TW536522B - Hermetic MEMS package with interlocking layers - Google Patents

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TW536522B TW091100061A TW91100061A TW536522B TW 536522 B TW536522 B TW 536522B TW 091100061 A TW091100061 A TW 091100061A TW 91100061 A TW91100061 A TW 91100061A TW 536522 B TW536522 B TW 536522B
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TW091100061A
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Richard Linn Simmons
Dean Wendell Johnson
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3M Innovative Properties Co
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    • B81B7/0032Packages or encapsulation
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Description

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發明背景 1.發明範樣 本發明大致關於電子構件之互連 ,》f 丁偁什t立逑特別是微型電子機械 糸統(MEMS)之互連。更特定t之,士处 更将疋。之,本發明係關於製造 MEMS裝置封裝件之方法,製造 衣 」衣什之目的係為MEMS裝 置提供外部電連接(例如連接至印刷電路板之引線)。
L相關括藝之說曰I :代電子裝置日益複雜,致使其不同構件互連之困難度 亦隨之提高。舉例而言,微處理器及積體電路⑽之實體大 小持續縮小,但設於該種晶片上之引線數卻因功能:擴充 而不斷i曰加。晶片縮小後,晶片引線與外部裝置或引線(例 如一印刷電路板(PCB)上之裝置或引線)間之連接便產生問 目前最新技藝中之IC晶片可小至平方公分,但卻具 有多達100條以上之電路引線。目前外引線之基本互連間距 約為100至150微米,且預期將縮至更小(例如間距為5〇微米) 。為降低組裝成本,構件通常均以半自動或自動方式插於 PCB上。但放置晶片時之些微誤差即可導致連接錯誤,因 而產生無作用之單元,且往往會損害晶片内之敏感電路。 對多晶片模組(MCM)而言,上述問題將更形複雜。 刖人曾提出多種可協助吾人放置電子裝置之互連封裝件 。一半導體裝置之封裝件基本上可滿足三種功能:第一, 可為石夕晶片提供環境及實體保護;第二,可方便吾人取用 及操縱晶片;第三,可將晶片電連接至裝有該晶片之系統 -5· 本紙張尺度適用中a a家標準(CNS) A4規格(21() χ 297公董) - 536522 A7
。封裝件it常均焊接至其電路板上,俾將封裝件實體連接 及電連接至電路板。亦可採用他種互連方式,例如設置光 學或流體開口。 若欲將ic封裝件電連接及實體連接至其印刷電路板,有 亦可知用另-層級之封裝方^,亦即利用插座之形式。 1C封裝件所使用之插座通常均裝有可焊接至電路板之插腳 。亦可採用壓力接觸件,亦即利用螺絲、彈簧、或他種安 裝用硬體將插座壓於電路板±。在使用壓力接觸件之構造 中,壓力接解件須具有足夠之順服性或配合度,以彌補電 路板及/或1C封裝件安裝表面上之不平處。 美國專利第5,413,489號即揭示一可作示範之1(:封裝件 。在該設計中,一積體電路晶粒係安裝於一多層陶瓷載 體(或稱散熱片)之上表面。該晶粒係以傳統之焊錫凸塊覆 晶(C4)法連接至作為基板之散熱片。吾人亦可利用打線 接合法、捲帶自動接合法(TAB)、或以彈性互連裝置進行 互連。該散熱片係一多層陶瓷載體,各層間則以通道相 連。該散熱片之底面具有以陣列形式排列之接觸件。一 附著於散熱片之外殼或上蓋可包圍及保護晶粒。吾人可 將該散熱片置於一模製塑膠插座遮罩中,再將該散熱片 及遮罩安裝於一插座基座上。該基座具有可插入電路板 上對應孔洞之柱。 有關封裝及電互連之類似考慮因素亦適用於微型電子機 械系統(MEMS)。在微小化作業之範疇中,不僅只有電子裝 置縮小,機械結構亦然。MEMS裝置係極小之系統,製造該 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂
k 536522 A7 ---------B7 五、發明説明(3一) --- 種系統之技術十分類似製造積體電路之技術,但mems裝置 與其=遭環境互動之方式則多於傳㈣。基本上’ m纖裝 置之實體結構或機構係位於一上表面,且該等結構或機構 可與環境產生吾人所需之互動,例如機械、光學、或磁力 互動。 ME崎置可包括極小之電子機械構件(例如開關、鏡面 、電容器、加速度計、感應器、電容感測器、及引動器), 其可結合傳統機械及固態裝置中之許多最佳態樣。絍⑽裝 置可以單塊方式與積體電路整合,同時大幅改善整彳固固態 裝置之插入損耗及電隔離效果。基本上,MEMS裝置係固定 於基板且懸吊於基板上S,使MEMS裝置得以移動。舉例而 言,開關可啟、閉,可變電容器可接受修整或調諧,引動 器可來回移動,加速度計則可產生撓曲。通常該等裝置可 執行夕種功能,或可同時接收兩個以上之訊號。舉例而言 ,吾人可利用低頻訊號啟、閉MEMS開關,並修整或調諧一 正在傳輸高頻AC訊號之可變電容器。機械引動器一方面可 發揮引動器之功能,一方面則可對一低頻訊號所產生之靜 電力作出反應。