CN112694060A - Mems封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MEMS封装结构及其封装方法，其中的封装结构包括引线框架、设置在所述引线框架的ASIC芯片，其中，所述引线框架与部分所述ASIC芯片注塑形成具有腔体的预封体；在所述预封体的腔体的底部设置有MEMS芯片，其中，所述MEMS芯片通过金线与所述ASIC芯片未注塑的部分相连接；在所述预封体的腔体内设置有包裹所述ASIC芯片和所述MEMS芯片的灌封胶，其中，所述灌封胶，用于保护所述ASIC芯片和所述MEMS芯片的表面，以及所述金线与所述ASIC芯片、所述MEMS芯片相连接的位置。利用本发明，能够解决现有的封装工艺无法满足汽车电子传感器MEMS封装结构可靠性的要求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，更为具体地，涉及一种MEMS封装结构及其封装方法。
背景技术
在半导体行业中，汽车电子产品封装要求可靠性较高，一般要求通过湿敏等级MSL(Moisture Sensitivity Level)1对其封装，并且其工艺方法要求较为严格，目前封装工艺流程为：ASIC芯片粘贴、等离子清洗、ASIC打金线、预塑封、后固化、MEMS芯片粘贴、等离子清洗、MEMS打金线、等离子清洗、A/B硅胶灌封、贴金属盖、打标、切割成型、包装出货；但是目前正常的封装工艺无法满足汽车电子传感器MEMS封装结构可靠性的要求。
因此为了解决上述问题，本发明亟需提供一种新的汽车胎压传感器MEMS封装结构及其封装方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种MEMS封装结构及其封装方法，以解决现有的封装工艺无法满足汽车电子传感器MEMS封装结构可靠性的要求的问题。
本发明提供的MEMS封装结构，包括引线框架、设置在所述引线框架上的ASIC芯片，其中，
所述引线框架与部分所述ASIC芯片注塑形成具有腔体的预封体；
在所述预封体的腔体的底部设置有MEMS芯片，其中，所述MEMS芯片通过金线与所述ASIC芯片未注塑的部分相连接；
在所述预封体的腔体内设置有包裹所述ASIC芯片和所述MEMS芯片的灌封胶，其中，
所述灌封胶，用于保护所述ASIC芯片和所述MEMS芯片的表面，以及所述金线与所述ASIC芯片、所述MEMS芯片相连接的位置。
此外，优选的方案是，所述引线框架采用微纳米预处理引线框架。
此外，优选的方案是，所述ASIC芯片通过胶膜固定在所述引线框架上。
此外，优选的方案是，所述ASIC芯片通过金线与所述引线框架连接，并且，所述ASIC芯片与所述引线框架相连接的金线注塑在所述预封体内。
此外，优选的方案是，所述MEMS芯片通过硅胶固定在所述预封体的腔体的底部。
此外，优选的方案是，在所述MEMS芯片与所述ASIC芯片上分别设置有焊盘，所述金线通过所述焊盘分别所述MEMS芯片、所述ASIC芯片相连接。
此外，优选的方案是，通过分布式灌胶的方式向所述腔体灌灌封胶，并且采用压电陶瓷阀控制胶量，其中，所述灌封胶采用A/B型硅胶。
此外，优选的方案是，在所述预封体上方设置有金属壳，所述金属壳与所述预封体形成封装结构。
本发明还提供一种MEMS封装结构的封装方法，包括如下步骤：
将ASIC芯片设置在引线框架上，并通过金线将所述ASIC芯片与所述引线框架连接；
将部分所述ASIC芯片、所述引线框架、以及连接所述ASIC芯片与所述引线框架的金线注塑形成具有腔体的预封体；
将MEMS芯片设置在所述预封体的腔体内，通过金线将所述MEMS芯片与未注塑的所述ASIC芯片连接；
采用分步打点灌胶的方式对设置有MEMS芯片的所述预封体的腔体进行灌胶，其中，采用压电陶瓷阀控制胶量。
此外，优选的方案是，在采用分步打点灌胶的方式对设置有MEMS芯片的所述预封体的腔体进行灌胶的过程中，
依次沿着所述腔体边缘、所述MEMS芯片的表面、未注塑的所述ASIC芯片的表面、以及所述金线与所述ASIC芯片、所述MEMS芯片相连接的位置进行灌胶。
从上面的技术方案可知，本发明提供的MEMS封装结构及其封装方法，通过采用预塑封的方式先将ASIC芯片、引线框架注塑形成具有腔体的预封体，这种设计使得ASIC芯片、引线框架与塑封料的粘性加强；然后将MEMS芯片设置在预封体的腔体内，然后通过分步打点灌封的方式对设置有MEMS芯片的预封体的腔体进行灌胶，其中，采用压电陶瓷点胶阀控制点胶量；这种分步灌封和压电陶瓷点胶阀，在打点灌胶时均匀无气泡，最后制作成的封装结构稳定性更高，满足汽车电子传感器MEMS封装结构可靠性的要求。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的MEMS封装结构示意图；
