CN109819384A - 一种mems麦克风封装器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MEMS麦克风封装器件的制造方法，属于集成电路封装、MEMS传感器技术等领域。本发明的制造方法包括：采用表面贴装工艺，将MEMS芯片和ASIC芯片通过粘片材料配置于基板上；采用引线键合工艺，通过金属导线实现MEMS芯片和ASIC芯片与基板的电气互联；将纳米银焊膏选择性地印刷在基板上；采用表面贴装工艺，将至少一无源器件贴装于纳米银焊膏上，实现与基板的互联；将金属屏蔽罩贴装在纳米银焊膏上，覆盖无源器件、MEMS芯片和ASIC芯片；对纳米银焊膏进行无压烧结成型，完成MEMS麦克风封装器件的制造。该发明具有工艺简单、高可靠性、高良率、高产率的特点。

Description

一种MEMS麦克风封装器件的制造方法

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，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。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。

在现有MEMS 麦克风器件中，无源器件和金属屏蔽罩通常采用Sn、SnAg、SnAgCu等具有较高熔点温度的合金材料焊接于基板上，回流焊时所需温度较高，造成基板过度翘曲，导致表面贴装工艺无法顺利完成，使得制造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，如果采用低熔点温度焊料，由于引线键合工艺需要将基板加热到一定温度，如果焊料的熔点温度过低，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，焊料的选择对MEMS麦克风的良率和产率具有重要影响。

为了解决上述焊料的选择不当引起的MEMS麦克风的良率和产率问题，国内的华天科技（西安）有限公司提出了一种改进的MEMS麦克风封装器件及其组装方法（公开号CN104811889A）。在该方法中，首先将无源器件通过低熔点焊料（熔点温度高于120℃，低于190℃，回流曲线的最高温度不高于200℃，例如In、InAg、SnIn、SnBi、SnInBi、SnInAg等合金材料）焊接于基板上，然后将金属屏蔽罩通过高熔点焊料（熔点温度高于200℃，低于240℃，例如Sn、SnAg、SnAgCu等合金材料）贴装于基板上。该方法的好处是，引线键合工艺时基板的加热温度低于低熔点焊料的熔点温度，从而避免引线键合工艺时无源器件的移动。高熔点焊料在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高熔点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。该方法虽然成功解决了表面贴装工艺基板过度翘曲问题，但是高熔点焊料回流焊时引起低的熔点焊料熔化，导致无源器件移动问题依然没有得到解决。而且该工艺流程繁琐，制造成功高，依然无法满足MEMS麦克风的高良率、低成本要求。为此，本发明提供一种MEMS 麦克风封装器件的制造方法，以提高封装良率，减少封装工艺流程，降低封装成本。

发明内容

本发明提供一种MEMS 麦克风封装器件的制造方法，主要包括以下步骤：

步骤1：采用表面贴装工艺，将MEMS芯片和ASIC芯片通过粘片材料配置于基板上；

步骤2：采用引线键合工艺，通过金属导线实现MEMS芯片和ASIC芯片与基板的电气互联；

步骤3：将纳米银焊膏选择性地印刷在基板上。所述印刷方法可以为丝网印刷或者模板印刷。所述纳米银焊膏印刷厚度范围为10微米-80微米；

步骤4：采用表面贴装工艺，将至少一无源器件贴装于纳米银焊膏上，实现与基板的互联；将金属屏蔽罩贴装在纳米银焊膏上，覆盖无源器件、MEMS芯片和ASIC芯片；

步骤5：对纳米银焊膏进行无压烧结成型，完成MEMS 麦克风封装器件的制造。所述烧结工艺的烧结曲线是从常温升温到250℃-280℃，然后保温10min-30min，升温速率的范围是3℃-5℃/min。

利用本制造方法，先表面贴装MEMS芯片和ASIC芯片，可有效防止基板的翘曲；采用纳米银焊膏进行无压烧结成型，一次性实现无源器件和金属屏蔽罩与基板的互连，烧结后的纳米银熔点高（961℃），不会引起无源器件和金属屏蔽罩的移动。通过本制造方法，减小了封装工艺复杂程度和难度，提升了封装器件的可靠性、良率和产率。

