CN103539063A - 环境mems传感器基板封装结构及制作方法 - Google Patents

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孙鹏
王宏杰
徐健
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Abstract

本发明提供一种环境MEMS传感器基板封装结构，包括一有机基板，在有机基板上开有开窗，控制芯片和环境MEMS传感芯片贴装在有机基板的一个面上并与有机基板电连接，环境MEMS传感芯片的感应部对准有机基板上的开窗；在贴装有控制芯片和环境MEMS传感芯片的有机基板那一面上覆盖有灌封料；在贴装有控制芯片和环境MEMS传感芯片的有机基板那一面的相对面上植有焊球，所述焊球电连接有机基板，并通过有机基板与控制芯片和环境MEMS传感芯片电连接。本发明利用有机基板开窗来实现环境MEMS传感芯片的传感部与外界的连通，避免了在封装过程中使用薄膜辅助注塑成型加工工艺，可以降低成本，并且可以与现有基板类产品的加工工艺兼容。

Description

环境MEMS传感器基板封装结构及制作方法
技术领域
本发明涉及封装技术，尤其是一种环境MEMS传感器基板封装结构及制作方法。
背景技术
环境MEMS传感器（如压力、温度、湿度等)封装需要保证传感器与外界环境良好的接触，尽可能与被测传感量直接沟通。一般来说，环境MEMS传感芯片安装在陶瓷、金属或有机基座上，而其与大气连通的腔室不能被器件结构封闭，如图1所示。
以环境MEMS传感器的普通塑封成型为例，其制程中需引入薄膜辅助注塑成型技术（Film Assisted Molding AFM），设备硬件成本聚升。图2是薄膜辅助注塑成型技术的简要示意图，为了使得传感器的感应部在最后封装完毕后可以与外界环境接触，必须在封装时制作一个与大气连通的腔室。因此在封装时，需要在传感器的感应部上放置一个阻挡封装材料的遮挡体（Punch，模具上的冲头），而为了避免遮挡体对传感器直接接触造成损坏，需要利用薄膜辅助成型注塑机在传感器表面形成一层起保护作用的薄膜，封装结束后，再移开遮挡体，去除薄膜，从而保留下可以与大气连通的腔室。
薄膜辅助成型系统的硬件成本是该技术最大的不足之处。一般说来，量产型薄膜辅助成型注塑机的价格都很昂贵，而对已有的注塑成型设备进行升级改造几乎不可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境MEMS传感器基板封装结构及相应的制作方法，利用有机基板开窗来实现环境MEMS传感芯片的传感部与外界的连通，避免了在封装过程中使用薄膜辅助注塑成型加工工艺，因此可以得到一种低成本的环境MEMS传感器封装结构和方法。本发明采用的技术方案是：
一种环境MEMS传感器基板封装结构，包括一有机基板，在有机基板上开有开窗，控制芯片和环境MEMS传感芯片贴装在所述有机基板的一个面上并与有机基板电连接，所述环境MEMS传感芯片的感应部对准有机基板上的开窗；在贴装有控制芯片和环境MEMS传感芯片的有机基板那一面上覆盖有灌封料；在贴装有控制芯片和环境MEMS传感芯片的有机基板那一面的相对面上植有焊球，所述焊球电连接有机基板，并通过有机基板与控制芯片和环境MEMS传感芯片电连接。
可选地，所述控制芯片通过倒装焊方式贴装在有机基板上，并与有机基板电连接。
可选地，所述控制芯片通过引线键合方式与有机基板电连接。
可选地，所述环境MEMS传感芯片通过引线键合方式与有机基板电连接。
一种环境MEMS传感器基板封装结构的制作方法，包括下述步骤：
步骤一.提供有机基板，在有机基板上开开窗；
步骤二.在有机基板的一个面上贴装控制芯片和环境MEMS传感芯片，使得环境MEMS传感芯片的感应部对准有机基板上的开窗；完成控制芯片和环境MEMS传感芯片与有机基板的电连接；
步骤三.在贴装有控制芯片和环境MEMS传感芯片的有机基板那一面上覆盖灌封料进行塑封；
步骤四.在贴装有控制芯片和环境MEMS传感芯片的有机基板那一面的相对面上植焊球，使得焊球电连接有机基板，并通过有机基板与控制芯片和环境MEMS传感芯片电连接。
可选地，所述步骤二中，控制芯片和环境MEMS传感芯片均通过引线键合方式与有机基板电连接。
可选地，所述步骤二中，控制芯片通过倒装焊方式贴装在有机基板上，并与有机基板电连接。
本发明的优点：本发明利用有机基板开窗来实现环境MEMS传感芯片的传感部与外界的连通，避免了在封装过程中使用薄膜辅助注塑成型加工工艺。与传统的普通塑封成型结合薄膜辅助注塑成型技术相比，本发明可以降低成本，工艺设备投资小。并且本发明中封装结构的制作方法可以与现有基板类产品的加工工艺兼容。
附图说明
图1为现有环境MEMS传感器示意图。
图2为现有环境MEMS传感器的普通塑封工艺示意图。
图3为本发明的有机基板开窗示意图。
图4为本发明的芯片贴装示意图。
图5本发明的芯片塑封示意图。
图6为本发明的器件植球后最后形成的封装结构之一示意图。
图7为本发明另一种芯片贴装示意图。
图8为本发明的器件植球后最后形成的封装结构之二示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图3～6所示：一种环境MEMS传感器基板封装结构，包括一有机基板1，在有机基板1上开有开窗4，控制芯片2和环境MEMS传感芯片3贴装在所述有机基板1的一个面上并与有机基板1电连接，所述环境MEMS传感芯片3的感应部对准有机基板1上的开窗4；在贴装有控制芯片2和环境MEMS传感芯片3的有机基板1那一面上覆盖有灌封料5；在贴装有控制芯片2和环境MEMS传感芯片3的有机基板1那一面的相对面上植有焊球6，所述焊球6电连接有机基板1，并通过有机基板1与控制芯片2和环境MEMS传感芯片3电连接。
可选地，所述控制芯片2通过倒装焊方式贴装在有机基板1上，并与有机基板1电连接。
可选地，所述控制芯片2通过引线键合方式与有机基板1电连接。
可选地，所述环境MEMS传感芯片3通过引线键合方式与有机基板1电连接。
下面详细介绍环境MEMS传感器基板封装结构的制作方法，包括下述步骤：
实施例一。
步骤一.如图3所示，提供有机基板1，在有机基板1上开开窗4；
开窗4能够使得最后形成的封装结构内的环境MEMS传感芯片3的感应部与外界环境有一个沟通的通道。
目前，随着含有开窗结构的有机基板的价格迅速下降，有利于本方案形成产业化，相比传统的环境MEMS传感器的普通塑封成型需要薄膜辅助注塑成型加工工艺而言，本方案的制作过程更加简单，而且能够节约成本，工艺设备投资比较小。
步骤二.如图4所示，在有机基板1的一个面上贴装控制芯片2和环境MEMS传感芯片3，使得环境MEMS传感芯片3的感应部对准有机基板1上的开窗4；完成控制芯片2和环境MEMS传感芯片3与有机基板1的电连接；
在本实施例中，控制芯片2和环境MEMS传感芯片3均通过引线键合方式与有机基板1电连接。
步骤三.如图5所示，在贴装有控制芯片2和环境MEMS传感芯片3的有机基板1那一面上覆盖灌封料5进行塑封；
步骤四.如图6所示，在贴装有控制芯片2和环境MEMS传感芯片3的有机基板1那一面的相对面上植焊球6，使得焊球6电连接有机基板1，并通过有机基板1与控制芯片2和环境MEMS传感芯片3电连接。
实施例二。实施例二与实施例一的区别在于，步骤二中，控制芯片2可以通过倒装焊方式贴装在有机基板1上，并与有机基板1电连接，参见图7。其它方面同实施例一。最后形成的封装结构参见图8。
本发明将环境MEMS传感芯片的感应部对准有机基板上的开窗进行安装，避免了使用薄膜辅助注塑成型技术，无需使用成本昂贵的薄膜辅助成型注塑机。与传统薄膜辅助注塑成型加工工艺比较，工艺设备投资小。

