CN110759311A - 一种基于窗口式基板的无引线mems芯片封装结构及其工艺 - Google Patents

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刘鹏
马军
张光明
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Abstract

本发明公开了一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构及其工艺，结构包含基板、芯片、共振腔和塑封结构，所述共振腔设置在芯片的正面，芯片倒装在基板的上表面，使芯片的正面朝下，基板上设置有避让共振腔的槽孔，基板的下表面上设置有多个锡球；所述塑封结构将芯片和共振腔塑封在基板上，并将上述槽孔封闭；芯片通过倒装的方式安装在基板上，共振腔倒置使整体厚度大为缩减，可以满足厚度<1mm的设计需求；工艺根据上述倒装封装结构设计，工序顺序优化，在保证生产封装过程稳定可靠的前提下，提高生产效率。

Description

一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构及其工艺
技术领域
本发明涉及一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构及其工艺。
背景技术
目前，随着自动驾驶以及5G技术的发展，RF-MEMS技术的应用越来越普及，RF-射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称,所谓RF-MEMS是用MEMS技术加工的RF产品。RF-MEMS技术可望实现和MMIC的高度集成，使制作集信息的采集、处理、传输、处理和执行于一体的系统集成芯片（SOC）成为可能。按微电子技术的理念，不仅可以进行圆片级生产、产品批量化，而且具有价格便宜、体积小、重量轻、可靠性高等优点。
RF-MEMS器件主要可以分为两大类：一类称为无源MEMS，其结构无可动零件；另一类称为有源MEMS，有可动结构，在电应力作用下，可动零件会发生形变或移动。
射频微机电系统(RF-MEMS)是MEMS技术的重要应用领域之一，也是二十世纪九十年代以来MEMS领域的研究热点。RF-MEMS用于射频和微波频率电路中的信号处理，是一项将能对现有雷达和通讯中射频结构产生重大影响的技术。随着信息时代的来临，在无线通信领域，特别是在移动通信和卫星通信领域，正迫切需要一些低功耗、超小型化且能与信号处理电路集成的平面结构的新型器件，并希望能覆盖包括微波、毫米波和亚毫米波在内的宽频波段。而目前的通讯系统中仍有大量不可或缺的片外分立元件，例如电感、可变电容、滤波器、耦合器、移相器、开关阵列等，成为限制系统尺寸进一步缩小的瓶颈,RF-MEMS技术的出现有望解决这个难题。采用RF-MEMS技术制造的无源器件能够直接和有源电路集成在同一芯片内，实现射频系统的片内高集成，消除由分立元件带来的寄生损耗，真正做到系统的高内聚，低耦合。
现有的RF-MEMS封装技术如附图1所示，包括基板11、芯片12、共振腔13、塑封结构14和键合线15，共振腔13设置在芯片12的上表面，芯片12设置在基板11的上表面，并通过键合线15与基板11电连接，塑封结构14将芯片12和共振腔13塑封在基板11上；这种封装方式结构简单，可靠性高，封装成本低，但由于共振腔13的高度和尺寸的特殊性，造成整体封装厚度>1.8 mm，而当下封装设计厚度需要<1mm，现有的封装结构无法达到此要求。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构及其工艺。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构，包含基板、芯片、共振腔和塑封结构，所述共振腔设置在芯片的正面，芯片倒装在基板的上表面，使芯片的正面朝下，基板上设置有避让共振腔的槽孔，基板的下表面上设置有多个锡球；所述塑封结构将芯片和共振腔塑封在基板上，并将上述槽孔封闭。
优选的，所述芯片通过锡焊倒装在基板上。
优选的，所述塑封结构的厚度小于1mm。
一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装工艺，包含以下步骤：
①提供晶元，并在晶元的正面粘贴层压胶带，保护电路区域；
②对晶元的背面进行磨削，使其达到封装要求的厚度；
③晶元锯片；