图2为根据本发明实施例的MEMS封装结构封装方法流程示意图。
其中的附图标记包括：1、引线框架，2、胶膜，3、ASIC芯片，4、第一金线，5、金属壳，6、灌封胶，7、MEMS芯片，8、硅胶，9、预封体，10、第二金线。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
针对前述提出的现有的封装工艺无法满足汽车电子传感器MEMS封装结构可靠性的要求的问题，本发明提供了一种MEMS封装结构及其封装方法。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的MEMS封装结构，图1示出了根据本发明实施例的MEMS封装结构。
如图1所示，本发明提供的MEMS封装结构包括引线框架1、设置在引线框架1的ASIC芯片3，其中，引线框架1与部分ASIC芯片3注塑形成具有腔体的预封体9；在预封体9的腔体的底部设置有MEMS芯片7，MEMS芯片7通过第二金线10与ASIC芯片未注塑的部分相连接；在预封体9的腔体内设置有包裹ASIC芯片和MEMS芯片的灌封胶6，其中，灌封胶6用于保护ASIC芯片3和MEMS芯片7的表面，以及第二金线10与ASIC芯片3、MEMS芯片7相连接的位置。
其中，引线框架1采用微纳米预处理引线框架，ASIC芯片3通过胶膜2固定在引线框架1上；ASIC芯片3通过第一金线4与所述引线框架1连接，并且ASIC芯片3与引线框架1相连接的第一金线4注塑在预封体9内。也就是说，引线框架1与部分ASIC芯片3、ASIC芯片3与引线框架1相连接的第一金线4通过塑封料注塑在一起，由于引线框架1采用微纳米预处理引线框架，采用预塑封的方式先将ASIC芯片、引线框架注塑形成具有腔体的预封体，这种设计能够增加引线框架1与部分ASIC芯片3以及塑封料的粘结力，使得注塑形成的预封体的可靠性更好。
其中，在注塑形成的预封体9具有腔体结构，此腔体的形成是在注塑形成预封体9时，选择合适的模具，在注塑过程中，使得模具上的嵌件与脱模膜在合模过程中紧密结合，注塑后形成带腔体的预封体9。
其中，MEMS芯片7通过硅胶8固定在预封体9的腔体的底部；并且MEMS芯片7通过第二金线10与ASIC芯片3相连接，其中，在MEMS芯片7与所述ASIC芯片3上分别设置有焊盘，第二金线10通过焊盘分别与MEMS芯片7与ASIC芯片3相连接。
其中，在设置有MEMS芯片7的腔体设置灌封胶，并且灌封胶采用A/B型硅胶。在对腔体进行灌封时，采用分布式灌封方式对腔体进行灌封，依次沿着腔体边缘、MEMS芯7片的表面、未注塑的ASIC芯片3的表面、以及第二金线10与ASIC芯片3、MEMS芯片7相连接的位置进行灌胶，从而能够保护ASIC芯片3和MEMS芯片7的表面，以及第二金线10与ASIC芯片3、MEMS芯片7相连接的焊盘位置。其中，分布式灌胶能够在均匀灌胶，并且在灌胶的过程中没有气泡，形成的封装结构的稳定性高，在本发明的实施例中，为了在点胶时均匀无气泡，采用压电陶瓷阀精确控制点胶的胶量，从而使得形成的封装结构的稳定性更高。
此外，在本发明的实施例中，在预封体9上方设置有金属壳5，金属壳5与预封体9形成封装结构，此封装结构采用预塑封的方式形成具有腔体的预封体，这种设计使得ASIC芯片、引线框架与塑封料的粘性加强，以及通过在腔体设置灌封胶，保护ASIC芯片和MEMS芯片的表面，以及金线与ASIC芯片、MEMS芯片相连接的位置，封装结构稳定性更高，满足汽车电子传感器MEMS封装结构可靠性的要求。
上述为MEMS封装结构，与上述封装结构相对应，本发明还提供一种MEMS封装结构的封装方法，图2示出了根据本发明实施例的MEMS封装结构的封装方法流程。
如图2所示，本发明提供的MEMS封装结构的封装方法，包括如下步骤：
S210：将ASIC芯片设置在引线框架上，并通过金线将所述ASIC芯片与所述引线框架连接；
S220：将部分所述ASIC芯片、所述引线框架、以及连接所述ASIC芯片与所述引线框架的金线注塑形成具有腔体的预封体；
S230：将MEMS芯片设置在所述预封体的腔体内，通过金线将所述MEMS芯片与未注塑的所述ASIC芯片连接；
S240：采用分步打点灌胶的方式对设置有MEMS芯片的所述预封体的腔体进行灌胶，其中，采用压电陶瓷阀控制胶量。
其中，在步骤S210中，采用预塑封的方式先将ASIC芯片、引线框架注塑形成具有腔体的预封体，这种设计能够增加引线框架1与部分ASIC芯片3以及塑封料的粘结力，使得注塑形成的预封体的可靠性更好。
