[发明专利]微加速度传感器的芯片级封装结构及制作方法与划片方法

说明书

本发明提供一种微加速度传感器的芯片级封装结构，包括盖板单晶硅圆片、微加速度传感器结构，微加速度传感器结构上的金属引线通过盖板单晶硅圆片的凸点转移到盖板单晶硅圆片上，盖板单晶硅圆片下部的空腔通过圆片对准键与所述微加速度传感器结构形成一个密封的真空腔体结构，本发明的有益效果在于：采用圆片级封装将微加速度传感器进行封装组合，可以大大提高器件封装效率，封装后器件的体积也可以大大减小，并且封装后器件可以通过贴片的方式与外围电路连接，不需要采用金属管壳，封装成本亦可大大降低；同时，由于在芯片分割前，进行了封装，这就保护了器件的敏感元件不受后续工艺的影响，提高了器件的成品率。

【技术领域】

本发明涉及一种用于微加速度传感器的圆片级封装技术，尤其涉及一种微加速度传感器的芯片级封装结构及制作方法与划片方法。

【背景技术】

圆片级封装技术让微加速度传感器可以使用高性价比的标准半导体工艺技术进行批次封装，降低器件封装成本，减小器件封装后的体积。通过圆片级封装过程中抽真空处理，可以对微结构的阻尼进行调节，从而使得微加速度传感器有更多的阻尼保护以及更好的频率响应。微加速度传感器一般包含悬浮微结构，这些微机械结构容易因机械接触而损坏、因暴露而沾污，特别是表面工艺加工的器件，在很薄的薄膜上批量加工，结构强度就更低，能承受的机械强度远远小于IC芯片。通过圆片级封装可以避免外界环境对敏感微结构的影响，使微加速度传感器在生产中得到更高的成品率。

目前采用比较多的圆片级封装是采用制作焊球或者盖板开洞的方法引线(JohnW.Orcutt et al.“MEMS wafer level package”[P].US Patent number:6743656，Jun 1,2004)，而采用划片方式使得焊盘暴露的方法则可以降低工艺难度，避免了化学试剂残留的问题。在划片过程中，划片刀片高度的控制误差比较大。MEMS圆片级封装后如果采用普通划片方法将焊盘露出，则容易在划片过程中损伤到焊盘。本发明提出通过在盖板划片槽腐蚀深凹槽增加了对划片刀高度的误差范围，使得划片更为简便。

【发明内容】

本发明目的在于解决传统封装方法中存在的问题，特别封装后的成品率低、封装效率低、封装成本高、封装工艺复杂等缺点的不足而提供的一种新型微加速度传感器的芯片级封装结构及制作方法与划片方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种微加速度传感器的芯片级封装结构，包括盖板单晶硅圆片、微加速度传感器结构，所述微加速度传感器结构上的金属引线通过盖板单晶硅圆片的凸点转移到盖板单晶硅圆片上，所述盖板单晶硅圆片下部的空腔通过圆片对准键与所述微加速度传感器结构形成一个密封的真空腔体结构，所述微微加速度传感器结构位于所述密封的真空腔体结构内。

进一步地，还包括基板或管座，所述微加速度传感器结构安装固定在基板或管座上，并通过打线将微加速度传感器与基板或管座进行电连接。

进一步地，所述盖板单晶硅圆片包括硅衬底、金属层、封装材料层、硅凸点，所述硅衬底背面或正面设有凹腔结构，所述硅衬底正面图形化有一金属层，所述硅衬底正面还图形化有一封装材料层，所述硅衬底正面下部设有硅凸点。

一种微加速度传感器的芯片级封装结构的制作方法，包括如下步骤：

(1)采用微加工工艺制作加速度敏感元件结构；

(2)采用氧化、光刻、氧化硅腐蚀和硅腐蚀的方法在硅衬底背面或正面制作凹腔结构；

(3)通过薄膜沉积的方法在步骤(2)的硅衬底的背面沉积金属薄膜；盖板单晶硅圆片的反面沉积铝，使用铝腐蚀的工艺制作凸点与引线；

(4)通过丝网印刷的方法制作一层图形化的封装材料层；盖板单晶硅圆片的反面通过丝网印刷将陶瓷玻璃浆料印刷至预留步骤(2)中预留的凹腔内；

(5)将包含加速度敏感元件的器件圆片与盖板单晶硅圆片进行低温真空圆片对准键合圆片，同时完成封装材料的回流与定型。