CN102431951B - 一种双载体双mems器件封装件及其生产方法 - Google Patents

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一种双载体双MEMS器件封装件及其生产方法，包括引线框架、包覆引线框架的包封体、粘接胶及焊线、腔体内壁及腔体外壁，所述引线框架为设有第一载体和第二载体的双载体框架，所述第一载体上通过第一粘片胶粘接有第一MEMS器件，第二载体上通过第二粘片胶粘接有第二MEMS器件，第二MEMS器件通过键合线与引线框架的内引脚相连接，所述第一MEMS器件的焊盘与第二MEMS器件焊盘上的金（铜）球间通过键合线相连接。本发明有效提高MEMS器件的稳定性，误差小、精度高，封装方法以最小和最简单的结构尺寸、最低的价格完成封装，实现MEMS器件对封装外壳所要求的功能。

Description

一种双载体双MEMS器件封装件及其生产方法
技术领域
本发明属于微电子机械系统（MEMS）器件的封装制造技术领域，具体说一种双载体双MEMS器件封装件，本发明还包括该MEMS器件封装件的生产方法。
背景技术
基于微电子机械系统（MEMS）技术是一门相当典型的多学科交叉渗透的综合性学科，微电子机械系统（MEMS）的微机敏感器件以其体积小、成本低、结构简单、可与处理电路集成等优点得到广泛应用和迅速发展。而MEMS器件封装是在微电子封装的基础上发展起来的，MEMS技术沿用了许多（IC）制造工艺，但它与集成电路（IC）的封装存在着一定的差异，虽然说MEMS技术是在集成电路（IC）技术的基础上发展起来的，由于MEMS技术与IC技术相比在材料、结构、工艺、功能和信号接口等方面存在诸多差别，难以简单的将（IC）封装技术移植到MEMS封装技术中，这就使得MEMS器件在设计、材料、加工、系统集成、封装和测试等各方面都面临着许多新的问题，其中封装是制约MEMS走向产业化的一个重要原因之一，封装技术一直是一个困扰MEMS器件开发和实用化的关键技术之一。封装的目的是将芯片与外部温度、湿度、空气等环境隔绝，起到保护和电器绝缘的作用，MEMS器件封装是MEMS器件走向市场被客户接受并广泛应用的最后一步，也是MEMS器件制造中十分关键的一步。MEMS器件封装的主要功能有：机械支撑、环境保护、与外界媒质的接口和与其它系统的电气连接。目前已经开发出许多MEMS器件，但产业化、市场化的MEMS器件的种类并不多，还有许多MEMS器件仍未能大量走出实验室，充分发挥其在军事与民品中的潜在应用。目前压力敏感芯片主要采用硅-玻璃健合的芯片，然而由于硅-玻璃的膨胀系数不匹配，受压力时其型变量不同，MEMS器件材料固有的特有属性，使得在封装过程中，加热温度不能超过MEMS器件温度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效提高芯片的稳定性，误差小、精度高的双载体双MEMS器件封装件，本发明还提供该封装件的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种双载体双MEMS器件封装件，包括引线框架、包覆引线框架的包封体、粘接胶及焊线、腔体内壁及腔体外壁，所述引线框架为设有第一载体和第二载体的双载体框架，所述第一载体上通过第一粘片胶粘接有第一MEMS器件，第二载体上通过第二粘片胶粘接有第二MEMS器件，第二MEMS器件通过键合线与引线框架的内引脚相连接，所述第一MEMS器件的焊盘与第二MEMS器件焊盘上的金（铜）球间通过键合线相连接。
工艺步骤如下：
a．晶圆减薄/划片
同普通塑封集成电路晶圆减薄，采用金刚石刀片划片，刀片旋转速度45KRPM，划片进刀速度控制在小于10mm/s；
b、粘片
采用IC芯片粘片技术将MEMS器件粘接到引线框架上，工艺过程为：点胶-粘片-固化烘烤三个步骤：
粘片机采用AD828等粘片机，先在双载体第一载体上点上第一粘片胶（导电胶或绝缘胶），将第一MEMS器件放在已点第一粘片胶（导电胶或绝缘胶）上，粘完第一MEMS器件后更换晶圆和粘片胶，在第一载体上点上第二粘片胶（导电胶或绝缘胶），将第二MEMS器件放在已点第二粘片胶（导电胶或绝缘胶）上，粘完第二MEMS器件送烘烤，封装过程温度145℃～155℃，低于常规封装165℃～180℃的温度，粘接胶固化条件：150℃，4小时，做推晶试验，检查MEMS器件的粘接强度，推晶标准分为环保胶和普通胶同种推晶标准；
c、压焊
使用Eagle60焊线机或W3100 Plus焊线机，先在第二载体8上的第二MEMS器件左边焊盘上植金（铜）球，然后从第一MEMS器件3的焊盘上焊线拱丝拉弧到第二MEMS器件的金（铜）球上键合，形成第二键合线，从第二MEMS器件向内引脚上焊线，形成第一健合线；
d、包封
采用与IC产品同类型封装形式包封模具及材料，采用全自动包封机和环保型塑封料；
e、打印
打印采用通用打印夹具，工艺同普通塑料封装集成电路生产；
f、电镀
先将打印好的产品送高速电镀线电镀，电镀采用冲废、热煮软化、高压水去溢料工艺流程，镀液温度：35℃～45℃，电镀电流：95A±5A/槽，镀层厚度:7.0μm～20.32μm；
 g、切筋成型
采用自动切筋成型系统，自动进料，自动入管。
本发明能有效提高芯片的稳定性，误差小、精度高，本封装方法以最小和最简单的结构尺寸、最低的价格，完成对MEMS器件的封装，实现MEMS器件对封装外壳所要求的功能。
