CN104811889B - 一种mems麦克风封装器件的组装方法 - Google Patents

一种mems麦克风封装器件的组装方法 Download PDF

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本发明公开了一种MEMS麦克风封装器件及其组装方法。所述封装器件包括：基板、无源器件、第一种焊料、MEMS麦克风芯片、ASIC芯片、粘片材料、金属导线、金属屏蔽罩、第二种焊料；本发明的组装方法包括：采用表面贴装工艺，通过第一种焊料将至少一个无源器件贴装在基板上；然后将MEMS麦克风芯片和ASIC芯片通过粘片材料配置于基板上；接着采用引线键合工艺，通过金属导线实现MEMS麦克风芯片和ASIC芯片与基板的电气互联；最后采用表面贴装工艺，通过第二种焊料将金属屏蔽罩贴装在基板上，覆盖无源器件、MEMS麦克风芯片和ASIC芯片。该发明具有简单、高可靠性、高良率、高产率的特点。

Description

一种MEMS麦克风封装器件的组装方法
技术领域
本发明涉及微电子封装技术以及MEMS传感器技术。
背景技术
随着终端产品的智能化程度不断提高，各种传感器芯片层出不穷。传感芯片扩展了智能 手机、平板电脑等产品的应用领域，例如，MEMS麦克风逐渐取代ECM驻极体麦克风成为麦 克风传感器的主流。传统的ECM驻极体麦克风的尺寸通常比MEMS麦克风大，其灵敏性和性 能容易受到外部环境，特别是温度的影响，并且不能采用SMT表面贴装技术，通常采用手动 方式进行组装。相比ECM驻极体麦克风，MEMS麦克风的尺寸小，而且其灵敏性和性能不易 受到温度、振动、湿度等外部环境的影响，抗干扰能力强。由于具有较强的耐热特性，MEMS 麦克风可采用260℃高温SMT表面贴装回流焊工艺进行组装，SMT回流焊简化了制造流程，而 且可以进行批量生产。
如图4所示，MEMS麦克风通常包括基板1，其上安装无源器件2、MEMS麦克风芯片4、集成前置放大器的专用集成电路ASIC芯片5以及金属屏蔽罩8。无源器件2可以为去耦电容，起到隔离信号和地、电源和地之间的噪声的作用。MEMS麦克风芯片4实现声电转换，是MEMS麦克风的核心组成部分。ASIC芯片5处理MEMS麦克风芯片4转换得到的电信号，并为MEMS 麦克风提供外部偏执，以保证MEMS麦克风在外部环境下保持稳定的声学和电气参数。在图1所示的MEMS麦克风中，无源器件2采用表面贴装工艺通过第一种焊料3贴装于基板1上，MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5通过粘片材料6配置于基板1上。采用金属导线7通过引线键合工艺实现MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5与基板1的电气互联。采用表面贴装工艺通过第二种焊料9将金属屏蔽罩8贴装于基板1上，覆盖无源器件2、MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5。通常情况下，第一种焊料3和第二种焊料9为同一种焊料。第一种焊料3和第二种焊料9可以为 Sn、SnAg、SnAgCu等具有较高熔点温度的合金材料，熔点温度一般在220℃左右，回流曲线 最高温度在260℃左右。高回流焊温度会造成基板1过度翘曲，导致器件的表面贴装工艺无法 顺利完成，使得组装工艺复杂度和难度明显增加，同时容易造成焊接部位因应力过大而破坏 失效等可靠性问题。同时，第一种焊料3和第二种焊料9也可以为低熔点温度焊料，由于引线 键合工艺需要将基板1加热到一定温度，如果第一种焊料3的熔点温度过低，在引线键合工艺 时会引起无源器件移动，造成表面贴装工艺失效。因此，第一种焊料3和第二种焊料9的选择 对MEMS麦克风的良率和产率具有重要影响。
因此，针对上述现有MEMS麦克风封装器件组装工艺出现的问题，急需提出一种合理的组装方法，以有效降低组装的工艺复杂度和难度，提升封装器件的可靠性、良率和产率。
发明内容
本发明针对MEMS传感器，特别是MEMS麦克风封装器件，提供了一种简单、高可靠性、高良率、高产率的封装器件的组装方法。
