一種mems傳感器芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及MEMS(Micro-Electro-Mechanical_System，微機(jī)電系統(tǒng))領(lǐng)域，更具體地，本實(shí)用新型涉及一種MEMS傳感器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS傳感器芯片是一種采用MEMS工藝設(shè)計(jì)制作的傳感器芯片，具有體積小，精度高，成本低，可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]具有薄膜特征結(jié)構(gòu)的MEMS傳感器，如MEMS麥克風(fēng)和MEMS壓力傳感器等，由于其自身薄膜結(jié)構(gòu)相對脆弱，封裝過程中的機(jī)械及熱應(yīng)力容易對其性能產(chǎn)生影響，因此該類MEMS傳感器件對芯片封裝工藝有較高的要求。
[0004]在對MEMS傳感器芯片進(jìn)行封裝的過程中，首先對MEMS傳感器芯片的底部進(jìn)行涂膠，再將MEMS傳感器芯片放置在PCB板或陶瓷基板的相對應(yīng)的位置上，最后將膠熱熔，從而完成將MEMS傳感器芯片封裝在PCB板或陶瓷基板上的過程。
[0005]然而在上述過程中，由于MEMS傳感器芯片主體和PCB板或陶瓷基板在封裝過程中由于熱失配造成的形變量不同，所以極易造成MEMS傳感器芯片的變形并進(jìn)一步的影響MEMS傳感器芯片中薄膜元件的檢測性能。為減小或消除這種影響需要在封裝過程中對溫度，膠厚，進(jìn)行優(yōu)化和控制，并盡量選用軟膠，這樣增加了封裝工藝的難度和成本。
[0006]由于MEMS傳感器芯片極其微小，所發(fā)生的形變極其細(xì)微，不易被發(fā)現(xiàn)，且研發(fā)人員多將關(guān)注點(diǎn)放在MEMS傳感器芯片本身應(yīng)用特性的研發(fā)上，極少也很難注意到在實(shí)際使用過程中MEMS傳感器芯片本身出現(xiàn)的細(xì)微變化，所以現(xiàn)有技術(shù)中的MEMS傳感器芯片在實(shí)際使用過程中一直存在這一問題，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了這一問題并對這一問題進(jìn)行了研究分析。本發(fā)明提出一種MEMS傳感器芯片，能有效防止封裝過程對傳感器芯片中薄膜元件的影響，提高可靠性，降低封裝工藝難度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的一個(gè)目的旨在解決在封裝MEMS傳感器芯片的過程中，由于外界作用的影響導(dǎo)致MEMS傳感器芯片中薄膜元件檢測性能發(fā)生變化。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種MEMS傳感器芯片，包括
[0009]具有薄膜元件及腔體結(jié)構(gòu)的芯片單元；以及
[0010]設(shè)置在芯片單元底部的支撐單元。
[0011]優(yōu)選地，所述支撐單元為支撐柱或傳感器芯片支撐臺，所述支撐柱的截面可以為矩形、圓形、三角形或其他任意形狀，所述傳感器芯片支撐臺可以為圓臺、棱臺或其他任意臺體結(jié)構(gòu)，所述支撐單元的材料可以為硅或玻璃。
[0012]優(yōu)選地，所述芯片單元的底部為矩形或正方形或其他各種規(guī)則及不規(guī)則的圖形。
[0013]優(yōu)選地，所述支撐單元為四個(gè)支撐柱，所述四個(gè)支撐柱分別設(shè)置在與所述芯片單元的矩形底部的四個(gè)角相對應(yīng)的位置上，或者，所述四個(gè)支撐柱分別設(shè)置在所述芯片單元的矩形底部的四條邊的中線上。
[0014]優(yōu)選地，所述支撐單元為三個(gè)支撐柱，所述三個(gè)支撐柱圍成等邊三角形、等腰三角形或其他任意類型的三角形。
[0015]優(yōu)選地，所述MEMS傳感器芯片為MEMS壓力傳感器芯片，所述MEMS壓力傳感器芯片的芯片單元包括芯片主體及芯片基板，所述芯片主體具有貫穿自身頂部和自身底部的開口，薄膜元件和所述芯片基板分設(shè)在所述芯片主體的頂部和底部一側(cè)，以通過所述芯片主體、芯片基板及薄膜元件圍成所述腔體結(jié)構(gòu)。所述薄膜元件上設(shè)置有壓敏電阻。
[0016]優(yōu)選地，所述芯片主體、芯片基板及支撐單元一體成型。
[0017]優(yōu)選地，所述MEMS傳感器芯片為MEMS麥克風(fēng)芯片，所述MEMS麥克風(fēng)芯片單元包括在內(nèi)部設(shè)置有腔體結(jié)構(gòu)的基底及背極板，所述薄膜元件為振膜，所述振膜及背極板依次設(shè)置在所述基底上，所述振膜及背極板與所述腔體相對應(yīng)。