加速度計一方面可因加速度力而撓曲,一 方面則可調節一 AC訊號。MEMS裝置之一例係美國專利第 5,969,259號所揭示之微機電流體感測器。在該設計中,一 雙排直插(DIP)型1C封裝件為與裝置内之感測器形成流體連 通’另增設側向開口。 . · MEMS裝置内之結構若考慮其微小尺寸則往往顯得十分. 堅固’但在傳統1C封裝系統之巨觀世界中則又極為脆弱。 本纸張尺度適财a s家鮮(⑽)鐵格(靠297公着) 五、發明説明( 4 ) 該種裝置尚有可能產生其他問題,例如由靜電及表面張力 所引發之吸引力。顯微尺度之污染將使該等問題更加惡化 ,-旦引發與靜電或表面張力有關之有害吸引力,裝置便 將故障。 ’‘ 製造懸吊式MEMS裝置之技術包括表面微加王技術、經 修改後之表面微加工技術、及正面絕緣物上矽(s〇”技術… 等。表面微加工技術係以標準之沉積及圖型形成技術在一 土板上累積出MEMS裝置。吾人亦可利用沉積及圖型形成 技術在-基板之表面累積出—裝置。%聰裝置在製造完成 後’裝置中具有功能之機構通常仍埋在一保護性氧化.物材 料中,該保護性氧化物材料在|,前端”製程結束時依然存在 。人可在使用、或疋整封裝前之—適當時刻為Μ驗^裝置 脫模。將包覆構件之材料钱去(或以其他方式去除)之過程 通常稱為,,脫模”㈣easing)。—般之作法係先將半導體晶圓 切副成獨立晶粒,再為晶粒"脫模”,如此一來便可降低來 自切割作業之微粒污染MEMS機構之可能性。晶粒請⑽ 代工礙出貨時’通常亦處於未”脫模"狀態。若_s晶粒在 出貨時仍包覆於其保護性氧化物材料中(並由代工薇之客戶 為裝置"脫模”)’將有助於減少裝置在出貨及操作過程 受之污染。 利用一"脫模"層保護脆弱2MEMS構件固然十分理想, 但此-作法將在"後端"製程中為執行該製程之最終製:者 /組裝者帶來其他問題。由於赃崎置在”脫模,·前無法完 全(亦即以氣密之方式)密封,故仍有可能在安裝過程中受 X 297公釐) 本紙張尺度適财國®家標準(CNS) A4規格(210 536522 五、發明説明(5 ) 到染或4貝害。因此,异士不At ^日日 ^ 破好此發明一種用於操縱MEMS晶 粒及執行”脫模”作業之改良方法9該方法所使用之封裝方 式若能將MEMS晶粒以具有成本及空間效益之方式連接至 外部電訊號/電子訊號、並使_3機構所在之孔穴保持氣 密則更佳。 發明概述 因此,本發明之—目的係為提供一種可將概型電子機械 系統(MEMS)裝置與外部電路互連之改良方法。 本毛月之另目的係為提供該種方法,並使其有助於 MEMS晶粒之後端”脫模”作業。 本發明之另-目的係為則⑽裝置提供一種氣密式封裝 件。 -種製造電子裝置封裝件之方法即可達成上述目的,該 方法大致包括下列步冑:將一電子裝置晶粒附.著於一載體 ,藉以形成-晶粒/載體次總成,其t該載體至少具有一個 機械式之聯鎖用細部構造;將一柔性電路置於一基板上, 藉以形成互連-人總成,其中該基板至少具有一個機械式 之聯鎖用細部構造,其可與該載體之聯鎖用細部構造合作 丄及㈣該等聯鎖用之細部構造’將該晶粒/載體次總成附 者於該互連次總成’藉以形成一電子裝置封裝件。在一具 體實例中,該柔性電路係置於該基板之一第一面,該晶粒/ 載體次總成則附著於該基板之一第二面。但在一替代具體 實例中’該基板係置於該柔性電路之一第一面·該晶粒/載 體次總成則附著於該柔性電路之一第二面。該柔性電路及 财 @ s 家標準(CNS) A4“(2lG χ 撕公董)- -9- 536522
該基板各自具有一内部切除區,該電子裝置晶粒即置於該 柔性電路及該基板之内部切除區内:。特別適合利用本發明 進行封裝之電子裝置晶粒係一微型電子機械系統 置晶粒。該MEMS晶粒具有一第一表面及一第二表面,前者 支撑或夕個MEMS構件,後者則附著於該載體。該第一 表面尚具冑4呆濩塗層’其I蓋於該一或多個嫩则構件上 口人可利用5亥載體支撐該MEMS晶粒,同時去除該MEMS =第-表面上之保護塗層。本發明之另一優點在於可以 乳始、方式密封該電子裝置晶粒。密封時係利用_外覆模塑 體包圍該電子裝置封裝件之一部分,或將一遮罩附著於該 電子裝置封裝件,使其覆蓋於該電子裝置晶粒上。 在參閱以下之詳細文字說明後即可明瞭本發明之上述及 其螂目的、特色、及優點。 圖式簡單說明 本發明自認特有之新穎特色可參見後附申請專利範圍之 况明。但在參閱以下一示範用具體實例之詳細說明及附圖 後,應可對本發明本身、其較佳使用模式、及本發明之其 他目的及優點有更清楚之認識。圖式中: 圖1係一包括局部剖面之立體圖式,顯示一具有本發明 之構造之微型電子機械系統(MEMS)裝置封裝件之一具體 實例; ~ 圖2係一立體圖式,顯示MEMS晶粒與載體之附著方式, 該兩者均為圖1中MEMS封裝件之一部分; 圖3係圖2中晶粒/載體次總成在去除晶粒保護塗層後之立 -10-
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體圖式; 圖4係立體圖式,顯示如何利用一插_
柔性電路’該柔性電路將併人圖kMEMs封裝^中H 圖5係一立體圖式,顯示圖4十之柔性電路如何利 腳板裝置具附著於一焊接墊嵌入物; 插 圖6係一立體圖式’顯示-載體嵌入物如何附著於圖5中 之柔性電路次總成,並使該柔性電路之内引線部分產生样 曲; 70 圖7係一立體圖式,顯示一遮罩嵌入物如何附著於圖6中 之柔性電路次總成,並使該柔性電路之内引線部分重回水 平狀態; β 圖8係圖7中之互連次總成於完成後之立體圖式,其中之 插腳板裝置具則已移除; 圖9係一立體圖式,顯示圖8之互連次總成如何附著於圖3 之MEMS次總成; 圖10係MEMS次總成與互連次總成在内引線接合後之立 體圖式; 圖11係一六形模具之剖面圖,該模具可為結合後之 MEMS與互連次總成進行外覆模塑作業,並藉以增設一封裝 件遮罩; 圖12係圖1 1所示模塑作業所產生之外覆模塑memS封裝 件在加裝焊錫球後之剖面圖; 圖1 3係一剖面圖,顯示一具有本發明之構造之MEMS封 裝件之一替代具體實例; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 536522 A7 B7 五、發明説明(8 ) --- 圖丨4係一側視圖,顯示圖13tMEMS封裝件之下封裝件 孔八如何附著於晶粒/載體次總成丨 、 圖15係一剖面圖,顯示圖13中MEMS封裝件之上封裝件 孔穴及遮罩如何附著於封裝伴之下半部; 乂 圖16係一剖面圖,顯示圖13tMEMS封裝件之替代細部 設計; 圖Π係一剖面圖,顯示本發明另一具體實例所作之變化 ,亦即”孔穴朝上”之設計; 圖18係一立體圖式,顯示圖17中MEMS晶粒與載體之附 者方式,及隨後去除晶粒上一保護性覆蓋物之情形;