④提供基板，并在基板的每个安装芯片的位置上加工槽孔，并布置锡焊；
⑤在步骤③得到的每个裸片上设置共振腔，之后根据芯片安装位置将带共振腔的裸片倒装在基板上；
⑥对整体进行等离子清洗；
⑦对基板的各个芯片安装位置进行模具塑封，之后进行激光打标，并安装锡球；
⑧将各个塑封结构分切并包装。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构，在基板上设置避让共振腔的槽孔，形成窗口式基板的结构，可以有效解决传统封装作业上的翘曲问题，并使带有共振腔的芯片可以通过倒装的方式安装在基板上，共振腔倒置使整体厚度大为缩减，可以满足厚度<1mm的设计需求；共振腔和芯片双面塑封包覆，结构简单，可靠性高；由于采用芯片倒装的方式，芯片与基板可通过焊锡互联方式来取代传统引线键合互联方式和凸块倒装互联方式，提高封装的生产效率；其封装工艺根据MEMS的倒装封装结构设计，工序顺序优化，在保证生产封装过程稳定可靠的前提下，提高生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的现有技术的示意图；
附图2为本发明的基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
如附图2所示，本发明所述的一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构，包含基板1、芯片2、共振腔3和塑封结构4，所述共振腔3设置在芯片2的正面，芯片2通过锡焊5倒装在基板1的上表面，使芯片2的正面朝下，以锡焊5作为导体，取代传统引线键合互联方式和凸块倒装互联方式；基板1上设置有避让共振腔3的槽孔，基板1的下表面上设置有多个锡球6；所述塑封结构4将芯片2和共振腔3塑封在基板1上，并将上述槽孔封闭，形成在基板1上的双面塑封包覆结构，提高可靠性，且塑封后整体厚度小于1mm，满足厚度上的设计需求。
本实施例仅仅给出了一个封装单元的机构，实际生产过程中，该单元是阵列分布在一个整体基板上，再进行分切，整体基板上的阵列槽孔使基板形成窗口式结构，可以有效解决基板在传统封装作业上的翘曲问题。
上述基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装工艺，包含以下步骤：
①提供晶元，并在晶元的正面粘贴层压胶带，保护电路区域；
②对晶元的背面进行磨削，使其达到封装要求的厚度；
③通过晶元锯片将晶元分割成多个裸片单元；
④提供基板，并在基板的每个安装芯片的位置上加工槽孔，并布置锡焊；
⑤在步骤③得到的每个裸片上设置共振腔，之后根据芯片安装位置将带共振腔的裸片倒装在基板上；
⑥对整体进行等离子清洗；
⑦对基板的各个芯片安装位置进行模具塑封，之后进行激光打标，并安装锡球；
⑧将各个塑封结构分切并包装。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构，包含基板（1）、芯片（2）、共振腔（3）和塑封结构（4），其特征在于：所述共振腔（3）设置在芯片（2）的正面，芯片（2）倒装在基板（1）的上表面，使芯片（2）的正面朝下，基板（1）上设置有避让共振腔（3）的槽孔，基板（1）的下表面上设置有多个锡球（6）；所述塑封结构（4）将芯片（2）和共振腔（3）塑封在基板（1）上，并将上述槽孔封闭。
2.根据权利要求1所述的基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构，其特征在于：所述芯片（2）通过锡焊（5）倒装在基板（1）上。
3.根据权利要求1所述的基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装结构，其特征在于：所述塑封结构（4）的厚度小于1mm。
4.一种基于窗口式基板的无引线MEMS芯片封装工艺，其特征在于，包含以下步骤：
①提供晶元，并在晶元的正面粘贴层压胶带，保护电路区域；
②对晶元的背面进行磨削，使其达到封装要求的厚度；
③晶元锯片；
④提供基板，并在基板的每个安装芯片的位置上加工槽孔，并布置锡焊；
⑤在步骤③得到的每个裸片上设置共振腔，之后根据芯片安装位置将带共振腔的裸片倒装在基板上；
⑥对整体进行等离子清洗；
⑦对基板的各个芯片安装位置进行模具塑封，之后进行激光打标，并安装锡球；
⑧将各个塑封结构分切并包装。
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