MEMS芯片的TO封装结构的制作方法

mems芯片的to封装结构技术领域1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种mems芯片的to封装结构。背景技术：2.to(transistor outline，晶体管外壳)封装是一种常用的芯片封装形式，其采用to为封装元件提供电信号，并控制封装芯片连接的导电电子外壳形状及尺寸，现已成为行业标准。在to封装中，to管座(又称管座、底座)为安装封装芯片提供了机械基础，同时通过引线为封装芯片提供电信号。为了适应不同类型的封装芯片，to也发展出多种规格，如to5、to46、to38、to65、to85等。3.在采用to封装对一些具有非封闭背腔的mems芯片(如表压压力传感器)进行封装时，采用中心具有贯通孔的to管座，并将mems芯片的背腔开口对准to管座的贯通孔，利用绝缘胶将mems芯片背面与to管座(如to5基座)上表面粘接。但是，随着mems芯片的发展，小体积、小尺寸成为发展的趋势，传感器的尺寸必然越来越小，在将mems芯片粘接在to管座上时，存在以下问题：4.首先，小尺寸的mems芯片在to管座的贯通孔处放置不稳，容易倾斜甚至掉入贯通孔；5.其次，小尺寸的mems芯片在to管座的贯通孔处与to管座的粘接面积小，导致形成的to封装结构的可靠性差；6.再次，mems芯片的背腔开口尺寸小于to管座的贯通孔尺寸，附着在mems芯片背面的绝缘胶容易溢入芯片背腔内，进而降低芯片性能。上述问题严重影响了mems芯片的to封装效率及良率，而如果定制超小孔的to管座，机械加工难度大，良率低，成本高。技术实现要素：7.为了在不显著增加封装成本的条件下，提高mems芯片的to封装效率和良率，本实用新型提供一种mems芯片的to封装结构。8.本实用新型提供的mems芯片的to封装结构，包括：9.to管座，所述to管座具有第一贯通孔；10.垫片，具有第二贯通孔，所述垫片的下表面粘接在所述to管座上，所述第二贯通孔与所述to管座上的第一贯通孔上下贯通；11.mems芯片，所述mems芯片的背面与所述垫片的上表面粘接，所述mems芯片具有开口朝向所述垫片的背腔，所述垫片上的第二贯通孔通过所述开口与所述mems芯片的背腔连通，所述第一贯通孔的径向尺寸较所述第二贯通孔和所述mems芯片的背腔开口的径向尺寸大。12.可选的，所述mems芯片在所述垫片的上表面的正投影均落在所述垫片的上表面内。13.可选的，所述第二贯通孔的径向尺寸较所述mems芯片的背腔开口的径向尺寸小。14.可选的，所述第二贯通孔的径向尺寸较所述mems芯片的背腔开口的径向尺寸大或者相等。15.可选的，所述mems芯片的背腔开口在所述垫片上表面内的正投影落在所述第二贯通孔内。16.可选的，所述第二贯通孔在所述to管座上表面内的正投影落在所述第一贯通孔内。17.可选的，所述第二贯通孔的孔径为0.2mm～0.4mm。18.可选的，所述垫片的材质为玻璃或者陶瓷。19.可选的，所述mems芯片为表压压力传感器或者声音传感器。20.可选的，所述to管座为to5标准管座。21.本实用新型提供的mems芯片的to封装结构中，在to管座和mems芯片之间设置了垫片，to管座上具有第一贯通孔、垫片上具有第二贯通孔，它们彼此上下贯通并与mems芯片的背腔连通，不影响mems芯片的工作，并且，所述第一贯通孔的径向尺寸较所述第二贯通孔和所述mems芯片的背腔开口的径向尺寸大。所述第二贯通孔的径向尺寸设置得较所述第一贯通孔小，在第二贯通孔上设置的mems芯片不容易倾斜，且增加mems芯片的粘接面积，使mems芯片更稳固，因此可以提高封装效率和良率，而且不会显著增加封装成本。附图说明22.图1是本实用新型实施例的mems芯片的剖面示意图。23.图2是本实用新型实施例的mems芯片的to封装结构的剖面示意图。24.附图标记说明：25.10-mems芯片；10a-正面；10b-背面；11-背腔；11a-开口；12-焊盘；20-to管座；21-第一贯通孔；30-垫片；31-第二贯通孔；40-连接线。具体实施方式26.以下结合附图和具体实施例对本实用新型的mems芯片的to封装结构作进一步详细说明。根据下面的说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。