【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体封装，特别涉及一种mems芯片的应力隔离封装结构及其封装方法。
技术介绍
1、mems惯性器件封装技术作为产品生产制造的关键技术﹐最终决定了产品的体积、可靠性和成本等。工艺性的好坏不仅关系到器件性能的优劣，而且会直接影响器件的制造成本，一般封测成本占整个产品价格的50%以上。封装工艺的主要作用是实现器件的机械支撑、电气连接﹑物理保护、外场屏蔽、应力缓和、散热防潮、尺寸过渡、规格化和标准化等多种功能。封装过程不可避免会存在几何外形、材料组成和热膨胀系数的失配，导致应力的产生。有研究表明，一般粘接剂固化后的收缩率通常在体积的0.15%~0.6%范围内，此收缩可能产生较大的残余应力，进而会改变mems惯性器件的谐振频率﹐并降低其性能。因此，封装应力的控制是封装工艺需要解决的关键问题。
2、mems传感器的应力隔离方法包括主动式和被动式；主动式应力抑制方法主要是通过优化机械结构和加工工艺来降低以及隔离应力，包含锚点布局优化、粘接布局优化、材料选择、优化加工工艺等具体方案；被动式应力隔离方法则是设计应力隔离结构从而抑制应力传导至敏感结构；主动式和被动式应力隔离方法相结合可以有效降低由热应力引起的传感器温度漂移。
3、本专利技术设计了一种mems芯片的应力隔离封装结构属于主动式和被动式相结合的应力隔离方法，能够有效隔离贴片应力和热应力影响，具备体积小、易加工、成本低等特点，可广泛应用于mems陀螺仪和加速度计等惯性传感器芯片集成封装。
技术实现思路
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种mems芯片的应力隔离封装结构，包括mems芯片、应力隔离板、封装管壳、引线、胶水和盖板，封装结构从上之下依次为盖板、mems芯片、应力隔离板、封装管壳，其中mems芯片和应力隔离板之间以及应力隔离板和封装管壳之间通过胶水实现粘接，mems芯片通过引线实现与封装管壳焊盘的电气连接；所述应力隔离板包括中心粘接座、外围粘接座、外围粘接凸台、中心粘接凸台和弹性梁；中心粘接座和外围粘接座之间通过弹性梁实现结构连接，且不同的外围粘接座之间非直接接触，呈现相对独立的“孤岛”结构；应力隔离板上的中心粘接座和外围粘接座为粘接区域，中心粘接座和外围粘接座的其中一个与封装管壳粘接，另一个与mems芯片粘接，使得mems芯片“悬空”于封装管壳之上，弹性梁隔离中心粘接座和外围粘接座支架的应力传递。
4、进一步的，所述中心粘接凸台的位置设置于中心粘接座结构中心上，沿弹性梁应力传递方向分布，呈“十字型”；外围粘接凸台的位置设置于外围粘接座边缘上，呈“l字型”。
5、进一步的，所述弹性梁设计成“一字型”、“蜂窝型”、“几字型”、“s型”中的一种，其梁的厚度不大于应力隔离板厚度。
6、进一步的，所述应力隔离板整体结构呈现中心对称，减少由于结构不对称产生的额外扭曲应力。
7、进一步的，所述应力隔离板采用与mems芯片的热膨胀系数相同材料，或与mems芯片热膨胀系数差值较小的材料。
8、进一步的，所述应力隔离板结构应不小于mems芯片结构。
9、本专利技术提供一种mems芯片的应力隔离封装结构的封装方法，它包括以下步骤：
10、s1、物料准备：准备封装所需的物料，包括mems芯片、应力隔离板、封装管壳、引线、胶水和盖板；胶水选用环氧树脂、共晶焊料和掺金属玻璃粘接剂中的一种；引线选用金线、银线中的一种；
11、s2、第一次点胶：在封装管壳指定位置进行点胶；
12、s3、应力隔离板粘接：将应力隔离板通过胶水固定于封装管壳上，其中胶水涂敷于封装管壳上，胶水的涂敷厚度应不小于中心粘接凸台高度，随后将应力隔离板上的中心粘接座通过胶水与封装管壳粘接，之后加热整体结构至固化温度，最后冷却至室温即完成应力隔离板粘接；
13、s4、第二次点胶：在应力隔离板的外围粘接座上指定位置进行点胶；
14、s5、mems芯片贴装：将mems芯片通过胶水固定于应力隔离板的外围粘接座上，其中胶水的涂敷厚度应不小于外围粘接凸台高度，之后加热整体结构至固化温度，最后冷却至室温即完成mems芯片粘接；
15、s6、引线键合：将引线与封装管壳的焊盘紧密焊合，从而实现mems芯片与封装管壳间的电气互连和芯片间的信息互通；
16、s7、封盖和气密焊接：将盖板封焊至封装管壳上，完成芯片封装。
17、本专利技术提供一种mems芯片的应力隔离封装结构的应力隔离板制备方法,它包括以下步骤：
18、s1、物料准备：准备用于作为应力隔离板的加工材料的基板；
19、s2、涂光刻胶：在基板的正面上旋涂一层光刻胶，烘烤固化；
20、s3、光刻：光刻显影后烘干，刻蚀出外围粘接凸台图形；
21、s4、刻蚀：采用湿法腐蚀方法，在基板刻蚀出外围粘接凸台的结构；
22、s5、除胶和清洗：除去残余光刻胶，并进行清洗；
23、s6、涂光刻胶：在基板的正面上旋涂一层光刻胶，烘烤固化；
24、s7、光刻：光刻显影后烘干，刻蚀出应力隔离板主体结构的图形；