一种MEMS麦克风封装器件，所述封装器件包括：基板、无源器件、第一种焊料、MEMS麦克风芯片、ASIC芯片、粘片材料、金属导线、金属屏蔽罩、第二种焊料；至少一个无源器 件通过第一种焊料贴装于基板上，MEMS麦克风芯片和ASIC芯片通过粘片材料配置于基板 上，金属导线实现MEMS麦克风芯片和ASIC芯片与基板的电气互联，金属屏蔽罩通过第二 种焊料贴装于基板上，覆盖无源器件、MEMS麦克风芯片和ASIC芯片。所述第一种焊料的 熔点低于第二种焊料。
所述第一种焊料可以是但不限于In、InAg、SnIn、SnBi、SnInBi或者SnInAg合金材料， 熔点温度高于120℃，低于190℃。
所述第二种焊料可以是但不限于Sn、SnAg或者SnAgCu合金材料，熔点温度高于200℃， 低于240℃。
一种MEMS麦克风封装器件的组装方法，其特征主要包括以下步骤：
步骤1：采用表面贴装工艺，通过第一种焊料将至少一个无源器件贴装在基板上；
步骤2：将MEMS麦克风芯片和ASIC芯片通过粘片材料配置于基板上；
步骤3：采用引线键合工艺，通过金属导线实现MEMS麦克风芯片和ASIC芯片与基板的电气互联；
步骤4：采用表面贴装工艺，通过第二种焊料将金属屏蔽罩贴装在基板上，覆盖无源器 件、MEMS麦克风芯片和ASIC芯片。
其中，第一种焊料的熔点低于第二种焊料的熔点。
步骤1所述的第一种焊料可以是但不限于In、InAg、SnIn、SnBi、SnInBi或者SnInAg合金材料，熔点温度高于120℃，低于190℃，所述第一种焊料的回流曲线最高温度不高于200℃。 通常回流曲线的最高温度大于熔点20～50℃，便于形成良好焊接质量。
步骤3所述的引线键合工艺中，基板的加热温度低于所述第一种焊料的熔点温度，从而 避免引线键合工艺时无源器件的移动。
步骤4所述的第二种焊料可以是但不限于Sn、SnAg或者SnAgCu合金材料，熔点温度高于200℃，低于240℃，所述第二种焊料的回流曲线最高温度不高于260℃。所述第二种焊料在 MEMS麦克风封装器件与其他器件在模块级表面组装时，回流焊曲线温度接近，避免了金属 屏蔽罩由于第二种焊料与回流最高温度相差太大产生偏移或者滑动而影响MEMS麦克风性能。
附图说明
图1是根据本发明实施例绘制的表面贴装无源器件的示意图。
图2是根据本发明实施例绘制的配置MEMS麦克风芯片和ASIC芯片的示意图。
图3是根据本发明实施例绘制的引线键合工艺的示意图。
图4是根据本发明实施例绘制的MEMS麦克风封装器件的剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式 作进一步详细描述。
请参考图4，所述的MEMS麦克风封装器件的结构包括：基板1、无源器件2、第一种焊料3、MEMS麦克风芯片4、ASIC芯片5、粘片材料6、金属导线7、金属屏蔽罩8、第二 种焊料9。至少一个无源器件2采用表面贴装工艺通过第一种焊料3贴装于基板1上，MEMS 麦克风芯片4和ASIC芯片5通过粘片材料6配置于基板1上，采用引线键合工艺通过金属 导线7实现MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5与基板1的电气互联，金属屏蔽罩8采用表 面贴装工艺通过第二种焊料9贴装于基板1上，覆盖无源器件2、MEMS麦克风芯片4和ASIC 芯片5。
所述第一种焊料3可以是但不限于In、InAg、SnIn、SnBi、SnInBi或者SnInAg等合金材料，熔点温度高于120℃，低于190℃，回流曲线的最高温度不高于200℃。引线键合工艺时基板1的加热温度低于第一种焊料3的熔点温度，从而避免引线键合工艺时无源器件的移动。所述第二种焊料9可以是但不限于Sn、SnAg或者SnAgCu等合金材料，熔点温度高于 200℃，低于240℃。所述第二种焊料9在MEMS麦克风封装器件与其他器件在模块级表面 组装时，回流焊曲线温度接近，避免了金属屏蔽罩8由于第二种焊料9与回流最高温度相差 太大产生偏移或者滑动而影响MEMS麦克风性能。
第一种焊料3的熔点低于第二种焊料9的熔点，可解决基板1翘曲问题。
