一种薄型芯片真空封装结构的制作方法

本实用新型属于半导体制造领域，具体涉及一种薄型芯片真空封装结构。

背景技术：

随着MEMS技术的飞速发展，各种MEMS器件产品作为高品质传感器或者探测器在工业遥感、图像通讯、消费电子、汽车工业、军事工业等领域得到越来越多的应用。很多传感器需要高真空、体积小的封装形态。传统的真空封装结构通常采用金属管壳或陶瓷壳体作为密封腔对芯片进行封装，其主要特点是将Die放置于金属或者陶瓷管壳内部，通过Wire Bong引线焊接到管壳内部的焊盘上，然后在管壳上覆盖盖板，隔绝外界大气环境。目前这种封装结构制造工艺过程复杂，生产成本高，体积大,厚度大，不适宜用于便携式电子产品中。然而在传感器芯片结构中并非所有部件都需要真空保护，通常只需将传感器的传感单元以及某些特定部件进行真空保护。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种缩小真空封装空间、减小封装结构体积、降低封装成本的薄型芯片真空封装结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种薄型芯片真空封装结构，包括衬底、盖板、围堰和吸气剂，所述衬底、盖板和围堰通过键合组成真空密封腔体，所述衬底上设置芯片传感区和第一金属焊盘，所述芯片传感区和吸气剂置于真空密封腔体内，所述第一金属焊盘设置在真空密封腔体外围。

优选地，所述吸气剂粘附在盖板上。

优选地，所述围堰的材料为金、锡、铟、镍、铜、银、铬、钯中的一种单质金属或多种金属合金，高度为0.1um-1mm。

优选地，所述盖板的材料为硅片、锗片、陶瓷片、金属片或塑料片，厚度为10um-2mm。

优选地，所述吸气剂的材料为锆、镐、钛、锗、钒、铁、铼中的一种或多种金属合金。

进一步地，该薄型芯片真空封装结构还包括基板，所述衬底贴合在基板上，所述基板外围设有键合焊盘，所述第一金属焊盘与键合焊盘通过金属引线电性连接，所述基板下方植球，用于信号引出，实现基板级封装。

进一步地，该薄型芯片真空封装结构还包括金属引线框架，所述衬底贴合在金属引线框架内，所述第一金属焊盘与金属引线框的焊盘通过金属引线电性连接，实现引线框架封装。

进一步地，该薄型芯片真空封装结构还包括钝化层，所述衬底贴合在钝化层上，所述第一金属焊盘通过硅片通孔引导至衬底背面，与重布线层或球下金属层电性连接，所述重布线层或球下金属层下植球，实现晶圆级封装。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型将第一金属焊盘设置在密封腔体外围的衬底上，只需对芯片传感区进行真空密封，减小了真空封装的内部空间和封装结构的体积，降低了封装成本，满足便携式电子产品对芯片封装结构小型化的要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中基板级封装的结构示意图；

图3是本实用新型中引线框架封装的结构示意图；

图4是本实用新型中晶圆级封装的结构示意图；

图5a至图5d是本实用新型基板级封装塑封后的结构示意图；

图6a至图6d是本实用新型引线框架封装塑封后的结构示意图；

图7a和图7b是本实用新型晶圆级封装塑封后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图7，对本实用新型的实施方式和具体的操作过程作详细说明，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

本实用新型公开了一种薄型芯片真空封装结构，如图1所示，包括衬底1、盖板2、围堰3和吸气剂4，衬底1上预先形成相关电路，所述衬底1、盖板2和围堰3通过键合组成真空密封腔体，所述衬底1上设置芯片传感区6和第一金属焊盘5，所述芯片传感区6和吸气剂4置于真空密封腔体内，所述第一金属焊盘5设置在真空密封腔体外围。

在本实用新型的实施例中，吸气剂4粘附在盖板2上，在衬底1、盖板2和围堰3以键合的方式组成真空密封腔体的过程中，吸气剂4被激活，吸附腔体内部释放出的气体，以保持腔体的真空度。本发明中，吸气剂4的材料达到能够有效吸附气体的效果，包括但不限于锆、镐、钛、锗、钒、铁、铼中的一种或它们的多种金属合金，真空密封腔体内吸气剂的个数根据具体需求进行设置，不做具体限定，在本实用新型实施例中，吸气剂4设置2个。

优选地，围堰3的材料为金、锡、铟、镍、铜、银、铬、钯中的一种单质金属或它们的多种金属合金，高度为0.1um-1mm；盖板2的材料为硅片、锗片、陶瓷片、金属片或塑料片，厚度为10um-2mm。

本实用新型中将第一金属焊盘设置在真空密封腔体外围的衬底上，只需对芯片传感区进行真空密封，减小了真空封装的内部空间和封装结构的体积，降低了封装成本，可以满足便携式电子产品对芯片封装结构小型化的要求。

进一步地，该结构还可以延伸应用于基板级封装、引线框架封装以及晶圆级封装中。具体地，在基板级封装结构中，如图2所示，本实用新型薄型芯片真空封装结构还包括基板7，衬底1贴合在基板7上，基板7外围设有键合焊盘8，第一金属焊盘5与键合焊盘8通过金属引线9电性连接，基板下方植球，用于信号引出。

在引线框架封装中，如图3所示，本实用新型薄型芯片真空封装结构还包括金属引线框架10，衬底1贴合在金属引线框架10内，第一金属焊盘5与金属引线框的焊盘通过金属引线9电性连接。

在晶圆级封装中，如图4所示，本实用新型薄型芯片真空封装结构还包括钝化层11，所述衬底1贴合在钝化层11上，第一金属焊盘5通过硅片通孔12引导至衬底1背面，与重布线层或球下金属层13电性连接，重布线层或球下金属层13下植球。

在本实用新型的基板级封装、引线框架封装和晶圆级封装中，可以进行塑封形成封装层14。在基板级封装和引线框架封装中，塑封高于盖板、低于盖板、与盖板齐平或覆盖住部分盖板均可以，但是塑封的最小厚度以覆盖金属引线为准，如图5（a-d）和图6（a-d）所示。在晶圆级封装中，塑封的最小厚度以覆盖住第一金属焊盘为准，当然也可以不塑封，将第一金属焊盘覆盖在钝化材料中进行保护，如图7（a-b）所示。由于环氧树脂模塑料（EMC）的密封性较好，塑封容易，封装层优选环氧树脂模塑料，但本实用新型不做具体限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。