Claims (7)

1. 一种环境MEMS传感器基板封装结构，其特征在于：包括一有机基板(1)，在有机基板(1)上开有开窗(4)，控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)贴装在所述有机基板(1)的一个面上并与有机基板(1)电连接，所述环境MEMS传感芯片(3)的感应部对准有机基板(1)上的开窗(4)；
在贴装有控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)的有机基板(1)那一面上覆盖有灌封料(5)；
在贴装有控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)的有机基板(1)那一面的相对面上植有焊球(6)，所述焊球(6)电连接有机基板(1)，并通过有机基板(1)与控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)电连接。
2.如权利要求1所述环境MEMS传感器基板封装结构，其特征在于：所述控制芯片(2)通过倒装焊方式贴装在有机基板(1)上，并与有机基板(1)电连接。
3.如权利要求1所述环境MEMS传感器基板封装结构，其特征在于：所述控制芯片(2)通过引线键合方式与有机基板(1)电连接。
4.如权利要求1所述环境MEMS传感器基板封装结构，其特征在于：所述环境MEMS传感芯片(3)通过引线键合方式与有机基板(1)电连接。
5.一种环境MEMS传感器基板封装结构的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一.提供有机基板(1)，在有机基板(1)上开开窗(4)；
步骤二.在有机基板(1)的一个面上贴装控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)，使得环境MEMS传感芯片(3)的感应部对准有机基板(1)上的开窗(4)；完成控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)与有机基板(1)的电连接；
步骤三.在贴装有控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)的有机基板(1)那一面上覆盖灌封料(5)进行塑封；
步骤四.在贴装有控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)的有机基板(1)那一面的相对面上植焊球(6)，使得焊球(6)电连接有机基板(1)，并通过有机基板(1)与控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)电连接。
6.如权利要求5所述的环境MEMS传感器基板封装结构的制作方法，其特征在于：所述步骤二中，控制芯片(2)和环境MEMS传感芯片(3)均通过引线键合方式与有机基板(1)电连接。
7.如权利要求5所述的环境MEMS传感器基板封装结构的制作方法，其特征在于：所述步骤二中，控制芯片(2)通过倒装焊方式贴装在有机基板(1)上，并与有机基板(1)电连接。
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