[发明专利]一种MEMS器件的应力缓冲封装结构

说明书

本发明公开了一种MEMS器件的应力缓冲封装结构，其涉及芯片封装技术领域。其技术方案要点包括封装管壳和MEMS芯片，所述封装管壳内固定设置有用于承载所述MEMS芯片的应力缓冲垫板，所述应力缓冲垫板与MEMS芯片之间设置有粘片胶；所述应力缓冲垫板包括基片，所述基片上与所述MEMS芯片相对的端面设置有至少两个高度不相同的凸出部。本发明通过在应力缓冲垫板的正面形成三维化图形特征，不仅能够实现MEMS芯片的粘接固定，大幅度减小MEMS芯片与封装管壳之间的应力耦合，而且能够给MEMS芯片提供足够的粘片强度，大幅改善粘片胶及粘片胶应力的一致性。

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，更具体地说，它涉及一种MEMS器件的应力缓冲封装结构。

背景技术

MEMS器件中诸如陀螺仪、加速度计、谐振器等对机械应力非常敏感，原因是应力可以改变MEMS敏感结构的刚度以及谐振频率，使得敏感结构与外界应力或热应力之间形成我们不期望的耦合作用，因而如何降低MEMS器件本身的内部应力并降低外界应力对MEMS器件的影响是提高MEMS器件性能的关键。

封装应力主要来源于MEMS芯片与封装材料之间因热膨胀系数不匹配而产生的热应力，外界应力主要来自MEMS器件的SMT以及机械振动、机械冲击导致的PCB载体应力状态发生变化。这些应力最终会传递至MEMS芯片，造成MEMS芯片产生不正常形变，表现为MEMS传感器零位和刻度因子的漂移，更严重的导致MEMS器件功能性失效。

现有降低或隔离应力采用的方法大多以增加封装结构的局部柔性实现在应力传递路径上对本应传递至MEMS芯片的应力进行释放，一般有以下方法：1)采用低杨氏模量的软胶粘接MEMS芯片，将应力在软胶层基本释放掉，杨氏模量越小应力释放效果越好；2)采用单点或单边支撑的悬梁结构粘接或固定MEMS芯片在底层结构上，可以释放绝大部分从基层结构上传的应力，例如CN201410306360、CN112225168A、CN110546516A等专利中所示；3)在MEMS芯片与底层结构之间增设柔性平台，柔性平台一般通过多个支撑梁悬挂支撑在底层结构上，起到应力隔离作用，例如CN201911000389.9、EP1571454B1等专利中所示。

虽然上述方法可以较好的隔离应力，但也存在结构强度低或是刚性低的不足，不适用于抗高过载应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种MEMS器件的应力缓冲封装结构，其通过在应力缓冲垫板的正面形成三维化图形特征，不仅能够实现MEMS芯片的粘接固定，大幅度减小MEMS芯片与封装管壳之间的应力耦合，而且能够给MEMS芯片提供足够的粘片强度，大幅改善粘片胶及粘片胶应力的一致性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种MEMS器件的应力缓冲封装结构，包括封装管壳和MEMS芯片，所述封装管壳内固定设置有用于承载所述MEMS芯片的应力缓冲垫板，所述应力缓冲垫板与MEMS芯片之间设置有粘片胶；所述应力缓冲垫板包括基片，所述基片上与所述MEMS芯片相对的端面设置有至少两个高度不相同的凸出部。

进一步地，所述凸出部包括凸台和凸点，且所述凸点的高度大于所述凸台的高度。

进一步地，所述基片上设置有多个凸点圈，所述凸点圈由一个或者多个分布于圆形区域内的所述凸点组成。

进一步地，所述基片上设置有四个所述凸点圈，且四个所述凸点圈分别设置于所述基片的四个顶角处；所述凸台设置于所述基片的中心。

进一步地，所述基片上设置有三个所述凸点圈，所述凸台与三个所述凸点圈分别设置于所述基片的四个顶角处。

进一步地，所述粘片胶同时覆盖所述基片、凸台和凸点圈来形成整面粘接，或者所述粘片胶覆盖多个所述凸点圈来形成多点粘接，或者所述粘片胶覆盖所述凸台以及多个所述凸点圈来形成多点粘接，或者所述粘片胶覆盖所述凸台来形成单点粘接。