[发明专利]MEMS装置的封装方法

说明书

背景技术

微电子机械系统(MEMS)装置可包括诸如陀螺仪和加速计的各种传感器，这些传感器可以在惯性导航系统中实现。这些传感器通常具有在制造和操作期间需要针对各种环境影响的保护的微观结构感测元件。例如，设计成测量旋转运动的MEMS传感器裸芯（die）受到诸如外部应力的各种误差源的影响，这会降低旋转运动测量的质量。虽然已开发出用来将感测元件封装在MEMS装置中的各种封装方案，但这些封装方案通常昂贵且并非始终可靠。

发明内容

在一种封装微电子机械系统(MEMS)装置的方法中，提供具有第一表面和相对的第二表面的插入器（interposer）板，其中插入器板包括在第二表面上的多个电触器。多个垫片层结合到插入器板的第一表面，并且多个MEMS裸芯各自分开地结合到垫片层中相应的一个。MEMS裸芯中的每一个通过金属线结合电连接到插入器板。多个覆盖件跨过MEMS裸芯中的每一个而附连到插入器板的第一表面以产生封装的MEMS装置。MEMS裸芯中的每一个驻留在由覆盖件中相应的一个限定的密封腔体中并且基本上隔离热应力。

附图说明

理解的是，附图仅示出示例性实施例，并且因此不被视为限制范围，通过使用附图将以另外的特定性和细节来描述示例性实施例，在附图中：

图1A是根据一个实施例的封装的MEMS装置的横截面侧视图；

图1B是不带有覆盖件的图1A的封装的MEMS装置的分解透视图；

图2是根据一个实施例的MEMS传感器组件的剖视图；以及

图3A和图3B是根据一个实施例的可在惯性测量单元中使用的MEMS传感器组件的相对两侧的透视图。

具体实施方式

在以下详细描述中，充分详细地描述了各实施例以使得本领域的技术人员能够实践本发明。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以采用其它实施例。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义。

本文描述了一种用于微电子机械系统(MEMS)装置的封装技术。本发明的方法可采用标准集成电路(IC)封装技术结合隔离结构，该结构使由环境温度影响导致的不可建模误差最小化。本发明的方法可与标准的IC大批量生产技术一起使用，同时由于使用容易获得的材料而具有较低成本。

根据本发明的方法封装的MEMS装置可在诸如惯性测量单元(IMU)的各种传感器系统中实现。该封装技术解决了采用MEMS传感器的IMU产品的苛刻的尺寸、成本和性能问题。

通常，本发明的方法包括生产插入器基部的阵列，其可被制造成100个或以上的组，例如以形成转换板。一个或多个隔离垫片接着结合到插入器基部中的每一个，其中每个裸芯附连点结合一个垫片。MEMS裸芯接着结合到每一个垫片。可利用金属线结合将MEMS裸芯电连接到插入器基部。封盖或覆盖件接着跨过每个MEMS裸芯而附连到插入器基部，以便在后续操纵期间保护MEMS裸芯不受损坏。封装的MEMS裸芯接着使用标准分离过程切割成单独的部件。

下面参照附图更详细地描述本发明的方法。

图1A和图1B示出了根据一个实施例的封装的MEMS装置100。MEMS装置100包括插入器层102，其具有第一表面104和相对的第二表面106。诸如焊料球的多个电触器108附连到第二表面106。插入器层102包括在触点108之间的多个内部互连器以及位于第一表面104上的对应的接合焊盘110(图1B)。在一个实施例中，插入器层102可以是转换板或印刷电路板(PCB)，其由各种材料组成，例如玻璃纤维或聚酰胺层合物。

垫片层112附连到插入器层102的第一表面104。垫片层112用第一环氧树脂层114结合到第一表面104。MEMS裸芯120用第二环氧树脂层116结合到垫片层112。垫片层112、第一环氧树脂层114和第二环氧树脂层116组合以将MEMS裸芯120从插入器层102所造成的热应力基本上隔离。

在一个示例性实施例中，第一环氧树脂层114和第二环氧树脂层116在固化时具有约30-50微米的厚度和至少约1,000,000psi的杨氏模量。

在一个实施例中，垫片层112由热膨胀系数接近用来形成MEMS裸芯120的材料的热膨胀系数的材料构成。例如，如果MEMS裸芯包括其热膨胀系数具有第一值的材料，垫片层可包括其热膨胀系数具有第二值的材料，第二值为第一值的至少约90%。可用于形成垫片层的合适的材料包括例如硅、玻璃、氧化铝或蓝宝石。