[发明专利]一种新型无引线键合的MEMS传感器封装方法

说明书

本发明公开了一种新型无引线键合的MEMS传感器封装方法,属于微电子机械系统或半导体制造领域。该方法中单晶圆MEMS传感器电极采用可锡焊电极，同时采用表面贴装技术直接将未保护的单晶圆MEMS传感器芯片组装到PCB或基板上，并通过在PCB或基板上打孔的方法暴露传感器的敏感区域以确保传感器封装后可以正常工作。本方法采用表面贴装技术进行组装，提高了组装效率，节约了时间与成本，使得良率大幅提高、成本大幅降低。同时该方法具备高产品可靠性，确保传感器在恶劣工作环境下(如水下)不会因为引线断裂而失效，特别适合面向海洋应用的传感器。

所属领域：

本发明涉及一种传感器封装技术，属于微电子机械系统或半导体制造领域。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)是指可利用半导体制造平台批量制作的微型传感器、执行器等器件或系统。近年来，物联网技术迅速发展，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮；传感器技术是物联网三大关键技术之一(另两个分别是传感器、通信和云计算)，负责原始信号与数据获取。

封装是MEMS传感器制造的关键技术，对传感器的性能、可靠性和成本等有着重要影响。当前MEMS传感器封装方法主要有两种。第一种：基于引线键合的封装方法。首先采用焊料将MEMS传感器芯片贴装在基板上；然后采用引线键合将传感器芯片焊接到基板电极形成电学连接，基板可以是PCB电路板、QFN、DSP、DIP等任何合适的封装载体；最后采用焊料将盖板贴装在基板上来完成封装。如图1所示，这种封装方法对于多数传感器而言具有工艺相对简单、成熟，且成本较低的优点。第二种：基于晶圆级键合(wafer level bonding)与硅通孔技术(TSV)的圆片级封装，也称作晶圆级芯片封装(wafer level chip scalepackaging,WLCSP)。其典型的封装过程包括：首先，MEMS传感器芯片在一片晶圆上完成加工；其次，MEMS传感器晶圆和一片预置TSV的盖片晶圆完成晶圆级键合；再次，在盖片晶圆的背面加工相应的电极，并在电极上沉积锡焊球，实现MEMS传感器到封装的电学连接；最后，对圆片级封装的晶圆进行切片(dicing)，得到封装的传感器。此传感器可以使用表面贴装技术(SMT)在PCB或基板上直接组装而无须引线键合工序，因而组装可靠性更好，效率也更高；但成本较高，如图2所示。

对于某些MEMS传感器而言，如声学与压力MEMS传感器，以上两种封装方法各自存在一些缺点。