[0018]在現(xiàn)有技術(shù)中，在封裝等實(shí)際應(yīng)用過程中將MEMS芯片單元直接放置于PCB板或陶瓷基板上，而本實(shí)用新型在MEMS芯片單元的底部設(shè)置了支撐單元，該支撐單元與PCB板或陶瓷基板進(jìn)行接觸，芯片單元與PCB板或陶瓷基板之間由于熱失配而導(dǎo)致的變形會(huì)主要發(fā)生在支撐單元上，降低了芯片單元的變形，從而降低或消除了對薄膜元件的影響，提供了可靠性，并能降低對封裝工藝和材料的要求。
[0019]通過以下參照附圖對本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說明】
[0020]構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同說明書一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0021]圖1是MEMS傳感器芯片的剖面圖。
[0022]圖2是MEMS傳感器芯片的俯視圖。
[0023]圖3是MEMS傳感器芯片的支撐單元的示意圖。
[0024]圖4是MEMS傳感器芯片的支撐單元的示意圖。
[0025]圖5是MEMS麥克風(fēng)芯片的剖視圖。
[0026]圖6是MEMS麥克風(fēng)芯片的支撐單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0028]以下對至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0029]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。
[0030]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。[0031 ]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0032]需要特殊說明的是，本實(shí)用新型中芯片單元的薄膜元件位于MEMS芯片單元的頂部，支撐單元位于芯片單元的底部，此處所指的頂部和底部并不是指本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用過程中最終設(shè)置的位置，而是表示了各單元或部件之間存在的相對位置關(guān)系，在整個(gè)器件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)或傾斜時(shí)頂部能位于芯片單元的下方，而底部也可能位于芯片單元的上方。
[0033]本實(shí)用新型針對的是設(shè)置有薄膜元件及其他類似膜元件的一類傳感器芯片，并不單獨(dú)局限于某一種特定的傳感器芯片，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)自身的專業(yè)知識及經(jīng)驗(yàn)將本實(shí)用新型的技術(shù)方案施用于任何符合上述結(jié)構(gòu)的傳感器芯片，但這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0034]根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例，提供一種MEMS壓力傳感器芯片，如圖1所示，MEMS傳感器芯片包括具有薄膜元件la及腔體結(jié)構(gòu)6的芯片單元1和設(shè)置在芯片單元1底部的支撐單元2。
[0035]在實(shí)際應(yīng)用過程中支撐單元替代芯片單元接觸PCB板，該支撐單元雖然放置在PCB板或陶瓷基板或其他材料的基板和MEMS傳感器芯片中間，然而其所解決的技術(shù)問題不僅在于支撐MEMS芯片單元，支撐單元2的設(shè)置除了支撐MEMS芯片單元外，更進(jìn)一步使得在與PCB板或陶瓷基板接觸的過程中由于熱失配而導(dǎo)致的變形會(huì)主要發(fā)生在支撐單元上，降低了芯片單元的變形，從而降低或消除了對薄膜元件的影響。
[0036]進(jìn)一步地，如圖1所示，芯片單元設(shè)置有芯片主體lb及芯片基板lc，芯片主體lb具有貫穿自身頂部和自身底部的開口 5，薄膜元件la和芯片基板lc分設(shè)在所述芯片主體lb的頂部和底部一側(cè)，以通過所述芯片主體lb、芯片基板lc及薄膜元件la圍成所述腔體結(jié)構(gòu)6。薄膜元件la及焊盤3位于所