应当理解，说明书的附图均采用了非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。需要说明的是，下文中的术语“第一”、“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本实用新型实施例能够不同于本文所述的或所示的其它顺序来操作。27.本实用新型实施例涉及一种mems芯片的to封装结构，即指对mems芯片采用to封装而形成的封装结构(或封装体)。参照图1，本实用新型实施例采用to封装的mems芯片10具有非封闭的背腔11，所述背腔11与外部连通的开口11a在mems芯片10的背面10b露出。在to封装时，mems芯片10的背面10b设置为与to管座粘接。mems芯片10的与背面10b相对的正面10a上具有作为输入/输出接口的焊盘12，在to封装时，mems芯片10正面10a的焊盘12通过金属线与to基座上相应的接触点电连接。所述mems芯片10例如为表压压力传感器或者声音传感器(麦克风)，但不限于此，mems芯片10也可以是其它带有非封闭背腔的芯片。28.本实用新型实施例的mems芯片可采用多种标准化to进行封装。由于mems芯片的背腔需要与外部大气连通，将mems芯片的背面与to管座粘接后，背腔的开口不能被堵上，因此本实用新型实施例采用的to管座的用来粘接mems芯片的表面应具有贯通孔，在粘接mems芯片时，to管座上的贯通孔与mems芯片的背腔开口相对，确保背腔与外部大气连通。但是随着技术的发展，要封装的mems芯片尺寸越来越小，mems芯片上的背腔开口也随之越来越小，采用标准to管座将mems芯片的背腔开口对准to管座上的贯通孔进行粘接时，常存在如背景技术描述的mems芯片放置不稳、粘接面积小以及绝缘胶容易溢入背腔内的问题，严重影响了mems芯片的to封装效率及良率，而如果采用定制to管座进行封装，又会显著增加封装成本，因此本实用新型仍优选采用商业化的标准to管座对mems芯片进行to封装。29.图2是本实用新型实施例的mems芯片的to封装结构的剖面示意图。参照图1和图2，本实用新型实施例的mems芯片的to封装结构包括to管座20、mems芯片10和位于to管座20和mems芯片10之间的垫片30。具体的，to管座20具有第一贯通孔21，垫片30具有第二贯通孔31，所述垫片30的下表面粘接在to管座20上，所述第二贯通孔31与to管座20上的第一贯通孔21上下贯通，而mems芯片10的背面与垫片30的上表面粘接，该mems芯片10具有开口朝向垫片30的背腔11，所述垫片30上的第二贯通孔31通过背腔11的开口与mems芯片10的背腔11连通，并且，to管座20上的第一贯通孔21的径向尺寸较垫片30上的第二贯通孔31和mems芯片10上的背腔开口的径向尺寸大。30.to管座20例如为to5标准管座，to5标准管座的中心孔为圆形，孔径(直径)约1.25mm。to管座20上的第一贯通孔21用于使mems芯片20的背腔21与外部大气连通。垫片30设置在to管座20与mems芯片10之间，to管座20上的第一贯通孔21与垫片30上的第二贯通孔31上下贯通，并且垫片30上的第二贯通孔31通过mems芯片10的背腔开口与所述mems芯片10的背腔11连通，从而mems芯片10的背腔11通过第二贯通孔31和第一贯通孔21与外部大气连通，不影响mems芯片的工作。并且，所述第一贯通孔21的径向尺寸较所述第二贯通孔31和所述mems芯片10的背腔开口的径向尺寸大，可知，垫片30上的第二贯通孔31的径向尺寸设置得较to管座20上的第一贯通孔21的径向尺寸小，这样相较于直接在to管座20上粘贴mems芯片10的方式，在第二贯通孔21上方设置的mems芯片10不容易倾斜，粘接更方便，可以提高to封装效率及良率，而且，相对于使mems芯片10背面直接与较大的第一贯通孔20周边进行粘接，使mems芯片10背面与垫片30上第二贯通孔21周边粘接可实现更大的粘接面积，且粘接时涂敷在mems芯片10背面的绝缘胶较不容易溢入芯片背腔内，有助于提升芯片性能。