MEMS压力传感器的封装方法及封装结构与流程

本发明属于硅微机械传感器，尤其是涉及一种用于小尺寸mems压力传感器的封装结构及其制作方法。

背景技术：

1、近十几年来mems压力传感器飞速发展并且被广泛应用，比如消费、医疗类、汽车、工业领域等等。其中绝大多数的mems压力传感器所运用的感压元件是硅膜片，根据薄膜元件受到压力发生变形时的测量方法，压力传感器可划分为三种：压阻式压力传感器、电容式压力传感器和谐振式压力传感器。目前，应用最广泛的为压阻式压力传感器，具体原理是硅压阻扩散在硅膜片上并形成惠斯顿电桥电路，当膜片受到压力产生形变/应力时，硅压阻的阻值会发生变化导致电桥失衡，该失衡量与被测压力成比例，由此通过输出的电压信号来换算压力大小，由此通过输出的电压信号进行换算来表征压力的大小，因此外界应力是干扰压力传感器性能的关键因素之一。此外，随着市场电子产品小型化、多功能化的发展趋势，电子产品内部贴装的传感器件必然是尺寸越小越好。

2、图1显示出现有技术中mems压力传感器封装结构的俯视示意图，图2为图1所示的封装结构沿剖切线a-a’的截面示意图，在mems压力传感器的现有封装工艺中，通常选择使固晶(db)软胶的厚度加厚，以避免封装应力或下游客户贴装芯片过程中的应力影响。然而，针对尺寸较小的mems，在其与封装基板通过金属引线键合的焊线工序时，较厚的固晶胶体常会引起mems的倾斜或侧翻，导致打线失败，而且如图2所示，较厚的固晶胶体会抬高整体器件的高度，无法达到小尺寸封装要求；反之，若将固晶胶体减薄到一定厚度以正常执行引线键合工艺的焊线工序，但是无法避免应力对mems的影响。

3、因此，设计一种mems压力传感器的封装方法及封装结构实属必要，既能够实现焊线又可以降低封装应力对压力传感芯片性能的影响，由此满足小尺寸的mems芯片的封装需求。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种mems压力传感芯片的封装结构及其制作方法，用于解决现有技术中mems压力传感器的封装工艺中的应力影响，小尺寸芯片的引线键合工艺难以实现以及在受到高冲击时引起滑移现象而导致器件失效。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种mems压力传感器的封装结构，包括：

3、基板，所述基板上设置有贴装区和所述贴装区外围的焊盘，所述基板的贴装区内形成有盲孔；

4、应力敏感芯片，设置有感压部和所述感压部外围的焊点，所述应力敏感芯片通过粘合介质层以感压面向上贴合于所述基板上，所述粘合介质层一体化填充于所述盲孔内以及所述基板与所述应力敏感芯片之间的间隙，所述应力敏感芯片感压部在所述基板上的投影位于所述盲孔以内，所述应力敏感芯片的焊点与所述基板的焊盘电性相连。

5、进一步地，所述基板上设置有盲孔，所述盲孔设置成使所述应力敏感芯片的感压部在所述基板上的投影位于所述盲孔以内，所述基板的非盲孔区与所述应力敏感芯片感压部以外的区域在垂直投影方向上具有交叠以对所述应力敏感芯片提供支撑。

6、进一步地，所述粘合介质层还设置成沿所述应力敏感芯片的下表面向上包覆至所述应力敏感芯片的侧面至设定高度且形成为一体化的。

7、进一步地，所述应力敏感芯片的下表面与所述基板的上表面之间的间距介于15μm-35μm之间。

8、本发明还提供一种mems压力传感器的封装方法，包括以下步骤：

9、1)提供基板，所述基板上定义出贴装区和位于所述贴装区外围的焊盘，所述基板的贴装区内形成有盲孔；

10、2)于所述盲孔内注入固晶软胶，使所述固晶软胶预成型为软胶模体，所述软胶模体形成为凸出于所述基板的表面；

11、3)提供应力敏感芯片，所述应力敏感芯片具有感压部和设置于所述感压部外围的焊点，将所述应力敏感芯片以感压面向上与所述基板进行贴装以使所述感压部在所述基板上的投影位于所述盲孔以内，且与固晶软胶贴合，并且使填充于所述盲孔内的、以及所述基板与所述应力敏感芯片之间间隙的固晶软胶形成为一体化的粘合介质层；

12、4)烘烤固化所述粘合介质层；

13、5)将所述基板的焊盘与所述应力敏感芯片的焊点电性相连。

14、可选地，所述基板包括pcb板，所述基板上设置有盲孔，所述封装方法还包括：

15、3)将所述应力敏感芯片以感压面向上与所述基板进行贴装以使所述感压部在所述基板上的投影位于所述盲孔以内，所述基板的非盲孔区与所述应力敏感芯片感压部以外的区域在垂直投影方向上具有交叠以对所述应力敏感芯片提供支撑。

