[发明专利]封装结构、基板、封装方法

说明书

本申请提供了一种封装结构、基板、封装方法。该封装结构可以包括：MEMS器件；基板，组成基板的材料至少包括第一类材料和第二类材料，第一类材料的热膨胀系数小于MEMS器件的基体材料的热膨胀系数，第二类材料的热膨胀系数大于MEMS器件的基体材料的热膨胀系数；粘接材料，位于MEMS器件和基板之间，用于将MEMS器件粘接在基板上。通过设计基板可以由多种不同的材料组成，这样可以可控地调节基板的材料属性。通过可控地调节基板的材料属性，可实现调节和减小MEMS器件(如微传感器)在粘接过程中由于MEMS器件与基板热膨胀系数失配所产生的封装应力，进而调节MEMS器件的形变。

技术领域

本申请涉及芯片封装领域，并且更具体地，涉及封装结构、基板、封装方法。

背景技术

微电子机械系统(micro-electromechanical systems，MEMS)器件级封装一般包括芯片粘接(die attachment)、引线键合(wire bonding)、封盖和气密焊接等工艺。研究表明，引线键合和其他工艺所产生的封装应力不足总封装应力的2％。以MEMS器件为微传感器为例，微传感器粘接工艺所产生的封装应力是微传感器封装过程中最主要的应力来源。微传感器粘接工艺中产生的封装应力会直接造成芯片微结构的翘曲和形变。

发明内容

本申请提供一种封装结构、基板、封装方法，以期可以降低MEMS器件粘接工艺中产生的封装应力。

第一方面，提供了一种封装结构，该封装结构可以包括：MEMS器件；基板，由多种不同的材料组成，多种不同的材料包括第一类材料和第二类材料，第一类材料的热膨胀系数小于MEMS器件的基体材料的热膨胀系数；和/或，第二类材料的热膨胀系数大于MEMS器件的基体材料的热膨胀系数；粘接材料，位于MEMS器件和基板之间，用于将MEMS器件粘接在基板上。

示例地，MEMS器件为微传感器。例如，MEMS器件为传感器芯片，或者，MEMS器件为传感器芯片和读出电路芯片的堆叠结构。作为示例而非限定，本申请实施例中，MEMS器件可以替换为微传感器。

示例地，MEMS器件通过粘接材料粘接在基板上，且组成基板的材料包括第一类材料和第二类材料，能够使得MEMS器件粘接工艺中产生的封装应力和/或形变小于预设阈值。或者，MEMS器件通过粘接材料粘接在基板上，且组成基板的材料包括第一类材料和第二类材料，能够使得MEMS器件粘接工艺中产生的封装应力和/或形变位于预设范围内。或者，MEMS器件通过粘接材料粘接在基板上，且组成基板的材料包括第一类材料和第二类材料，能够控制MEMS器件粘接工艺中产生的封装应力和/或形变。作为示例而非限定，在某些情况下，MEMS器件粘接工艺中产生的封装应力为零或趋于零。关于预设阈值或者预设范围，可以在实际应用中，根据实际需求确定。

基于上述技术方案，在本申请实施例提供的封装结构中，设计基板可以由多种不同的材料组成，这样可以可控地调节基板的材料属性。示例地，通过调节组成基板的不同材料的比例或者不同材料所属层的厚度或者接触面积等等，可实现可控地调节基板的热膨胀系数、刚度、密度等。通过可控地调节基板的材料属性，可实现调节和减小MEMS器件(如微传感器)在粘接过程中由于MEMS器件与基板热膨胀系数失配所产生的封装应力，进而调节MEMS器件的形变。

此外，基于本申请实施例，可以根据不同的MEMS器件，选择与该MEMS器件合适的基板，如确定与该MEMS器件合适的基板的不同材料的比例或者不同材料所属层的厚度或者接触面积等等。

第二方面，提供了一种基板，该基板可以包括：基板由多种不同的材料组成，多种不同的材料包括第一类材料和第二类材料，第一类材料的热膨胀系数小于MEMS器件的基体材料的热膨胀系数；和/或，第二类材料的热膨胀系数大于MEMS器件的基体材料的热膨胀系数，其中，基板通过粘接材料与MEMS器件连接。