圖19係一分解立體圖式,顯示圖17中mem^^铲 鎖層; 、 P 圖20係圖18中之晶粒/載體次總成與圖”中之柔性電路次 總成相互結合且完成内引線接合作業後之立體圖式;、人 圖21係圖20中之完整封裝件在完成外覆模塑作業並加襄 焊錫球後之立體圖式; 、 圖22係一剖面圖,顯示本發明另一具體實例所作之變化 ,亦即”孔穴朝下,,之設計; 圖23係一立體圖式,顯示圖22中%£%8晶粒與載體之附 著方式,及隨後去除晶粒上一保護性覆蓋物之情形; 圖24係刀解立體圖式,顯示圖22中MEM S封裝件之聯 鎖層; % 圖25係圖23中之晶粒/載體次總成與圖24中之柔性電路文 總成相互結合且完成内引線接合作業後之立體圖式,·及 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210X 297公釐) 536522 A7 B7 五、發明説明(9 ) 圖26係圖25中之完整封裝件在完成外覆模塑作業並加裝 丈干锡球後之立體圖式。 丞具體實例之說明 現請參見圖式,特別是圖丨,圖中顯示一具有本發明之構 造且已完成封裝之MEMS裝置之一具體實例10。MEMS封裝 件10大致包括一 MEMS晶粒12、一載體14、一載體嵌入物16 、一球栅陣列焊接墊1 8、一柔性電路基板2〇、一焊接墊嵌 入物22、一遮罩嵌入物24、及一外圍體26。MEMS封裝件1〇 亦包括一遮罩’雖然該遮罩最好透明,但圖式中為顯示封 裝件之其他元件,並未顯示該遮罩。該遮罩係固定於一形 成於焊接墊嵌入物22與外圍體26間之溝槽28中。 製造封裝件10之較佳方法如圖2至圖12所示。該方法之起 始步驟係為MEMS晶粒12進行預處理,如圖2及圖3所示。由 於MEMS機構仍包覆在其保護性氧化物中(亦即未,,脫模,,), 吾人可利用一標準之晶粒附著機將MEMS晶粒12放置於載體 14上。;f示準之晶粒附著作業係利用一運用真空原理之末端 執行器(細真空管)拾起晶粒,再將晶粒置於一引線框架晶粒 墊上、或放入一封裝體中。對大部分之MEMS裝置而言,若 令細真空管直接與之接觸,MEMS裝置極有可能因而受損。 但在此方法中,保護性氧化物仍可保護MEMS裝置,使其不 受傳統晶粒附著作業之傷害。 MEMS晶粒12係以傳統黏著劑30(例如未填充之環氧樹脂) 附著於載體14,因而形成一MEMS次總成32。載體μ在製造 封裝件1 0之初始階段係用於承載MEMS次總成32,使吾人不 -13-
536522 A7 _____ B7 五、發明説明(1〇 ) 需直接夾取MEMS次總成12。載體Μ亦將包裹在最終之封裝 件中。MEMS載體14具有切成斜角 <邊緣,其主要功能有二 •第一 ’在作業之初始階段,載體邊緣之細部設計可提供 一易於抓取之機械式細部構造,方便吾人取用及操縱;第 一 ’在元成最終封裝件之模塑體後’載體邊緣之細部構造 可將ME MS載體14鎖於定位。若不切成斜角,亦可在載體周 邊切割出一溝槽。 MEMS次總成3 2之下一道處理步驟係去除晶粒1 2上之保 護性氧化物層。若欲執行此一步驟,舉例而言,吾人可 失取MEMS載體14’並將晶粒12浸入一工業用酸液(氟氯 酸(HF))之浴池中。MEMS載體可以蒙納合金為材料,因 為蒙納合金對氟氫酸之抗独性極佳。在圖3所示之μ E M S 次總成3 2中,MEMS機構34及焊接點3 6均已,,脫模”。在該 示範用具體實例中,封裝件10係一具有40條引線之裝置 。引線數大於或小於此數之封裝件亦可輕易設計成具有 本發明所提出之系統’因為外引線之互連係採球栅陣列 (BGA)之互連方式。 在圖4中,一具有40條引線之柔性電路20正被放置於一插 腳板裝置具40上。插腳板裝置具40僅用於封裝件1〇之初始 組裝階段,且將在封裝件完成前移除。柔性電路20具有内 引線42,其排列方式係對準MEMS晶粒12之焊接點36。柔性 電路20包括一撓性電介質基板,設於其上且相互分離之薄 導體可將來自内引線區之訊號及電力傳輸至一電子封裝件 之外引線區。然後便可將焊接墊嵌入物22置於插腳板裝置 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 五、發明説明(η 具40之插腳44上,使其位於柔性電路2〇之頂面,如圖5所示 插腳板裝置具40之插腳44具有引導作用,可以機械方式 使焊接墊嵌入物22與柔性電路20相互對準。 載體嵌入物16將從柔性電路次總成46之底部裝入柔性電 路次總成46中,如圖6所示,作為MEMS次總成32併入封裝 件1 0時之最後對準用構件。載體嵌入物丨6之外周邊具有斜 坡狀之表面’載體嵌入物丨6即以此處接觸柔性電路2〇之内 引線區。在載體嵌入物16上設置斜坡狀表面之目的係為使 柔性電路20之對應部分向上折曲,使内引線42可到達μεμ§ 晶粒12上焊接點36所在之平面。載體嵌入物丨6之底緣亦具 有溝槽,可供最終封裝模料向内(亦即朝MEMS載體丨4周邊 之細部構造)流動,俾將MEMS載體14周邊之細部構造聯鎖 於最終之封裝件中。載體嵌入物16可自行導入焊接墊嵌入 物22中’並以機械方式卡入定位。 就柔性電路20所處之位置而言,將載體嵌入物16導入之 動作將使内引線向上撓曲並形成一斜角。然後便可將遮罩 嵌入物24加入該次總成中,如圖7所示。遮罩嵌入物24之各 角均具有可與焊接墊嵌入物22聯鎖之細部設計,以固定遮 罩嵌入物24在封裝件中之位置。