附图说明
图1 为本发明平面示意图；
图2 为本发明剖面结构示意图。
附图标号说明
1、第一载体；2、第一粘片胶；3、第一MEMS器件；4、框架内引脚；5、第一键合线；6、包封体；7、第二键合线；8、第二载体；9、第二MEMS器件；10、腔体内壁；11、腔体外壁；12、第二粘片胶；13、金（铜）球。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种双载体双MEMS器件封装件，包括引线框架、包覆引线框架的包封体、粘片胶及键合线。引线框架包括载体、面向包封体的腔体内壁10及与内壁相对的外壁11。所述的引线框架为设有第一载体1和第二载体8的双载体框架，第一载体1上采用第一粘片胶2粘接有第一MEMS器件3，第二载体8上采用第二粘片胶12粘接有第二MEMS器件9，第二MEMS器件9通过若干键合线5与引线框架的内引脚4相连接；然后先在第二MEMS器件9另一边焊盘上植金（铜）球13，所述第一MEMS器件3通过键合线14与第二MEMS器件9上的金（铜）球13相连接。内引脚4作为MEMS器件与系统和外界的主要接口和封装结构最终应用时的引出端，完成电源、电信号或射频信号与外界的电连接，所述包封体6覆盖引线框架第一载体1、第二载体8、第一粘片胶2、第二粘片胶12、第一MEMS器件3、第一键合线5、第二MEMS器件9、第二键合线7，包封体6由绝缘材料制成，并且对第一MEMS器件3、第二MEMS器件9、第一键合线5、第二键合线7起到了支撑和保护作用。
实施例1
1、减薄划片
该封装件的晶圆减薄最终厚度根据客户MEMS器件设计需求和封装形式决定，减薄使用的设备材料同普通MEMS器件封装的产品晶圆减薄，采用粗磨+细磨工艺方式，减薄后的背面粗糙度：Ra为0.11 mm～0.16mm。划片使用设备6″～8″DFD3350切片机，12″晶圆采用DFD3350使用胶膜的规格和型号同普通MEMS器件封装；
2、粘片
采用MEMS器件双载体框架，高粘接强度和高导热材料的粘接胶，与MEMS器件封装尺寸相配套的吸嘴和点胶头，AD828等上芯机，先在第一载体1上点第一粘片胶2，然后设备自动吸取晶圆绷膜环上的第一MEMS器件3，旋转对位放置在已点第一粘片胶2上面；接着更换晶圆片和粘片胶，在第二载体8上点第二粘片胶12，将第二MEMS器件9放置在已点第二粘片胶12上，粘完第二MEMS器件9后一起固化烘烤，烘烤条件为：150℃，3小时；
3、压焊
使用Eagle60焊线机或W3100 Plus焊线机，采用金线或铜线，先在第二载体8上的第二MEMS器件9左边焊盘上植金（铜）球13，然后从第一MEMS器件3拱丝拉弧第二MEMS器件9的金（铜）球13上焊线，形成第二健合线7，从第一MEMS器件3向内引脚4焊线，形成第一健合线5。内引脚4作为MEMS器件与系统和外界的主要接口和封装结构最终应用时的引出端，完成电源、电信号或射频信号与外界的电连接。
4、包封
采用与IC产品同类型封装形式包封模具及材料，采用全自动包封机和环保型塑封料；
5、电镀
选用自动电镀线无铅防离层电镀工艺生产,严格控制电流大小100A/槽和酸洗时间5分,镀层均匀,无氧化、无残余溢料,符合检验标准；
6、打印
打印采用通用打印夹具，工艺同普通塑料封装集成电路生产；
 7、切筋成型
采用自动切筋成型系统，自动进料，自动入管。
实施例2
1、减薄划片
该封装件的晶圆减薄最终厚度根据客户MEMS器件设计需求和封装形式决定，减薄使用的设备材料同普通MEMS器件封装的产品晶圆减薄，采用粗磨+细磨工艺方式，减薄后的背面粗糙度：Ra为0.11 mm～0.16mm。划片使用设备6″～8″DFD3350切片机，12″晶圆采用DFD3350使用胶膜的规格和型号同普通MEMS器件封装；
2、粘片
采用MEMS器件双载体框架，高粘接强度和高导热材料的粘接胶，与MEMS器件封装尺寸相配套的吸嘴和点胶头，AD828等上芯机，先在第一载体1上点第一粘片胶2，然后设备自动吸取晶圆绷膜环上的第一MEMS器件3，旋转对位放置在已点第一粘片胶2上面；接着更换晶圆片和粘片胶，在第二载体8上点第二粘片胶12，将第二MEMS器件9放置在已点第二粘片胶12上，粘完第二MEMS器件9后一起固化烘烤，烘烤条件为：150℃，3小时；
3、压焊
使用Eagle60焊线机或W3100 Plus焊线机，采用金线或铜线，先在第二载体8上的第二MEMS器件9左边焊盘上植金（铜）球13，然后从第一MEMS器件3拱丝拉弧第二MEMS器件9的金（铜）球13上焊线，形成第二健合线7，从第一MEMS器件3向内引脚4焊线，形成第一健合线5。内引脚4作为MEMS器件与系统和外界的主要接口和封装结构最终应用时的引出端，完成电源、电信号或射频信号与外界的电连接。
4、包封
采用与IC产品同类型封装形式包封模具及材料，采用全自动包封机和环保型塑封料；
5、电镀
选用自动电镀线无铅防离层电镀工艺生产,严格控制电流大小90A/槽和酸洗时间8分,镀层均匀,无氧化、无残余溢料,符合检验标准；
6、打印
打印采用通用打印夹具，工艺同普通塑料封装集成电路生产；
 7、切筋成型
采用自动切筋成型系统，自动进料，自动入管。
 虽然结合优选实施例已经示出并描述了本发明，本领域技术人员可以人理解，在不违背所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以进行修改和变换。

