CN104979299B - 微电子机械系统的器件封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微电子机械系统的器件封装结构及其封装方法，该微电子机械系统的器件封装结构包括基板和盖板，所述基板上设有至少一个第一围框，所述第一围框中用于放置微电子机械系统的器件，所述微电子机械系统的器件与所述基板电性连接，所述盖板上设有至少一个第二围框，所述第二围框与对应的所述第一围框固定连接，将放置于对应的所述第一围框中的所述微电子机械系统的器件进行密封。本发明使用简单的工艺实现对MEMS器件的封装保护，同时又不对其功能造成影响。采用本发明方法制造的密闭空间，保护和确保MEMS器件功能的完美发挥。
Description
技术领域
本发明涉及，具体涉及一种微电子机械系统的器件封装结构及其封装方法。
背景技术
微电子机械系统(Microelectromechanical Systems，MEMS)技术是一门多方面内容的综合性技术，MEMS器件以其应用广泛得到迅速发展。
MEMS技术沿用了许多IC(integrated circuit，集成电路)制造技术，但也有其特点，比如很多MEMS器件具有可动部分，实现感知功能，传统的封装技术难以应用在MEMS器件上，传统封装不易保留空间，会封死可动部分。现有一般封装技术:如塑封过程中产生的压力及温度，容易对MEMS器件上敏感可动部分造成损坏，因而会对MEMS器件功能造成伤害及阻碍工作。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明实施例的目的是针对上述现有技术的封装会对MEMS器件功能造成伤害缺陷，提供一种使用简单的工艺实现对MEMS器件的封装保护，同时又不对其功能造成影响的微电子机械系统的器件封装结构。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种微电子机械系统的器件封装结构，包括基板和盖板，所述基板上设有至少一个第一围框，所述第一围框中用于放置微电子机械系统的器件，所述微电子机械系统的器件与所述基板电性连接，所述盖板上设有至少一个第二围框，所述第二围框与对应的所述第一围框固定连接，将放置于对应的所述第一围框中的所述微电子机械系统的器件进行密封。
本发明还提供一种上述的微电子机械系统的器件封装结构的封装方法，包括以下步骤：
步骤S101：在基板上制作多个第一围框；
步骤S102：在盖板上制作多个第二围框；
步骤S103：在第一围框或第二围框制作凸起；
步骤S104：在基板的第一围框中放置微电子机械系统的器件，微电子机械系统的器件与基板形成电性连通；
步骤S105：将盖板与基板、第二围框与第一围框对位并盖合，通过超声波设备施加振动，再通过加压部件产生压力，振动能量集中在凸起上，使凸起熔化及相互扩散并通过加压将上下两部分连成一体，形成一个密封的封装体；
步骤S106：将密封的封装体切割，封装一个微电子机械系统的器件形成单个封装体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种MEMS器件封装结构及其方法，使用简单的工艺实现对MEMS器件的封装保护，同时又不对其功能造成影响。首先提供一个基板，其上具有围墙状结构的第一围框，MEMS器件放置于内并与基板形成电性连接，再提供一盖板，两种对位后使用超声波熔接方法形成一个封装体，实现保护作用。
采用本发明方法制造的密闭空间，保护和确保MEMS器件功能的完美发挥。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基板上设有多个第一围框的结构示意图；
图2为图1中的A向视图；
图3为本发明实施例提供的盖板上设有多个第二围框的结构示意图；
图4为图3中的A向视图；
图5a为本发明实施例提供的第一围框上设有凸起的结构示意图；
图5b为本发明实施例提供的第二围框上设有凸起的结构示意图；
图5c为图5a中的A—A向剖视图；
图6为本发明实施例提供的微电子机械系统的器件放置于第一围框中的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的微电子机械系统的器件封装结构的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的单个封装体的结构示意图。
附图标记：
1-基板；2-第一围框；3-盖板；4-第二围框；5-凸起；6-微电子机械系统的器件；7-密封的封装体；8-单个封装体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1、图2、图3、图4和图6和图7，一种微电子机械系统的器件封装结构，包括基板1和盖板3，基板1上设有至少一个第一围框2，第一围框2中用于放置微电子机械系统的器件6，微电子机械系统的器件6与基板1电性连接，盖板3上设有至少一个第二围框4，第二围框4与对应的第一围框2固定连接，将放置于对应的第一围框2中的微电子机械系统的器件6进行密封。
采用本发明实施例的结构实现对MEMS器件的封装保护，同时又不对其功能造成影响。
参见图5a、图5b和图5c，本实施例中，第一围框2的上表面和/或第二围框4的下表面设有凸起5，通过凸起5的熔化及相互扩散，并通过加压将第一围框2的上表面与第二围框4的下表面固定连接。优选凸起5的横截面为三角形，也可以为半圆形或梯形。且凸起5在第一围框2的上表面和/或第二围框4的下表面连续设置一周。或；凸起5在第一围框2的上表面和/或第二围框4的下表面间隔距离设置一周。