遮罩嵌入物24既可撓曲柔 性電路20之内引線部分,使其重回水平面,亦可作為,,模塑 作業中之壩體π,防止最終封裝模料向内流動並侵入mems 晶粒12頂面脆弱之Μ E M S機構3 4。遮罩嵌入物2 4之下表面亦 可具有溝槽,其大小則適可容納撓性電路之導體引線。若 欲達到封閉模具之效果,亦可將引線嵌入基板中,並使用 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 536522 五、發明説明(12 :底部為平面之遮罩嵌人物。在遮軍嵌人物24上設置溝槽 後,遮罩嵌入物24便可伸入内引線導體間之 壓模料流至脏灣構所在之區域(下文將參照圖η及圖Γ2 而力广兄明)。在一替代具體實例中,由於最终封裝件之桓 八甚低,模料根本不會穿過該等細小之内引線空間, 故載體寂入物之底面為平面(無溝槽)。遮罩嵌入物μ可自行 導入焊接墊嵌人物22中,並以機械方式卡入定位。 圖8顯示-完整之柔性電路次總成仏。此時,插腳板裝置 具40業已移除。柔性電路次總成46將與μεμ^總成η結合 ’形成-接近成品之封裝件10。圖9則顯示該兩完整次總成 如何接合。吾人可使柔性電路次總成料下移至一固定不動 之MEMS次總成32上,抑或㈣職次總成32上移並插入互 連次總成之底部。載體嵌入物16可使該兩次總成在三個向 度上均相互對準。載體嵌入物16亦將與mems載體Μ之部分 上表面重豎,使最終封裝模料流無法到達已完成之封裝件 中MEMS機構所在之區域。 此呀便可為該部分之封裝件進行柔性電路2〇之内引線與 MEMS晶粒12上之焊接點36之連接作業。吾人可以多種方式 連接内引線,包括打線接合法、或以捲帶自動接合法接合 内引線。若使用捲帶自動接合技術,撓性電路之内引線需 以懸臂方式突出於撓性電路基板之邊緣,並置於MEMS晶粒 上所設焊錫凸塊之上方。然後便可利用成組熱壓合法、或 單點式熱超音波内引線接合法…等接合技術,將内引線接 合至晶粒上之焊錫凸塊。在將柔性電路2〇之内引線42連接 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂 536522 五、發明説明(η ) 至則順粒12上之焊接點36後,封裝件10便完成組裝,如 圖1 〇所示。
封裝件Π)可在組裝完成後進行_封裝件模塑料。 可以多種技術製造最終封裝件之模塑體,特別是轉移” 技術或射出成型技術、或其他模塑或封包法,需視最故封 裝件之外覆模塑體所用材料之特性而定。圖u係一模穴之 簡化圖’吾人可利用該模穴’以射出成型法製造最終之封 裝件體(圖中並未顯示可供模料進出之開口)。若以液晶聚人 體(LCP)為材料,則遮罩嵌入物24之底部可不設溝槽。D 圖11中所有未畫斜線之空白區域(位於MEMS晶粒正上方 之區域除外)均將充滿最終封裝材料。圖12則為經外覆模塑 之封裝件之剖面圖。封裝件中各嵌入物之設計均有助於最 終封裝模料流入吾人選定之有利位置,俾將封裝件固定成 一一體式單元。該等嵌入物亦可防止最終封裝材料流入 MEMS晶粒頂面之MEMS裝置區。圖12亦顯示焊錫球48如何 以球橋陣列之方式加裝於封裝件。 最終封裝件之遮罩可具有多種特性:可透明或不透明、 可具有金屬性或具有彈性、或具有可供光纖電纜或毛細管 進入MEMS裝置區之開口。 圖13係一具有本發明之構造之替代mEms封裝件50之剖 面圖。MEMS封裝件50之設計一如前述之設計,包括一 MEMS晶粒52及一載體54,後者係用於該封裝件之初始製造 階段,且亦將包裹在最終之封裝件中。載體54周邊呈階梯 狀之邊緣同樣可在作業之初始階段提供一易於抓取之機械 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) -17- 五、發明説明(14 ) 式細4構xe ’方便吾人取用及操縱。當該載體接合於可與 其相配之封裝件孔穴後,載體周邊之階梯狀邊緣亦可將載 .體鎖於定位,下文將有所說明。 MEMS晶粒52可以前述方式、脫模",載體洲可在”脫模" 過輊中方便。人操縱赃⑽晶粒。在完成,,脫模”步驟後,封 裝件〜成將進人圖14所示之步驟,亦即將mems次總成 57(MEMS晶粒52及載體54)玫入一下封裝件孔穴%中^後 必須先70成封裝件之上半部,如圖ι $所示。在此階段需執 行三種作業,組裝者對於執行下列作業之順序可有多種選 擇。可先進行打線接合作業,再安置封裝件上部之構件;. 抑/或須等到遮罩即將以密封方式安裝於封裝件總成時,才 進订打線接合作業。可同時安置及密封一上封袭件孔穴Μ 及-遮罩60,抑或先進行上封裝件孔穴^安置及密封, 再處理遮罩60。或許亦可在MEMS裝置正上方之孔穴區内封 入一”吸氣劑%吾人可在封裝件5〇進行最終之密封作業前 ’先為封裝件排氣(例如在一真空烘烤爐内進行),並注入 當之鈍氣。 件%在料上之變化包括與上述不同、㈣可在,,脫 旲:、令方便吾人操縱MEMS晶粒之MEMS载體輪五 人亦可利用-單件式遮罩完成封裝件之上半部,並以㈣ 代上封裝件孔穴58。該等構造如圖16所示。 ,以下將參照7至圖26 ’說明本發明之另外兩種具體實 :。圖17係一剖面圖’顯示該種封裝件替代構造所作之變 化’亦即〃孔穴朝上”之設計。封裝件7〇包括許多與前述構 又適用家標準(CNS) A4規格(210X297公着) 18- 536522 A7 B7 五、發明説明(15 ) 件類似之構件,包括一MEMS晶粒72、一載體74、一遮罩76 、一柔性電路78、一加強件80、及,.一外覆模塑體82。 圖18顯示MEMS晶粒72如何附著於載體74,及其後之”脫 模”作業。載體74同樣具有可強化其功能之機械式細部構造 。在圖1 9中,晶粒表面已加設氣密式遮罩76。吾人可利用 玻璃燒結接合法、共晶金接合法、或陽極接合法· ··等 技術,將該氣密式上蓋接合於MEMS晶粒之表面。在MEMS 機構與其互連焊接點間最好設有一用於接合之周邊。 圖19顯示組裝封裝件70之下一步驟,亦即將柔性電路78 之基板附著於加強件80。