16、可选地，所述盲孔的深度范围均为20μm-80μm

17、可选地，步骤2)还包括：

18、2-1)对所述基板进行预清洗之后，采用真空注胶法或加热注胶法于所述盲孔内注入所述固晶软胶，所述固晶软胶包括硅树脂软胶；

19、2-2)通过抽真空处理对所述固晶软胶进行排气泡，同时使所述固晶软胶预成型为软胶模体，预成型的所述软胶模体形成为自所述基板的表面凸出50μm-80μm。

20、可选地，步骤3)中，施加一压力使所述应力敏感芯片与所述基板进行贴装，以使固晶软胶从步骤2)所得的所述软胶模体溢出，同时使固晶软胶重新分配成填充所述应力敏感芯片的下表面与所述基板的上表面之间的间隙并沿所述应力敏感芯片的侧面向上包覆至设定高度。

21、如上所述，本发明的mems压力传感器的封装结构，利用带盲孔的基板，于应力敏感芯片与所述基板之间的间隙、及于盲孔内形成一体化的粘合介质层，应力敏感芯片的感压部在所述基板上的投影位于所述盲孔以内，感压部下方具有足够厚度的固晶软胶以满足降低应力影响的要求，同时应力敏感芯片与基板之间形成粘合介质层较薄，在引线键合时基板可对应力敏感芯片形成有效支撑，还降低了mems芯片与基板之间的高度，从而能够更好满足终端客户的需求。

22、本发明的mems压力传感器的封装方法，利用基板贴装区的盲孔，于所述盲孔内填充固晶软胶，使盲孔内以及压力传感芯片与基板之间间隙填充的固晶软胶形成为一体化的粘合介质层，大幅度提高粘滞力，使得应力敏感芯片在引线键合时不会因受力不均而产生侧翻、倾斜；此外，溢出的胶体粘滞传感器的侧面，在受到高冲击时，不会发生滑移现象而导致器件失效。通过于所述盲孔内填充固晶软胶，应力敏感芯片的感压部下方具有足够厚度的固晶软胶可避免封装应力或贴装芯片过程中的应力影响；芯片与基板之间较薄的固晶胶体可避免芯片引线键合时发生侧翻问题，同时降低了mems芯片与基板之间的高度，封装后的整体器件高度降低，能够更好满足终端客户的需求。

技术特征：

1.一种mems压力传感器的封装结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述基板上设置有盲孔，所述盲孔设置成使所述应力敏感芯片的感压部在所述基板上的投影位于所述盲孔以内，所述基板的非盲孔区与所述应力敏感芯片感压部以外的区域在垂直投影方向上具有交叠以对所述应力敏感芯片提供支撑。

3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于：所述粘合介质层还设置成沿所述应力敏感芯片的下表面向上包覆至所述应力敏感芯片的侧面至设定高度且形成为一体化的。

4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述应力敏感芯片的下表面与所述基板的上表面之间的间距介于15μm-35μm之间。

5.一种mems压力传感器的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的封装方法，其特征在于：所述基板包括pcb板，所述基板上设置有盲孔，所述封装方法还包括：

7.根据权利要求6所述的封装方法，其特征在于：所述盲孔的深度范围均为20μm-80μm。

8.根据权利要求5所述的封装方法，其特征在于，步骤2)还包括：

9.根据权利要求5所述的封装方法，其特征在于：步骤3)中，施加一压力使所述应力敏感芯片与所述基板进行贴装，以使固晶软胶从步骤2)所得的所述软胶模体溢出，同时使固晶软胶重新分配成填充所述应力敏感芯片的下表面与所述基板的上表面之间的间隙并沿所述应力敏感芯片的侧面向上包覆至设定高度。

技术总结本发明提供一种MEMS压力传感器的封装方法及封装结构，包括：基板和应力敏感芯片，基板的贴装区内形成有盲孔，粘合介质层一体化填充于盲孔内以及基板与应力敏感芯片之间的间隙，应力敏感芯片的感压部在基板上的投影位于所述盲孔以内，感压部下方具有足够厚度的固晶软胶以满足降低封装应力影响的要求，同时应力敏感芯片与基板之间形成粘合介质层较薄，在引线键合时基板可对应力敏感芯片形成有效支撑，还降低了MEMS芯片与基板之间的高度，封装后的整体器件高度降低。本发明通过于盲孔内填充固晶软胶，应力敏感芯片的感压部下方具有足够厚度的固晶软胶可避免封装应力或贴装芯片过程中的应力影响。技术研发人员：倪藻,王文涛,李伟,黄宏宇受保护的技术使用者：上海迷思科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/14