附图说明

图1是根据本发明制作方法实施例完成的MEMS 麦克风封装器件的剖面示意图。

图2A-图2D是根据本发明制作方法实施例，以图1所示MEMS 麦克风封装器件为例的制作流程示意图。

上述图中，1为基板、2为MEMS芯片、3为ASIC芯片、4为粘片材料、5为金属导线、6为纳米银焊膏、7为无源器件、8为金属屏蔽罩。

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1，所述的MEMS 麦克风封装器件的结构包括：基板1、无源器件2、MEMS芯片2、ASIC芯片3、粘片材料4、金属导线5、纳米银焊膏6、无源器件7、金属屏蔽罩8。MEMS芯片2和ASIC芯片3采用表面贴装工艺通过粘片材料4配置于基板1上；采用引线键合工艺通过金属导线5实现MEMS芯片2和ASIC芯片3与基板1的电气互联，至少一无源器件7采用表面贴装工艺通过纳米银焊膏6贴装于基板1上，实现与基板1的互连；金属屏蔽罩8通过纳米银焊膏6贴装于基板上，覆盖无源器件7、MEMS芯片2和ASIC芯片3。采用纳米银焊膏6进行无压烧结成型，一次性实现无源器件7和金属屏蔽罩8与基板1的互连，烧结后的纳米银熔点高（961℃），不会引起无源器件7和属屏蔽罩8的移动。通过本制造方法，减小了封装工艺复杂程度和难度，提升了封装器件的可靠性、良率和产率。

所述的MEMS 麦克风封装器件制造方法包括以下步骤：

步骤1：如图1所示，采用表面贴装工艺，将MEMS芯片2和ASIC芯片3通过粘片材料4配置于基板1上；

步骤2：采用引线键合工艺，通过金属导线5实现MEMS芯片2和ASIC芯片3与基板1的电气互联；

步骤3：将纳米银焊膏6选择性地印刷在基板1上。所述印刷方法可以为丝网印刷或者模板印刷。所述纳米银焊膏6印刷厚度范围为10微米-80微米；

步骤4：采用表面贴装工艺，将至少一无源器件7贴装于纳米银焊膏6上，实现与基板1的互联；将金属屏蔽罩8贴装在纳米银焊膏上6，覆盖无源器件7、MEMS芯片2和ASIC芯片3；

步骤5：对纳米银焊膏6进行无压烧结成型，完成MEMS 麦克风封装器件的制造。所述烧结工艺的烧结曲线是从常温升温到250℃-280℃，然后保温10min-30min，升温速率的范围是3℃-5℃/min。

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 (4)

1.一种MEMS 麦克风封装器件的制造方法，其特征主要包括以下步骤：

步骤1：采用表面贴装工艺，将MEMS芯片和ASIC芯片通过粘片材料配置于基板上；

步骤2：采用引线键合工艺，通过金属导线实现MEMS芯片和ASIC芯片与基板的电气互联；

步骤3：将纳米银焊膏选择性地印刷在基板上；

步骤4：采用表面贴装工艺，将至少一无源器件贴装于纳米银焊膏上，实现与基板的互联；将金属屏蔽罩贴装在纳米银焊膏上，覆盖无源器件、MEMS芯片和ASIC芯片；

步骤5：对纳米银焊膏进行无压烧结成型，完成MEMS 麦克风封装器件的制造。

2.根据权利要求1所述的一种MEMS 麦克风封装器件的制造方法，其特征在于，步骤3所述的纳米银焊膏选择性印刷方法可以为丝网印刷或者模板印刷。

3.根据权利要求1所述的一种MEMS 麦克风封装器件的制造方法，其特征在于，步骤3所述的纳米银焊膏选择性印刷，纳米银焊膏印刷厚度范围为10微米-80微米。

4.根据权利要求1所述的一种MEMS 麦克风封装器件的制造方法，其特征在于，步骤5所述的纳米银焊膏无压烧结成型，烧结工艺的烧结曲线是从常温升温到250℃-280℃，然后保温10min-30min，升温速率的范围是3℃-5℃/min。