柔性電路78之基板可以熱疊合之 方式、或以黏著劑接合。至於加強件80及柔性電路78附著 於MEMS載體74之方式則係利用加強件及MEMS載體上所設 之聯鎖用構造。 在將撓性電路次總成及MEMS次總成組裝成一單一單元 後便可進行内引線之接合作業,如圖20所示。在此封裝件 70之實例中,MEMS晶粒上之輸入/輸出焊接點係以打線接 合法連接至撓性電路之引線。一替代作法係在MEMS晶粒之 焊接點上增設焊錫凸塊,並令撓性電路之引線以懸臂方式 突出於該等焊錫凸塊之上方,再將兩者接合。圖21所示之 完整封裝件則已加裝外覆模塑體82及焊錫球84。 圖22至圖26顯示上述構造之一”孔穴朝下”式變體。就該 種構造而言,MEMS載體在最終組裝件中係位於封裝件之頂 面,如圖22所示。圖23則顯示MEMS晶粒如何附著於其載體. ,及其後之”脫模”作業。載體在圖中之聯鎖用細部構造係 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 536522 A7
一替代設計。 圖24顯示撓性電路之基板如何 、 π考於加強件,並卩付荖之 方式雖與圖1 9類似,但在圖24中,且右神 八, 加強件係置於MEMS次總成與柔性電路之間,圖丨&所示之方 式則將柔性電路置於MEMS次總成與具有妒 、负%鎖用細部構造之 加強件之間。加強件及柔性電路可湘加強件及細奶載體 上所設之聯鎖用構造附著於MEMS載體。㈣線同樣係以打 線接合法接合,如圖25所示。圖26所示之完整封裝件則已 加裝外覆模塑體及焊錫球。 ' 以上有關本發明之說明雖以特定具體實例為參考對象, 但吾人不應將該說明視為具有限制性。熟習此項技藝之人 士在參閱本發明之說明後,顯然可以多種方式修改本文所 揭示之具體實例,或提出本發明之替代具體實例。因此, 該等修改可能並未脫離本發明之精神與範圍,本發明、, 神與範圍係由後附之申請專利範圍加以界定。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2忉x 297公釐)

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 「'申請專利範^ " ^---- Κ 一種電子裝置封裝件,包括: 一載體,其至少具有一個機械式之聯鎖用細部構造; 一電子裝置晶粒,其附著該載體上,其中該電子裝置 晶粒係一微型電子機械系統(1^£1^8)裝置晶粒,其具有一 第一表面及-第二表面,前者可支撐一或多個Μ·· 件,後者則附著於該載體,該第一表面原本具有一保護 塗層,其覆蓋於該一或多個MEMS構件上,但該保護塗 層業經去除; 一基板,其至少具有一個機械式之聯鎮用細部構造, 其可與該載體之聯鎖用細部構造合作;及 木性電路,其位於該基板上,其中該載體附著於該 基板之方式係利用該等聯鎖用細部構造。 2·如申請專利範圍第1項之電子裝置封裝件,其中: 該柔性電路係位於該基板之一第一面,且 、 該載體係附著於該基板之一第二面。 3.如申請專利範圍第1項之電子裝置封裝件,其中: 該柔性電路及該基板各自具有一内部切除區,且 違電子裝置晶粒即位於該柔性電路及該基板之内部切 除區内。 如申请專利範圍第1項之電子裝置封裝件,其中該電子裝 置晶粒係永久接合於該載體。 如申睛專利範圍第1項之電子裝置封裝件,尚包括一構件 ,其可以氣密方式密封該電子裝置晶粒。 如申凊專利範圍第5項之電子裝置封裝件,其中該密封構
    裝 春 4. 5. 6. -21 -
    536522 8 8 8 8 A B c D 六、申請專利範圍 件包括一外覆模塑體,其至少可包圍該載體、基板、及 柔性電路之一部分。 7.如申請專利範圍第1項之電子裝置封裝件,其中該密封構 件包括一遮罩,其覆蓋於該電子裝置晶粒上。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110291434A (zh) * 2016-09-12 2019-09-27 麦斯卓微有限公司 Mems致动系统和方法

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW504815B (en) * 2001-11-16 2002-10-01 Advanced Semiconductor Eng Packaging mold device with ESD protection
US6781239B1 (en) * 2001-12-05 2004-08-24 National Semiconductor Corporation Integrated circuit and method of forming the integrated circuit having a die with high Q inductors and capacitors attached to a die with a circuit as a flip chip
US6639313B1 (en) * 2002-03-20 2003-10-28 Analog Devices, Inc. Hermetic seals for large optical packages and the like
JP4020120B2 (ja) * 2002-07-31 2007-12-12 松下電工株式会社 マイクロリレー
US7402897B2 (en) * 2002-08-08 2008-07-22 Elm Technology Corporation Vertical system integration
US7274094B2 (en) * 2002-08-28 2007-09-25 Micron Technology, Inc. Leadless packaging for image sensor devices