25、s8、刻蚀：采用湿法腐蚀方法，在基板刻蚀出应力隔离板的主体结构，包括中心粘接座、第一外围粘接座、第二外围粘接座、第三外围粘接座、第四外围粘接座和弹性梁；
26、s9、除胶和清洗：除去残余光刻胶，并进行清洗；
27、s10、基板翻转和临时键合：基板翻转，将基板键合至玻璃载板上；
28、s11、涂光刻胶：在基板的正面上旋涂一层光刻胶，烘烤固化；
29、s12、光刻：光刻显影后烘干，刻蚀出中心粘接凸台图形；
30、s13、刻蚀：采用湿法腐蚀方法，在基板刻蚀出中心粘接凸台的结构；
31、s14、除胶和清洗：除去残余光刻胶，并进行清洗；
32、s15、激光解键合和清洗：利用激光技术将已经键合的结构进行分离，并再对结构进行清洗。
33、有益效果
34、通过上述方案，本专利技术公开取得的有益效果为：该封装结构采用被动式应力隔离方法用于隔离贴片应力和热应力影响，其应力隔离的核心结构在于mems芯片和封装管壳之间的应力隔离板设计，该应力隔离板由中心粘接座、外围粘接座、外围粘接凸台、中心粘接凸台和弹性梁五部分组成，该方案能从以下个技术对应力进行隔离：
35、首先，不同的mems芯片粘接座之间非直接接触，呈现相对独立的“孤岛”结构，其“孤岛”结构，有利于减少不同mems芯片粘接座之间应力传递。
36、其次，弹性梁可通过梁本身的形变，有效隔离贴片应力，且梁截面积小，有利于减本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MEMS芯片的应力隔离封装结构，其特征在于：此封装结构包括MEMS芯片（3）、应力隔离板（4）、封装管壳（1）、引线（2）、胶水（5）和盖板（6），封装结构从上之下依次为盖板（6）、MEMS芯片（3）、应力隔离板（4）、封装管壳（1），其中MEMS芯片（3）和应力隔离板（4）之间以及应力隔离板（4）和封装管壳（1）之间通过胶水（5）实现粘接，MEMS芯片（3）通过引线（2）实现与封装管壳（1）焊盘的电气连接；所述应力隔离板（4）包括中心粘接座（4a）、外围粘接座（4b）、外围粘接凸台（4c）、中心粘接凸台（4d）和弹性梁（4e）；中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）之间通过弹性梁（4e）实现结构连接，且不同的外围粘接座（4b）之间非直接接触，呈现相对独立的“孤岛”结构；应力隔离板（4）上的中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）为粘接区域，中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）的其中一个与封装管壳（1）粘接，另一个与MEMS芯片（3）粘接，使得MEMS芯片（3）“悬空”于封装管壳（1）之上，弹性梁（4e）隔离中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）支架的应力传递。
<...【技术特征摘要】
1.一种mems芯片的应力隔离封装结构，其特征在于：此封装结构包括mems芯片（3）、应力隔离板（4）、封装管壳（1）、引线（2）、胶水（5）和盖板（6），封装结构从上之下依次为盖板（6）、mems芯片（3）、应力隔离板（4）、封装管壳（1），其中mems芯片（3）和应力隔离板（4）之间以及应力隔离板（4）和封装管壳（1）之间通过胶水（5）实现粘接，mems芯片（3）通过引线（2）实现与封装管壳（1）焊盘的电气连接；所述应力隔离板（4）包括中心粘接座（4a）、外围粘接座（4b）、外围粘接凸台（4c）、中心粘接凸台（4d）和弹性梁（4e）；中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）之间通过弹性梁（4e）实现结构连接，且不同的外围粘接座（4b）之间非直接接触，呈现相对独立的“孤岛”结构；应力隔离板（4）上的中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）为粘接区域，中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）的其中一个与封装管壳（1）粘接，另一个与mems芯片（3）粘接，使得mems芯片（3）“悬空”于封装管壳（1）之上，弹性梁（4e）隔离中心粘接座（4a）和外围粘接座（4b）支架的应力传递。
2.如权利要求1所述的一种mems芯片的应力隔离封装结构，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄明财，吴小平，林锦坡，戴志华，鄢晨晞，任延超，
申请(专利权)人：泉州市云箭测控与感知技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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