可选实施方式中，mems芯片10在垫片30的上表面的正投影落在垫片30的上表面内，即垫片30的上表面面积较垫片30背面面积大，因而，在将mems芯片10粘接在垫片30上表面时，除了背腔开口和第二贯通孔31的区域，mems芯片10的背面均与垫片30的上表面粘接，粘接面积较大，稳固性好。31.to管座20上的第一贯通孔21与垫片30上的第二贯通孔31上下贯通，即第一贯通孔21和第二贯通孔31是连通的，优选的，第一贯通孔21和第二贯通孔31的中心线重合，以避免阻挡背腔11与外部大气的连通，但不限于此，第一贯通孔21和第二贯通孔31的中心线也可以存在误差范围内的偏离。本实施例中，第二贯通孔31在to管座20上表面内的正投影落在第一贯通孔21内，以避免第二贯通孔31被to管座20遮挡。32.可选方案中，所述第二贯通孔31的径向尺寸较mems芯片10的背腔开口的径向尺寸小，这样，在粘接mems芯片10和垫片30时，可以进一步增强mems芯片10的稳固性，提高封装效率。作为示例，mems芯片10的背腔开口横截面为正方形，尺寸为0.6mm×0.6mm，垫片30上的第二贯通孔31例如为圆孔，第二贯通孔31的孔径约0.2mm～0.4mm。但不限于此，一实施例中，所述第二贯通孔31的径向尺寸也可以较mems芯片10的背腔开口径向尺寸大，或者，所述第二贯通孔31的径向尺寸与所述mems芯片10的背腔开口的径向尺寸一样大，由于第二贯通孔31相对于第一贯通孔21缩小，仍然有助于提高mems芯片10的稳固性。进一步的，为了增加背腔开口与外部空气的接触，可设置所述mems芯片10的背腔开口在所述垫片30上表面内的正投影落在所述第二贯通孔31内。33.以上所描述的第一贯通孔21、第二贯通孔31、背腔开口的横截面形状可以是圆形、椭圆形、三角形、多边形中的一种，第一贯通孔21、第二贯通孔31、背腔开口的径向尺寸指的是平均径向尺寸，以第一贯通孔21为例，所述平均径向尺寸指的是在横截面内穿过中心点的各个方向上的径向尺寸的平均值。34.本实施例中，垫片30通过对玻璃进行切割及打孔工艺制成，垫片30的尺寸为2mm(长度)×2mm(宽度)×0.6mm(厚度)，上述第二贯通孔31在垫片30的上表面中心及周围形成，第二贯通孔21例如为圆孔，直径为0.2mm。贴在垫片30上的mems芯片10的背面外围尺寸例如为1mm×1mm。所述垫片30可采用玻璃、陶瓷或者有机物材质制作。玻璃、陶瓷、有机物可包括本领域公开的材料。此处玻璃和陶瓷的主要成分均为无机物，玻璃为非晶体且透光度高，而陶瓷为多晶体且透光度低。有机物可选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺等材料。研究发现，金属(to管壳20的材质)和硅(mems芯片的主要成分)之间因膨胀系数不同，在温度变化时引起的膨胀尺寸不同，从而容易产生应力，这个应力会影响mems器件的性能(如参数发生漂移等)，通过设置所述垫片30，可以缓冲该应力，有助于提升mems芯片10的性能。优选方案中，垫片30采用玻璃或陶瓷材质，即所述垫片30采用玻璃片或陶瓷片，因为mems芯片10的主要成分硅与玻璃或陶瓷的热膨胀系数和弹性模量等特性较为相近。35.此外，本实用新型实施例的mems芯片的to封装结构中，还可包括用来使mems芯片10上的焊盘12和to管座20形成电连接的连接线40，且还可以包括位于mems芯片10上用来遮盖所述mems芯片10、垫片30以及连接线40的to管帽(未示出)，所述to管帽且与所述to管座20连接。所述连接线40和to管帽可采用本领域公开的结构。36.本实用新型实施例描述的mems芯片的to封装结构中，在to管座20和mems芯片10之间设置了垫片30，to管座20上具有第一贯通孔21，垫片30上具有第二贯通孔31，它们彼此上下贯通并与mems芯片10的背腔11连通，不影响mems芯片10的工作，并且，所述第一贯通孔21的径向尺寸较所述第二贯通孔31和所述mems芯片10的背腔开口径向尺寸大。所述第二贯通孔31的径向尺寸设置得较所述第一贯通孔21小，在第二贯通孔31上设置的mems芯片10不容易倾斜，且有助于增加mems芯片10的粘接面积，使mems芯片10更稳固，因此可以提高封装效率和良率。37.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。