US6885107B2 (en) * 2002-08-29 2005-04-26 Micron Technology, Inc. Flip-chip image sensor packages and methods of fabrication
US6890452B2 (en) * 2002-11-08 2005-05-10 3M Innovative Properties Company Fluorinated surfactants for aqueous acid etch solutions
US7169323B2 (en) * 2002-11-08 2007-01-30 3M Innovative Properties Company Fluorinated surfactants for buffered acid etch solutions
US6914323B2 (en) * 2003-03-20 2005-07-05 Honeywell International Inc. Methods and apparatus for attaching getters to MEMS device housings
US6987304B2 (en) * 2003-05-07 2006-01-17 Honeywell International Inc. Methods and apparatus for particle reduction in MEMS devices
US6946728B2 (en) * 2004-02-19 2005-09-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and methods for hermetic sealing of post media-filled MEMS package
US8229184B2 (en) 2004-04-16 2012-07-24 Validity Sensors, Inc. Method and algorithm for accurate finger motion tracking
US8175345B2 (en) 2004-04-16 2012-05-08 Validity Sensors, Inc. Unitized ergonomic two-dimensional fingerprint motion tracking device and method
US8447077B2 (en) 2006-09-11 2013-05-21 Validity Sensors, Inc. Method and apparatus for fingerprint motion tracking using an in-line array
US8358815B2 (en) 2004-04-16 2013-01-22 Validity Sensors, Inc. Method and apparatus for two-dimensional finger motion tracking and control
US8131026B2 (en) 2004-04-16 2012-03-06 Validity Sensors, Inc. Method and apparatus for fingerprint image reconstruction
US20050253283A1 (en) * 2004-05-13 2005-11-17 Dcamp Jon B Getter deposition for vacuum packaging
EP1800243B1 (en) * 2004-10-04 2010-08-11 Validity Sensors, Inc. Fingerprint sensing assemblies comprising a substrate
US7642628B2 (en) * 2005-01-11 2010-01-05 Rosemount Inc. MEMS packaging with improved reaction to temperature changes
US7897503B2 (en) * 2005-05-12 2011-03-01 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Infinitely stackable interconnect device and method
US7457033B2 (en) * 2005-05-27 2008-11-25 The Regents Of The University Of California MEMS tunable vertical-cavity semiconductor optical amplifier
US20070045795A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Mcbean Ronald V MEMS package and method of forming the same
CA2626526C (en) * 2005-10-18 2013-03-19 Authentec, Inc. Finger sensor including flexible circuit and associated methods
US20070114643A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Honeywell International Inc. Mems flip-chip packaging
US7491567B2 (en) * 2005-11-22 2009-02-17 Honeywell International Inc. MEMS device packaging methods
