[发明专利]一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件及其封装方法

说明书

本发明公开了一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件及其封装方法，是在封装管壳的底板内侧滴加保护软胶，并压制形成下保护软胶和侧保护软胶；在封装盖板的内表面滴加保护软胶，压制形成图形化的上保护软胶，然后在下保护软胶上滴加粘片胶点，将电子芯片贴装到封装管壳内，保证电子芯片与封装管壳内侧面及封装盖板间无直接机械连接，然后键合金属线，最后盖上封装盖板。本发明利用上保护软胶、下保护软胶和粘片胶点一起缓冲Z方向的外力冲击，保护电子芯片不与封装盖板或封装管壳底板碰撞；利用侧保护软胶缓冲X、Y轴方向的外力冲击，保护电子芯片不与封装管壳侧面碰撞，从而使电子器件既可抗高过载，又具有相对较低的封装应力。

技术领域

本发明涉及电子器件的封装，特别是一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件及其封装方法。

背景技术

电子器件封装是将一个或多个电子器件芯片相互电连接，然后封装在一个保护结构中，为电子芯片提供电连接、机械保护、化学腐蚀保护等。工业应用的某些传感器产品，出于性能和可靠性的考虑，特别是减少应力影响的考虑，常采用空腔封装法，即将电子芯片通过粘片胶安装在预成型的封装管壳的底板上，键合金属线将芯片的电信号引出封装管壳外，最后用盖板密封封装管壳。某些电子器件，特别是那些对机械应力敏感的微型传感器，如MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电)加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS压力传感器、光传感器件等，电子芯片被安装在一个封装管壳中，对于高性能、高可靠性要求的产品，一般使用陶瓷管壳，由于陶瓷管壳和电子芯片热膨胀系数不一致，在封装过程和后续使用过程中容易在电子芯片上产生应力；另外，电子器件使用时，陶瓷管壳，如CLCC(陶瓷无引脚载体，Ceramic Leadless Carrier)，通过焊锡固定在PCB板上，PCB板的形变引起的应力也会通过陶瓷管壳传递到电子芯片上，从而影响电子器件的性能。目前，降低电子芯片上的应力的主要方法是削弱电子器件芯片与管壳间的应力传递途径。另外，在一些使用环境中，电子器件要经受高机械力的冲击，电子芯片需要特别的保护才能不受损伤。高机械冲击力也叫做高过载，例如1～10万G(G为地球引力单位)。

降低电子芯片封装应力的方法很多，例如，专利US8322028B2记载的是在MEMS芯片与封装管壳间安装一片与MEMS芯片同材质的图形化的缓冲片来降低应力；专利CN107207244A记载的是减少电子芯片与封装管壳间接触面积来降低应力；专利CN205472647U记载的是在封装管壳的底板上制作凸起，减少电子芯片与管壳的接触面积，从而降低应力。通过分析可以发现，这些方法都是减少电子芯片与管壳的接触面积，以及通过柔软的材料连接电子芯片和管壳，从而削弱电子器件芯片与管壳间的应力传递途径。但这些方法在降低应力的同时，也降低了电子芯片与管壳间的机械连接强度，在高过载环境下芯片容易从管壳上脱落，导致电子器件失效。

图1所示的是现有技术中常见的低封装应力的电子器件的剖面示意图，电子芯片20通过粘片胶点28固定在封装管壳10的底板11上，电子芯片20的电信号通过金属线18传输到管壳的内焊盘17上，内焊盘17与管壳外焊脚14在管壳内部有电连接，封装盖板24通过焊料16固定在封装管壳10上，围成一个保护电子芯片的密封空腔22，该电子器件在使用时，管壳外焊脚14通过焊锡固定到印刷线路板(PCB)上，粘片胶点28为软胶，其面积小于电子芯片20的面积，所以由PCB和封装管壳10产生的封装应力很好地被隔离掉了。但是，在受到外界高冲击力的作用时，就会出现如图2所示的情况：电子芯片20由于惯性的作用，与封装管壳10产生相对运动，粘片胶点28被拉伸，电子芯片20碰撞封装管壳10而破损；另外，考虑到封装管壳10的尺寸公差，电子芯片20在外力作用下产生的相对于封装管壳10的位移足以引起金属线18永久形变，甚至断裂。