所述的MEMS麦克风封装器件组装方法包括以下步骤：
步骤1：采用表面贴装工艺，通过第一种焊料3将无源器件2贴装在基板1上。
如图1所示，采用丝网印刷等方式将低熔点焊料3配置于基板1上，然后采用表面贴装 工艺将至少一个无源器件2配置于第一种焊料3上，实现与基板的互联。在本实施例中，基 板1具有开孔，作为MEMS麦克风的进音口，第一种焊料3为Sn58Bi，回流曲线最高温度 为170℃。
步骤2：将MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5通过粘片材料6配置于基板1上。
如图2所示，将MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5通过粘片材料6配置于基板1上， 所述粘片材料6可以是环氧树脂等绝缘材料，也可以是焊料等导电材料。在本实施例中，粘 片材料6为环氧树脂高分子材料。
步骤3：采用引线键合工艺，通过金属导线7实现MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5 与基板1的电气互联。
如图3所示，采用引线键合工艺，通过金属导线7实现MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5与基板1的电气互联。在引线键合工艺时，基板1的加热温度低于所述第一种焊料3的 熔点温度。金属导线可以为金线、铜线等合金材料。在本实施例中，金属导线7为金线，基板1加热温度为120℃。
步骤4：采用表面贴装工艺，通过第二种焊料9将金属屏蔽罩8贴装在基板1上，覆盖无源器件2、MEMS麦克风芯片4和ASIC芯片5。
如图4所示，采用划锡膏方式将第二种焊料9配置于基板1上，然后采用表面贴装工艺 将金属屏蔽罩8贴装在第二种焊料9上，实现与基板1的互联。所述第二种焊料9可以是但不限于Sn、SnAg或者SnAgCu等合金材料，熔点温度高于200℃，低于240℃。在本实施例 中，第二种焊料9为Sn3.0Ag0.5Cu，回流曲线最高温度为260℃。
其中，第一种焊料3的熔点低于第二种焊料9的熔点。
在本实施例已通过证实解决了基板1因高温回流焊后基板翘曲问题生产工艺难实现的问 题，并简化产品生产工艺，产品质量通过质量认证。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之 内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种MEMS麦克风封装器件的组装方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤1：采用表面贴装工艺，通过第一种焊料(3)将至少一个无源器件(2)贴装在基板(1)上；
步骤2：将MEMS麦克风芯片(4)和ASIC芯片(5)通过粘片材料(6)配置于基板(1) 上；
步骤3：采用引线键合工艺，通过金属导线(7)实现MEMS麦克风芯片(4)和ASIC 芯片(5)与基板(1)的电气互联；
步骤4：采用表面贴装工艺，通过第二种焊料(9)将金属屏蔽罩(8)贴装在基板(1) 上，覆盖无源器件(2)、MEMS麦克风芯片(4)和ASIC芯片(5) ；
其中，第一种焊料(3)的熔点低于第二种焊料(9)的熔点；
步骤 1中所述的第一种焊料(3)可以是但不限于In、InAg、SnIn、SnBi、SnInBi或者SnInAg合金材料，熔点温度高于120℃，低于190；
所述基板(1)的加热温度低于所述第一种焊料(3)的熔点温度；
所述的第二种焊料(9)熔点温度高于 200℃，低于240℃。
2.根据权利要求1所述的一种MEMS麦克风封装器件的组装方法，其特征在于，所述的第一种焊料(3)的回流曲线最高温度不高于200℃。
3.根据权利要求1所述的一种MEMS麦克风封装器件的组装方法，其特征在于，步骤 4所述的第二种焊料(9)可以是但不限于Sn、SnAg或者SnAgCu合金材料，所述第二种焊料(9)的回流曲线最高温度不高于260℃。
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