[发明专利]微机电系统三维垂直组合封装的结构及其制作方法

权利要求书

1.微机电系统三维垂直组合封装的结构的制作方法，其特征在于首先制 作用于构成支架和对芯片起支撑互连作用的基板；然后在基板上贴装芯片， 并通过引线键合实现芯片到基板的电连接，随后使用激光校准加三棱镜辅助 定位的方法将用于测量X-Y方向的加速度的模块所在的平面与用于测量Z方 向的加速度的模块所在的平面垂直；在两个模块的接触面用紫外光固化胶固 定；最后引线键合实现两个模块之间的电互连，最后采用植球方式，以使三 维垂直组合封装结构与外界互连。

2.按权利要求1所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构的制作方 法，其特征在于具体工艺步骤为：

A.在基板上贴装芯片

首先在基板上用胶贴装MEMS加速度传感器芯片并固化；

B.使用激光校准加三棱镜辅助定位的方法进行定位

(a)将水平模块和竖直模块分别加载到水平调节架和竖直调节架上；

(b)调节水平调节架，使水平模块与准直仪光路垂直；

(c)用45°三棱镜辅助定位，使竖直模块与准直仪光路平行；

(d)调节竖直调节架，使竖直模块的底面与水平模块的顶面接触；

C.紫外光固化胶固定

(a)在竖直模块与水平模块的接触面涂覆紫外光固化胶；

(b)曝光固化；

D.模块间互连的完成

(a)对竖直模块与水平模块进行引线键合，实现芯片到基板和两个模块 间的互连；

(b)加金属帽保护；

(c)在水平模块的底面进行植球，然后回流。

3.按权利要求1或2所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构的制作 方法，其特征在于在基板上贴装芯片时在基板表面冗余处贴装光学标准的反 射镜面：所述的冗余处是指无布线、焊盘和器件的基板表面。

4.按权利要求2所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构的制作方 法，其特征在于步骤A固化的温度为150℃、时间为120秒。

5.按权利要求2所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构的制作方 法，其特征在于在步骤C中选用的紫外光固化胶耐125℃的高温，且曝光时 间为5min。

6.按权利要求2所述的微机电系统芯片尺寸气密封装垂直互连结构的制 作方法，其特征在于在步骤D中植球使用的焊球为Pb/Sn焊接，回流形成凸 点。

7.按权利要求6所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构的制作方 法，其特征在于所述形成凸点的回流峰值温度为215℃。

8.由权利要求1-6中任意一项权利要求所制作的微机电系统三维垂直组 合封装的结构，其特征在于：

(1)所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构采用支架组合方式，包 括一个用于测试X-Y方向加速度的水平模块和一个用于测试Z方向加速度的 竖直模块；

(2)在水平模块的背面形成了n×m的焊点阵列，焊点阵列根据互连引 出端子数和对整个三维垂直组合封装的结构进行支撑而决定采用周边分布或 采用面阵列分布；所述的n和m为大于等于2的正整数，其中，n和m表示 焊点阵列的行数和列数；

(3)竖直模块底面与水平模块上表面接触，水平模块与竖直模块之间的 电互连是通过分布于两模块的接触面附近的焊盘实现的；

(4)竖直模块与水平模块由紫外光固化胶连接；

(5)竖直模块与水平模块之间的角度与90°误差在10′以内。

9.按权利要求8所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构，其特征在 于水平模块和竖直模块上的贴装MEMS加速度传感器的芯片和引线用金属帽 保护，竖直模块和水平模块附近的信号再分布之间的引线也用金属帽保护。

10.按权利要求9所述的微机电系统三维垂直组合封装的结构，其特征 在于所述的金属帽是用黑胶，固化温度为100℃，时间为30min。