[发明专利]一种垂直传感器的封装方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，尤其涉及一种芯片的垂直封装技术或者MEMS系统中垂直传感器的封装方法。

背景技术

随着MEMS(Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统)器件在消费电子领域的广泛应用，对其低成本、小型化、多功能、大批量的要求越来越强烈，对于由X、Y、Z三个磁感应的芯片(又叫“传感器”)、重力加速计及信号处理芯片组成的陀螺仪，其中Z磁感应芯片需要垂直安装在基板上。这种需垂直安装的磁感应芯片又叫垂直传感器。

对于垂直传感器的安装，传统工艺封装的结构如图1所示，基板10上有多个金属引线11、13，金属引线上通过丝网印刷形成锡膏层12、14。图1中，左侧锡膏层14用于垂直传感器的定位，右侧锡膏层12用于连接垂直传感器20的金属焊区21的锡膏层22，回流焊后实现垂直传感器的定位及焊接。

采用传统这种工艺方法的缺点有：在基板丝网印刷中由于基板翘曲及平整度问题，易发生锡膏润湿性、偏移短路、空洞率、锡膏厚度均匀性等方面异常，而且，由于金属引线间距设计也不能太密，故采用传统这种工艺在操作方面要求较高。

另外，在可靠性方面，采用这种传统工艺容易发生的情况有：由于垂直传感器与基板间未采用粘合剂粘结，而是采用左侧锡膏层定位，封装后基板与垂直传感器接触面间易形成空气间隙，一般称为分层，在热冲击下间隙会变大并向四周扩散，当扩散到锡膏焊接点时，这种锡银铜焊接点在这种应力下容易发生脱焊风险。

发明内容

为克服现有技术上述缺陷，本发明提出了一种磁感应垂直传感器的封装方法，它能满足垂直传感器对垂直精度要求，实现器件的低成本、小型化。

本发明提出的一种垂直传感器的封装方法，其包括如下步骤：

(1)在安装基板上呈线性排列的每个金属引线上通过热压超声焊键合金球凸点；

(2)在基板上准备安装垂直传感器的位置处点绝缘胶；

(3)在垂直传感器的每个金属焊区上刷锡膏，形成锡膏层；

(4)将垂直传感器垂直放置在绝缘胶上，同时，使垂直传感器的金属焊区的锡膏层与基板上的金属引线保持一一对应，并使垂直传感器边缘锡膏层尽量接近金球凸点；

(5)通过回流焊实现垂直传感器的锡膏层与基板金球凸点的焊接；

所述基板的相邻两个金属引线之间的间距和垂直传感器边缘的相邻两个金属焊区之间的间距均为相等。

作为优选，所述金球凸点水平方向上的直径为70-100um，球高大于30um。

作为优选，所述绝缘胶与金属引线下边缘的距离不小于50um。

作为优选，所述绝缘胶的厚度为5-20um。

作为优选，相邻两个金属引线之间的间距和相邻两个金属焊区之间的间距均为200um。

本发明的有益效果如下：

1、本发明针对传统产品工艺及可靠性上的缺点，将垂直传感器与基板间采用绝缘胶粘结，绝缘胶有很好的伸缩性可抗热应力的冲击；

2、将基板刷锡工艺改为金球焊接工艺后，可利用金球的韧性，有效缓冲应力的作用，减少焊点脱焊的风险；

3、基板上采用键合金球凸点，大大简化了工艺上的复杂程度，同时金球工艺可以满足密间距焊接的要求，垂直传感器尺寸就可以做的更小；

4、本垂直传感器封装结构利于多芯片的封装MCP(Multi Chip Package)的实现，减少封装上的延迟时间、封装体积及重量，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为采用现有的垂直传感器封装方法封装的一种垂直传感器封装结构；

图2为本发明实施例的垂直传感器安装基板的平面示意图；

图3为本发明实施例的垂直传感器的正面示意图；

图4为本发明实施例的垂直传感器已垂直安装在基板上的平面示意图；

图5为本发明实施例的安装完垂直传感器后的侧视图；

图6为采用本发明封装方法实施例封装的一种垂直传感器封装结构示意图。

附图各标记说明：10-基板；11-金属引线；12-锡膏层；13-金属引线；14-锡膏层；15-金球凸点；16-绝缘胶；20-垂直传感器；21-金属焊区；22-锡膏层；30-焊点。

具体实施方式

本实施例的垂直传感器的封装包括如下几个方面：垂直传感器的边缘有若干个输入输出金属焊区，这些焊区上刷有锡膏并形成锡膏层；与这些锡膏层对应的安装基板上也有若干个金属引线，通过热压超声焊在金属引线上键合有一定高度的金球凸点；