[实用新型]一种低应力MEMS传感器芯片封装的基板结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是MEMS 传感器器件的结构和制作方法技术领域，特别是涉及一种低应力MEMS传感器芯片封装的基板结构，材料和制造工艺。 

背景技术

微机电系统MEMS（Micro Electromechanic System）是在硅芯片上制作微小机械系统的传感器。很多MEMS传感器芯片上有微米量级的微小机械结构，例如电容式的加速度传感器，通过芯片上的微小悬臂梁变形感应外界的加速度变化。电阻式的压力传感器在硅空腔上有一个压阻片，空腔内外压力不同时，压阻片变形导致压阻片电阻率和它上面的惠斯通电桥输出电压的变化，通过输出电压信号的处理，得到压力的信息。MEMS芯片的微小结构变化除了随感应的环境因素变化外，也对芯片的应力变化非常敏感。 MEMS芯片使用过程中的一种主要应力是热应力，是由于芯片与周围封装材料的膨胀系数不同，在制造工艺和使用过程中的温度变化使芯片和封装材料的膨胀和收缩程度不同，芯片收到挤压或拉伸的应力。 

芯片的热应力来自于芯片和其它封装材料的热膨胀系数不同，特别是与基板和粘结材料的膨胀系数差别较大，是导致芯片应力增加的主要因素。芯片的膨胀系数是2.8ppm/⁰C 。模塑料一般是8 ppm/⁰C。基板中的BT树脂层，铜导电层和阻焊层的在平面方向的膨胀系数分别是15.2 ppm/⁰C，17.7 ppm/⁰C和50ppm/⁰C。粘结材料的膨胀系数也高达80 ppm/⁰C。 可见芯片与粘结材料和基板各层的膨胀系数相差较大。基板上的BT树脂层和阻焊层已经完全热固化成型，材料硬度较大。硬基板与强度更大的硅芯片之间的较大的膨胀系数不同将导致在器件封装，表面贴装到印刷电路板焊接，和使用过程中温度变化条件下在芯片上产生较大的应力，影响芯片的输出性能。 

为了减少基板对芯片上的应力的影响，可以有两个方向可以考虑。一个方向是减少基板的膨胀系数，另一个方向是减少基板的厚度和硬度。传统的技术主要是采用前一种方法，使用低膨胀系数的陶瓷基板，例如低温共烧陶瓷LTCC的膨胀系数是5.8ppm/⁰C，与芯片的膨胀系数2.8ppm/⁰C比较接近，但是陶瓷基板的缺点是成本比较高，不能被广泛使用于大规模的消费电子产品。本实用新型主要采用后面一种方向，通过减少芯片下面基板厚度和硬度的方法，减少基板施加到芯片上的应力。 

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种低应力MEMS传感器芯片封装的基板结构，能够解决现有基板上芯片应力较大的技术问题，提供了几种低应力的基板结构和制作方法。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种低应力MEMS传感器芯片封装的基板结构，所述芯片通过粘结材料连接于基板上，所述基板包括阻焊层、BT树脂层、铜导电层和焊垫，所述BT树脂层上下两层均设置有铜导电层，所述BT树脂层与两边的铜导电层通过层压设置连接，所述BT树脂层与两边的铜导电层通过层压设置连接，所述铜导电层外层均设置有阻焊层，所述下层阻焊层的底部设置有焊垫。 

 [0007]本实用新型的有益效果是：本实用新型保证了温度变化时基板传输到芯片上的应力减少，提高了MEMS传感器的质量和热稳定性能。

附图说明

图1是本实用新型第一种方法基板减薄的封装结构； 

图2是第一种方法减薄基板减薄的工艺流程图；

图3是第二种方法软基板封装结构；

图4是第二种方法软基板的工艺流程图；

图5是第三种方法表面具有柔性材料层基板的封装结构；

图6是第三种方法表面具有柔性材料层的基板的封装工艺流程图；

图7是第三种方法与第一种方法结合的芯片封装结构；

图8是第三种方法与第二种方法结合的芯片封装结构

附图中各部件的标记如下：1、芯片 2、粘结材料 3、阻焊层 4、铜导电层5、BT树脂层 6、焊垫 7、柔性低应力高分子层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。 

基板处理方法是在一个大的基板上进行，然后将大的基板由机械方法切割成封装单个芯片1的小基板。为了简单说明，下面的具体实施方法以小的单个芯片基板为工艺示意图。