在步骤S250中，在采用分步打点灌胶的方式对设置有MEMS芯片的所述预封体的腔体进行灌胶的过程中，依次沿着所述腔体边缘、所述MEMS芯片的表面、未注塑的所述ASIC芯片的表面、以及所述金线与所述ASIC芯片、所述MEMS芯片相连接的位置进行灌胶。
在本发明的实施例中，分布式灌胶能够在均匀灌胶，并且在灌胶的过程中没有气泡，形成的封装结构的稳定性高，采用压电陶瓷阀精确控制点胶的胶量，在点胶时均匀无气泡，从而使得形成的封装结构的稳定性更高。
从上面的技术方案可知，本发明提供的MEMS封装结构及其封装方法，通过采用预塑封的方式先将ASIC芯片、引线框架注塑形成具有腔体的预封体，这种设计使得ASIC芯片、引线框架与塑封料的粘性加强；然后将MEMS芯片设置在预封体的腔体内，然后通过分步打点灌封的方式对设置有MEMS芯片的预封体的腔体进行灌胶，其中，采用压电陶瓷点胶阀控制点胶量；这种分步灌封和压电陶瓷点胶阀，在打点灌胶时均匀无气泡，最后制作成的封装结构稳定性更高，满足汽车电子传感器MEMS封装结构可靠性的要求。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的MEMS封装结构及其封装方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的MEMS封装结构及其封装方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (10)
1.一种MEMS封装结构，其特征在于，包括引线框架、设置在所述引线框架上的ASIC芯片，其中，
所述引线框架与部分所述ASIC芯片注塑形成具有腔体的预封体；
在所述预封体的腔体的底部设置有MEMS芯片，其中，所述MEMS芯片通过金线与所述ASIC芯片未注塑的部分相连接；
在所述预封体的腔体内设置有包裹所述ASIC芯片和所述MEMS芯片的灌封胶，其中，
所述灌封胶，用于保护所述ASIC芯片和所述MEMS芯片的表面，以及所述金线与所述ASIC芯片、所述MEMS芯片相连接的位置。
2.如权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，
所述引线框架采用微纳米预处理引线框架。
3.如权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，
所述ASIC芯片通过胶膜固定在所述引线框架上。
4.如权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，
所述ASIC芯片通过金线与所述引线框架连接，并且，所述ASIC芯片与所述引线框架相连接的金线注塑在所述预封体内。
5.如权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，
所述MEMS芯片通过硅胶固定在所述预封体的腔体的底部。
6.如权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，
在所述MEMS芯片与所述ASIC芯片上分别设置有焊盘，所述金线通过所述焊盘分别所述MEMS芯片、所述ASIC芯片相连接。
7.如权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，
通过分布式灌胶的方式向所述腔体灌灌封胶，并且采用压电陶瓷阀控制胶量，其中，所述灌封胶采用A/B型硅胶。
8.如权利要求1所述的MEMS封装结构，其特征在于，
在所述预封体上方设置有金属壳，所述金属壳与所述预封体形成封装结构。
9.一种MEMS封装结构的封装方法，包括如下步骤：
将ASIC芯片设置在引线框架上，并通过金线将所述ASIC芯片与所述引线框架连接；
将部分所述ASIC芯片、所述引线框架、以及连接所述ASIC芯片与所述引线框架的金线注塑形成具有腔体的预封体；
将MEMS芯片设置在所述预封体的腔体内，通过金线将所述MEMS芯片与未注塑的所述ASIC芯片连接；
采用分步打点灌胶的方式对设置有MEMS芯片的所述预封体的腔体进行灌胶，其中，采用压电陶瓷阀控制胶量。
10.如权利要求9所述的MEMS封装结构的封装方法，其特征在于，
在采用分步打点灌胶的方式对设置有MEMS芯片的所述预封体的腔体进行灌胶的过程中，
依次沿着所述腔体边缘、所述MEMS芯片的表面、未注塑的所述ASIC芯片的表面、以及所述金线与所述ASIC芯片、所述MEMS芯片相连接的位置进行灌胶。
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