Claims (2)

1.一种双载体双MEMS器件封装件的生产方法，包括引线框架、包覆引线框架的包封体、粘片胶及焊线、腔体内壁及腔体外壁，其特征在于所述引线框架为设有第一载体（1）和第二载体（8）的双载体框架，所述第一载体（1）上通过第一粘片胶（2）粘接有第一MEMS器件（3），第二载体（8）上通过第二粘片胶（12）粘接有第二MEMS器件（9），第二MEMS器件（9）通过键合线（5）与引线框架的内引脚（4）相连接，所述第一MEMS器件（3）的焊盘与第二MEMS器件(9)焊盘上的金球或铜球（13）间通过键合线(7)相连接；
所述双载体双MEMS器件封装件的生产方法按下述工艺步骤进行：
a．晶圆减薄/划片
同普通塑封集成电路晶圆减薄，采用金刚石刀片划片，刀片旋转速度45KRPM，划片进刀速度控制在小于10mm/s；
b、粘片
采用IC芯片粘片技术将MEMS器件粘接到引线框架上，工艺过程为：点胶-粘片-固化烘烤三个步骤；
粘片机采用AD828粘片机，先在双载体第一载体(1)上点上第一粘片胶(2)，将第一MEMS器件(3)放在已点第一粘片胶(2)上，粘完第一MEMS器件(3)后更换晶圆和粘片胶，在第二载体(8)上点上第二粘片胶(12)，将第二MEMS器件(9)放在已点第二粘片胶(12)上，粘完第二MEMS器件(9)送烘烤，封装过程温度145℃～155℃，粘片胶固化条件：150℃，4小时，做推晶试验，检查MEMS器件的粘接强度，推晶标准分为环保胶和普通胶同种推晶标准；
c、压焊
使用焊线机先在第二载体(8)上的第二MEMS器件(9)焊盘上植金球或铜球(13)，然后从第一MEMS器件(3)的焊盘上拱丝拉弧到第二MEMS器件(9)焊盘上的金球或铜球(13)焊线，形成第二键合线(7），从第二MEMS器件分别向载体的内引脚(4)焊线，形成第一键合线(5)；
d、包封
采用与IC产品同类型封装形式包封模具及材料，采用全自动包封机和环保型塑封料；
e、打印
打印采用通用打印夹具，工艺同普通塑料封装集成电路生产；
f、电镀
先将打印好的产品送高速电镀线电镀，电镀采用冲废、热煮软化、高压水去溢料工艺流程，镀液温度：35℃～45℃，电镀电流：95A±5A/槽，镀层厚度:7.0μm～20.32μm，酸洗时间5分～8分；
 g、切筋成型
采用自动切筋成型系统，自动进料，自动入管。
2.如权利要求1所述一种双载体双MEMS器件封装件的生产方法，其特征在于所述粘片胶是导电胶或绝缘胶。
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