US8107212B2 (en) 2007-04-30 2012-01-31 Validity Sensors, Inc. Apparatus and method for protecting fingerprint sensing circuitry from electrostatic discharge
US8204281B2 (en) 2007-12-14 2012-06-19 Validity Sensors, Inc. System and method to remove artifacts from fingerprint sensor scans
US8276816B2 (en) 2007-12-14 2012-10-02 Validity Sensors, Inc. Smart card system with ergonomic fingerprint sensor and method of using
US8116540B2 (en) 2008-04-04 2012-02-14 Validity Sensors, Inc. Apparatus and method for reducing noise in fingerprint sensing circuits
WO2010036445A1 (en) 2008-07-22 2010-04-01 Validity Sensors, Inc. System, device and method for securing a device component
US8391568B2 (en) 2008-11-10 2013-03-05 Validity Sensors, Inc. System and method for improved scanning of fingerprint edges
US8278946B2 (en) 2009-01-15 2012-10-02 Validity Sensors, Inc. Apparatus and method for detecting finger activity on a fingerprint sensor
US8600122B2 (en) 2009-01-15 2013-12-03 Validity Sensors, Inc. Apparatus and method for culling substantially redundant data in fingerprint sensing circuits
US8374407B2 (en) 2009-01-28 2013-02-12 Validity Sensors, Inc. Live finger detection
CN101692441B (zh) * 2009-04-16 2012-04-11 旭丽电子(广州)有限公司 一种印刷电路板封装结构
US9400911B2 (en) 2009-10-30 2016-07-26 Synaptics Incorporated Fingerprint sensor and integratable electronic display
US9274553B2 (en) 2009-10-30 2016-03-01 Synaptics Incorporated Fingerprint sensor and integratable electronic display
US9336428B2 (en) 2009-10-30 2016-05-10 Synaptics Incorporated Integrated fingerprint sensor and display
US8791792B2 (en) 2010-01-15 2014-07-29 Idex Asa Electronic imager using an impedance sensor grid array mounted on or about a switch and method of making
US8866347B2 (en) 2010-01-15 2014-10-21 Idex Asa Biometric image sensing
US8421890B2 (en) 2010-01-15 2013-04-16 Picofield Technologies, Inc. Electronic imager using an impedance sensor grid array and method of making
US9666635B2 (en) 2010-02-19 2017-05-30 Synaptics Incorporated Fingerprint sensing circuit
US8716613B2 (en) 2010-03-02 2014-05-06 Synaptics Incoporated Apparatus and method for electrostatic discharge protection
US9001040B2 (en) 2010-06-02 2015-04-07 Synaptics Incorporated Integrated fingerprint sensor and navigation device
US8331096B2 (en) 2010-08-20 2012-12-11 Validity Sensors, Inc. Fingerprint acquisition expansion card apparatus
TWI455265B (zh) * 2010-11-01 2014-10-01 矽品精密工業股份有限公司 具微機電元件之封裝結構及其製法
US8538097B2 (en) 2011-01-26 2013-09-17 Validity Sensors, Inc. User input utilizing dual line scanner apparatus and method
