完成电气互连。再通过塑封料13将整个基体包封起来。

通常MEMS器件要实现特定的功能需要借助ASIC(Application Specific Intergrated Circuits，专用集成电路)芯片，而由于制造MEMS器件的工艺与制造ASIC的工艺差别较大，无法在CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)晶圆制造过程中同时制造完成。

发明内容

本发明实施例提供一种微机电系统MEMS器件的方形扁平无引脚封装OFN结构，用以提供一具有ASIC芯片的MEMS器件，以具备产品尺寸小、制造工艺简单、性能优越、散热性佳的优点，包括：

基板；

粘贴于所述基板上的专用集成电路ASIC芯片；

粘贴于所述ASIC芯片上的MEMS芯片；

包封所述基板、ASIC芯片、MEMS芯片并裸露所述基板上引脚的塑封料；

所述ASIC芯片上的微型焊盘通过引线与所述基板上的引脚连接；所述MEMS芯片上的微型焊盘通过引线与所述ASIC芯片上的微型焊盘连接；所述ASIC芯片上，与所述MEMS芯片上微型焊盘连接的微型焊盘不同于与所述基板上引脚连接的微型焊盘。

一个实施例中，所述ASIC芯片通过粘合剂粘贴于所述基板上；所述MEMS芯片通过粘合剂粘贴于所述ASIC芯片上的粘晶区。

一个实施例中，所述基板上设金属焊晶区，所述ASIC芯片通过粘合剂粘贴于所述基板上的金属焊晶区。

一个实施例中，所述粘合剂为非导电高导热性材料。

一个实施例中，所述粘合剂为环氧树脂材料。