Mems傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及MEMS傳感器封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種MEMS傳感器倒裝疊層(Flip-Chip Stacked)封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)是指采用光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術(shù)制作的高科技電子機械器件，其系統(tǒng)尺寸在幾毫米乃至更小，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級。利用MEMS技術(shù)手段加工的傳感器具有體積小、功耗低、批量制造成本低等優(yōu)點。
[0003]近年來，MEMS傳感器與專用集成電路(Applicat1n Specific IntegratedCircuit,ASIC)通過各種封裝技術(shù)封裝成為一個芯片成為傳感器發(fā)展的一個趨勢。封裝的形式包括并排(Side by Side)、疊層(Stacked)等，其中疊層封裝形式由于可以減小封裝面積(Footprint)，越來越多的被電子設(shè)計公司所采用。
[0004]以意法電子(ST Microelectronics)的壓力傳感器LPS331A為例，如圖1所示，其采用的是圖1所示的疊層封裝結(jié)構(gòu)。圖1中，最底層的是PCB基板，ASIC芯片通過粘接的方式固定在PCB基板上，MEMS壓力傳感器再通過粘接的方式固定在ASIC芯片上。MEMS傳感器上的焊盤通過焊線(Wire bond)的方式將信號引到ASIC的焊盤上，然后ASIC上的焊盤再通過焊線引到PCB基板上。
[0005]從圖1所示的ST LPS331A封裝結(jié)構(gòu)可知，該疊層封裝方式需要進(jìn)行兩次焊線，分別是MEMS傳感器到ASIC及ASIC到PCB基板，這種封裝方法存在的技術(shù)缺陷包括:I)需要兩步焊線，增加了工藝步驟和材料成本；2)ASIC到PCB基板的焊線需要占用一定的橫向位置，限制了芯片尺寸的進(jìn)一步縮小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，以簡化封裝工藝，降低封裝成本。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)，包括:基板，該基板表面具有多個凸塊；專用集成電路，倒裝焊接于該基板之上，該專用集成電路表面的焊盤與該基板表面的凸塊對應(yīng)扣合，實現(xiàn)該專用集成電路與該基板的電路連接；以及MEMS傳感器，粘接于該專用集成電路之上。
[0010]上述方案中，該MEMS傳感器的焊盤首先通過焊線連接于該基板，然后再通過該基板上的布線連接于該專用集成電路的焊盤。
[0011]上述方案中，該基板為印刷電路板。
[0012]上述方案中，該基板表面的凸塊通過微加工方式制備而成。
[0013]上述方案中，該基板表面的凸塊采用柱形結(jié)構(gòu)、圓錐形結(jié)構(gòu)或多棱錐形結(jié)構(gòu)。該基板表面的凸塊采用柱形結(jié)構(gòu)，其頂面為多邊形、圓形或橢圓形；該基板表面的凸塊采用多棱錐形結(jié)構(gòu)，是采用正三棱錐結(jié)構(gòu)或正金字塔結(jié)構(gòu)。
[0014]上述方案中，該MEMS傳感器為壓力傳感器、慣性傳感器、氣體傳感器或光傳感器。該慣性傳感器為加速度計或陀螺儀。
[0015]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括:在基板表面制備多個凸塊，并在基板表面進(jìn)行再布線；將專用集成電路倒裝焊接于該基板之上，使該專用集成電路表面的焊盤與該基板表面的凸塊對應(yīng)扣合，實現(xiàn)該專用集成電路與該基板的電路連接；以及將MEMS傳感器粘接于該專用集成電路之上，并采用焊線將該MEMS傳感器的焊盤連接于該基板。
[0016]上述方案中，該基板表面的凸塊通過微加工方式制備而成。
[0017](三)有益效果
[0018]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]I)本發(fā)明提供的MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，由于采用倒裝焊方式將ASIC焊接到PCB基板上，減少了一次焊線工藝步驟，簡化了工藝復(fù)雜度和材料成本。
[0020]2)本發(fā)明提供的MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，由于ASIC不需要焊線到PCB基板上，可以進(jìn)一步縮小芯片的封裝體積，有利于最終封裝尺寸的微型化。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中ST LPS331A封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明提供的MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]圖3是依照本發(fā)明實施例的MEMS傳感器到PCB基板的引線圖。
[0024]圖4是依照本發(fā)明實施例的PCB基板到ASIC的再布線線圖。
[0025]圖5是本發(fā)明提供的制備MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)的方法流程圖。
[0026]圖6是另一實施例中壓力傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明提供的MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，采用倒裝焊方式將ASIC焊接到PCB基板上，減少了一次焊線工藝步驟，簡化了工藝復(fù)雜度和材料成本。由于ASIC不需要焊線到PCB基板上，可以進(jìn)一步縮小芯片的封裝體積，有利于最終封裝尺寸的微型化。
[0029]如圖2所示，圖2是本發(fā)明提供的MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，該MEMS傳感器倒裝疊層封裝結(jié)構(gòu)包括基板、專用集成電路和MEMS傳感器。其中，該基板表面具有多個凸塊(Bumper);該專用集成電路倒裝焊接于該基板之上，該專用集成電路表面的焊盤與該基板表面的凸塊對應(yīng)扣合，實現(xiàn)該專用集成電路與該基板的電路連接。該MEMS傳感器粘接于該專用集成電路之上，該MEMS傳感器的焊盤通過焊線連接于該基板。
[0030]圖2中，該MEMS傳感器的焊盤首先通過焊線連接于該基板，然后再通過該基板上的布線連接于該專用集成電路的焊盤。該基板一般采用印刷電路板，即PCB基板。該基板表面的凸塊是通過光刻膠涂布、曝光、顯影，或電鍍等微加工工藝制備而成。該基板表面的凸塊可以采用柱形結(jié)構(gòu)、圓錐形結(jié)構(gòu)或多棱錐形結(jié)構(gòu)等多