US8594393B2 (en) 2011-01-26 2013-11-26 Validity Sensors System for and method of image reconstruction with dual line scanner using line counts
GB2489100A (en) 2011-03-16 2012-09-19 Validity Sensors Inc Wafer-level packaging for a fingerprint sensor
US10043052B2 (en) 2011-10-27 2018-08-07 Synaptics Incorporated Electronic device packages and methods
US9195877B2 (en) 2011-12-23 2015-11-24 Synaptics Incorporated Methods and devices for capacitive image sensing
US9785299B2 (en) 2012-01-03 2017-10-10 Synaptics Incorporated Structures and manufacturing methods for glass covered electronic devices
US9268991B2 (en) 2012-03-27 2016-02-23 Synaptics Incorporated Method of and system for enrolling and matching biometric data
US9137438B2 (en) 2012-03-27 2015-09-15 Synaptics Incorporated Biometric object sensor and method
US9251329B2 (en) 2012-03-27 2016-02-02 Synaptics Incorporated Button depress wakeup and wakeup strategy
US9600709B2 (en) 2012-03-28 2017-03-21 Synaptics Incorporated Methods and systems for enrolling biometric data
US9152838B2 (en) 2012-03-29 2015-10-06 Synaptics Incorporated Fingerprint sensor packagings and methods
CN109407862B (zh) 2012-04-10 2022-03-11 傲迪司威生物识别公司 生物计量感测
CN103681557B (zh) * 2012-09-11 2017-12-22 恩智浦美国有限公司 半导体器件及其组装方法
US9665762B2 (en) 2013-01-11 2017-05-30 Synaptics Incorporated Tiered wakeup strategy
US11407634B2 (en) 2016-09-12 2022-08-09 MEMS Drive (Nanjing) Co., Ltd. MEMS actuation systems and methods
US11261081B2 (en) 2016-09-12 2022-03-01 MEMS Drive (Nanjing) Co., Ltd. MEMS actuation systems and methods
EP4194757A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-14 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Operating device for an electrical domestic appliance and electrical domestic appliance

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5524423A (en) * 1978-08-10 1980-02-21 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor pressure sensor
US5479110A (en) * 1994-01-13 1995-12-26 Advanpro Corporation Printed flexible circuit terminations and method of manufacture
US5892417A (en) * 1996-12-27 1999-04-06 Motorola Inc. Saw device package and method
DE19929025A1 (de) * 1999-06-25 2000-12-28 Bosch Gmbh Robert Drucksensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110291434A (zh) * 2016-09-12 2019-09-27 麦斯卓微有限公司 Mems致动系统和方法
CN110291434B (zh) * 2016-09-12 2021-11-05 麦斯卓有限公司 Mems致动系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002055430A1 (en) 2002-07-18
US20020089044A1 (en) 2002-07-11

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