本发明的凸起可以设置在第一围框2上或第二围框4上，也可以两个对应的围框中都设置，在两个围框中都设置是，上下两条凸起错位设置，凸起5与围墙的接触面积很小，振动能量集中在微凸起5上，使凸起5熔化及相互扩散，并通过加压将第一围框和第二围框连成一体，形成一个密封的封装体。
优选的，为方便制作，凸起5与第一围框2为一体结构或凸起5与第二围框4为一体结构。
参见图1和图2，本实施例中，基板1的材质为金属或有机材料，第一围框2的材质为热塑性塑料、金属或陶瓷，当第一围框2的材质为金属或陶瓷材质时，第一围框2的上表面设有一层热塑性塑料，以便后续的制作流程。
参见图3和图4，本实施例中，盖板3和第二围框4的材质为热塑性塑料。
优选地，盖板3和第二围框4为注塑一次成型的一体结构。
本发明还提供一种微电子机械系统的器件封装结构的封装方法，包括以下步骤：
步骤S101：在基板上制作多个第一围框；
如图1和图2所示，提供一基板1，并在其上制作多个第一围框2。
第一围框2可以是热塑性塑料，也可以是金属或者陶瓷材质。如果是金属或陶瓷等材质，其上还需制作一层热塑性塑料，以便后续的制作。基板1为金属基板或有机基板。
步骤S102：在盖板上制作多个第二围框；
如图3和图4所示，提供一盖板3，其上也有多个第二围框4。
盖板3及第二围框4可以通过注塑一次成型，材质为热塑性塑料。
步骤S103：在第一围框或第二围框制作凸起；
如5a、图5b和图5c所示，第一围框2或者第二围框4上有凸起5，其横截面为三角形。围框及凸起5的结构可以通过一次性注塑成型实现。围框包括第一围框2和第二围框4。
步骤S104：在基板的第一围框中放置微电子机械系统的器件，微电子机械系统的器件与基板形成电性连通；
如图6所示，在基板1的第一围框2中放置MEMS器件(微电子机械系统的器件)6，可以通过打线等方式使MEMS器件6与基板1形成电性联通，此过程可以在形成第一围框之前也可以在形成第一围框之后。即微电子机械系统的器件在形成第一围框2之前或在形成第一围框2之后放置在第一围框2中。
步骤S105：合盖形成密封的封装体；
如图7所示，将盖板3与基板1、第二围框4与第一围框2对位并盖合，通过超声波设备施加振动，再通过加压部件产生压力，加压部件可选用压缩空气部分，凸起5与围框的接触面积较小，振动能量集中在凸起上，使凸起熔化及相互扩散并通过加压将上下两部分连成一体，形成一个密封的封装体7；
步骤S106：切割后形成单个封装体；
如图7和图8所示，将密封的封装体7切割，封装一个微电子机械系统的器件形成单个封装体8。
采用本发明的方法进行封装，MEMS器件周围保留一定的空间，不会对MEMS器件功能造成伤害及阻碍其工作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种微电子机械系统的器件封装结构，其特征在于，包括基板和盖板，所述基板上设有至少一个第一围框，所述第一围框中用于放置微电子机械系统的器件，所述微电子机械系统的器件与所述基板电性连接，所述盖板上设有至少一个第二围框，所述第二围框与对应的所述第一围框固定连接，将放置于对应的所述第一围框中的所述微电子机械系统的器件进行密封；
所述第一围框的上表面和/或所述第二围框的下表面设有凸起，通过所述凸起的熔化及相互扩散，并通过加压将第一围框的上表面与第二围框的下表面固定连接；
所述凸起与第一围框为一体结构或所述凸起与第二围框为一体结构。
2.根据权利要求1所述的微电子机械系统的器件封装结构，其特征在于，所述凸起的横截面为三角形、梯形或半圆形。
3.根据权利要求2所述的微电子机械系统的器件封装结构，其特征在于，所述凸起在所述第一围框的上表面和/或所述第二围框的下表面连续设置一周。
4.根据权利要求1-3任一项所述的微电子机械系统的器件封装结构，其特征在于，所述基板的材质为金属或有机材料，所述第一围框的材质为热塑性塑料、金属或陶瓷，当所述基板的材质为金属或陶瓷材质时，所述第一围框的上表面设有一层热塑性塑料。
5.根据权利要求4所述的微电子机械系统的器件封装结构，其特征在于，所述盖板和所述第二围框的材质为热塑性塑料。
6.根据权利要求5所述的微电子机械系统的器件封装结构，其特征在于，所述盖板和所述第二围框为注塑一次成型的一体结构。
7.一种权利要求1-6任一项所述的微电子机械系统的器件封装结构的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101：在基板上制作多个第一围框；
步骤S102：在盖板上制作多个第二围框；
步骤S103：在第一围框或第二围框制作凸起；
步骤S104：在基板的第一围框中放置微电子机械系统的器件，微电子机械系统的器件与基板形成电性连通；
步骤S105：将盖板与基板、第二围框与第一围框对位并盖合，通过超声波设备施加振动，再通过加压部件产生压力，振动能量集中在凸起上，使凸起熔化及相互扩散并通过加压将上下两部分连成一体，形成一个密封的封装体；
步骤S106：将密封的封装体切割，封装一个微电子机械系统的器件形成单个封装体。
8.根据权利要求7所述的封装方法，其特征在于，所述步骤S104中，所述微电子机械系统的器件在形成第一围框之前或在形成第一围框之后放置在所述第一围框中。
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