[发明专利]MEMS芯片及其圆片级封装的盖板接地方法

说明书

技术领域

本发明属于芯片封装领域，具体是涉及一种MEMS芯片，本发明还涉及这种MEMS芯片圆片级封装的盖板接地方法。

背景技术

电子封装是将一个或多个电子芯片相互电连接，然后封装在一个保护结构中，其目的是为电子芯片提供电连接、机械保护或化学腐蚀保护等。然而有些电子产品，芯片表面不能与封装材料接触，特别是一些微传感器，如MEMS器件、表声波/体声波滤波器、震荡器等，需要用陶瓷管壳、金属管壳或塑料管壳等进行气密性封装，但这些封装方法成本高，体积大，不适用于消费类电子产品中。封装技术的发展趋势，是封装外形越来越小，器件功能越来越多，成本越来越低。随着MEMS器件在消费领域中的广泛使用，成本低，体积小的塑料封装方法，如LGA（栅格阵列封装）、QFN（方形扁平无引脚封装）、DFN（双边无铅封装）等被广泛采用。但这些封装方法中，塑封料是直接与芯片接触的，所以对那些表面有可动部件的MEMS芯片，必须先通过圆片级封装的方法将可动部件，即MEMS结构保护起来，然后再进行一般的塑料封装，这样塑封料接触圆片级封装的外围，而不会直接接触MEMS结构。另外，圆片级封装后的芯片后续加工方便，不需要超净环境，圆片切割时也不需要特殊保护，成本低。

现有的MEMS芯片如图1所示：MEMS芯片由盖板201、MEMS结构层205和底板209通过键合工艺键合而成，盖板201、MEMS结构层205和底板209的材料都是重掺杂Si，盖板201包括盖板表面201a、盖板斜侧面201b和盖板底面201c，盖板201的下部至少有一个开口向下的上腔体203a，底板209上部至少有一个开口向上的下腔体203b，上腔体203a和下腔体203b形成一个密封腔203，MEMS结构层205的可活动部分205a位于密封腔203内，为MEMS结构层205的可活动部分205a提供一个可自由运动的空间，同时保证MEMS结构层205的可活动部分205a不受外部环境的干扰。盖板201与MEMS结构层205间有盖板绝缘层204，盖板绝缘层204的材料是SiO₂，MEMS结构层205与底板209之间有底板绝缘层208，底板绝缘层208是SiO₂和SiN的复合层，底板绝缘层208通过焊料层206与MEMS结构层205连接，底板绝缘层208上有压焊块207，压焊块207通过接地导线210与MEMS结构层205电连接。由于MEMS芯片设计和加工的需要，MEMS结构层205与盖板201没有直接电连接。由于许多MEMS结构，特别是高性能MEMS传感器，对外部的电磁干扰十分敏感，圆片级封装的盖板除了起到气密性封装腔体的作用，还起到掩蔽外部电磁干扰的作用，而要起到掩蔽电磁干扰的作用，盖板就必须接地。

现有的MEMS芯片的圆片级封装的盖板接地方式如图2所示，圆片级封装后的MEMS芯片，其盖板201上有金属导线202，接地导线210将金属导线202与压焊块207电连接，最后加热加压注塑形成塑料封装。该方法是通过导线键合将MEMS芯片的盖板接地，接地导线210的上拉弧线部分有一定高度，封装厚度不能减少，在那些对电子元器件厚度较敏感的应用领域，如手机等移动电子设备中，使用受到限制。另外，MEMS芯片的金属导线202与压焊块207的高度差较大，接地导线210比较长，在后续的加压注塑工序中，受力较大，容易被冲脱线，影响成品率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种封装外形小、封装成品率高的MEMS芯片。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种操作方便、成本低、成品率高、适应性好的MEMS芯片圆片级封装的盖板接地方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种MEMS芯片，它由盖板、MEMS结构层和底板组成，盖板包括盖板表面和盖板斜侧面，盖板下部至少有一个向下的上腔体，底板上部至少有一个向上的下腔体，上、下腔体形成一个密封腔，MEMS结构层的可动部分位于密封腔内，盖板与MEMS结构层间有盖板绝缘层，盖板斜侧面沉积有金属导线，金属导线的一端连接盖板，另一端连接MEMS结构层，盖板通过金属导线跨过盖板绝缘层与MEMS结构层电连接，MEMS结构层与底板之间有底板绝缘层，底板绝缘层通过焊料层与MEMS结构层连接，底板绝缘层上至少有一个压焊块，MEMS结构层通过接地导线与至少一个压焊块电连接。

本发明的MEMS芯片厚度薄，便于后续小型化封装，而且，盖板与压焊块是金属导线和接地导线相连接，金属导线附着在盖板斜侧面和MEMS结构层上，附着牢固，不易脱落，连接压焊块和焊料层的接地导线较短，封装时不易脱线，封装成品率高。