本發明涉及半導體技術領域,特別涉及一種MEMS傳感器封裝結構及其形成方法。
背景技術:
從二十世紀八十年代末開始,隨著微機電系統(Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS)技術的發展,各種傳感器實現了微小型化。
目前各種傳感器中應用較多的主要包括MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀傳感器和MEMS磁感應傳感器。MEMS加速度傳感器是用于檢測加速度的裝置,MEMS陀螺儀傳感器是用于檢測加速度的裝置,MEMS磁感應傳感器是用于測量空間中磁場的裝置。
目前MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀傳感器和MEMS磁感應傳感器均已在手機或汽車電子領域等應用,然而現在的MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀傳感器和MEMS磁感應傳感器均是分開設計制作,然后獨立進行封裝的。由于各種傳感器分別設計制作并獨立進行封裝,這使得現有的MEMS器件體積較大、成本較高。
技術實現要素:
本發明解決的問題是怎樣減小MEMS器件的體積,并實現加速度傳感器、陀螺儀傳感器和磁感應傳感器的集成封裝。
為解決上述問題,本發明技術方案提供了一種MEMS傳感器封裝結構的形成方法,包括:
提供基板,所述基板包括第一表面和相對的第二表面,所述基板具有互連線路;提供陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器,所述陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器均包括正面和相對的背面,所述陀螺儀傳感器的正面包括若干第一外接焊盤,所述加速度傳感器的正面包括若干第二外接焊盤,所述磁感應傳感器的正面包括若干第三外接焊盤;將所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別安裝在基板的第一表面,陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與互連線路電連接;將所述磁感應傳感器安裝在基板的第二表面,磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與互連線路電連接;在所述基板的第二表面上形成若干焊接凸起,所述焊接凸起與互連線路電連接,焊接凸起用于與外部電路電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第一互連線路和第二互連線路,以及位于第二表面上的金屬線路層,第一互連線路、第二互連線路與金屬線路層相互絕緣,陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第一互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第二互連線路電連接,磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與金屬線路層電連接;在所述基板的第二表面上形成若干焊接凸起,所述焊機凸起包括第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起,所述第一焊接凸起與第一互連線路電連接,第二焊接凸起與第二互連線路電連接,第三焊接凸起與金屬線路層電連接。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,第一金屬連接結構和第二金屬連接結構為金屬線,第一金屬連接結構的兩端分別與第一外接焊盤和第一互連線路電連接,第一金屬連接結構的中間部分懸空在陀螺儀傳感器兩側,第二金屬連接結構的兩端分別與第二外接焊盤和第二互連線路電連接,第二金屬連接結構的中間部分懸空在加速度傳感器兩側。
可選的,還包括:形成至少包覆所述金屬線的點膠層。
可選的,在形成點膠層后,將所述磁感應傳感器安裝在基板的第二表面;將所述磁感應傳感器安裝在基板的第二表面之后,在在所述基板的第二表面上形成若干焊接凸起。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,所述第一金屬連接結構貫穿陀螺儀傳感器的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器正面的第一外接焊盤電連接,所述第二金屬連接結構貫穿加速度傳感器的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器正面的第二外接焊盤電連接。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,所述陀螺儀傳感器還包括角速度感應區,陀螺儀傳感器正面上具有第一密封蓋,第一密封蓋密封所述角速度感應區,若干第一外接焊盤位于第一密封蓋兩側;所述加速度傳感器還包括加速度感應區,加速度傳感器正面上具有第二密封蓋,第二密封蓋密封所述加速度感應區,若干第二外接焊盤位于第二密封蓋兩側。
可選的,所述磁感應傳感器倒裝在基板的第二表面上,所述第三金屬連接結構位于第三外接焊盤的表面;或者所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側;或者所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接。
可選的,還包括數據處理芯片,數據處理芯片與互連線路電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第三互連線路和第四互連線路,以及位于基板的第二表面上的若干第一金屬線路層和若干第二金屬線路層,第三互連線路、第四互連線路、第一金屬線路層和第二金屬線路層之間相互絕緣;陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第三互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第四互連線路電連接;磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與第一金屬線路層電連接;數據處理芯片安裝在基板的第二表面,數據處理芯片與第三互連線路、第四互連線路、第一金屬線路層和第二金屬線路層電連接;焊接凸起位于基板的第二表面上的第二金屬線路層的表面。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,第一金屬連接結構和第二金屬連接結構為金屬線,第一金屬連接結構的兩端分別與第一外接焊盤和第三互連線路電連接,第一金屬連接結構的中間部分懸空在陀螺儀傳感器兩側,第二金屬連接結構的兩端分別與第二外接焊盤和第四互連線路電連接,第二金屬連接結構的中間部分懸空在加速度傳感器兩側;或者所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,所述第一金屬連接結構貫穿陀螺儀傳感器的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器正面的第一外接焊盤電連接,所述第二金屬連接結構貫穿加速度傳感器的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器正面的第二外接焊盤電連接;或者所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面。
可選的,將所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別安裝在基板的第一表面和將數據處理芯片安裝在基板的第二表面步驟之后,還包括:形成至少包覆所述金屬線的點膠層。
可選的,所述信號處理芯片倒裝在基板的第二表面;或者所述信號處理芯片的背面貼合于基板的第二表面,且所述信號處理芯片通過金屬線與第三互連線路、第四互連線路和第二金屬線路層電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第五互連線路和第六互連線路,以及位于基板的第一表面的若干第三金屬線路層和若干第四金屬線路層,第五互連線路、第六互連線路、第三金屬線路層和第四金屬線路層相互絕緣;陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第三金屬線路層電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第四金屬線路層電連接;磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與第五互連線路電連接;數據處理芯片安裝在基板的第一表面,數據處理芯片與第三金屬線路層、第四金屬線路層、第五互連線路和第六互連線路電連接;所述互連線路還包括位于基板的第二表面上的若干第五金屬線路層,第五金屬線路層與第六互連線路電連接,焊接凸起位于第五金屬線路層的表面,且與第五金屬線路層電連接。
可選的,還包括第一數據處理芯片、第二數據處理芯片和第三數據處理芯片,所述第一數據處理芯片與陀螺儀傳感器電連接,所述第二數據處理芯片與加速度傳感器電連接,所述第三數據處理芯片與磁感應傳感器電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第一互連線路和第二互連線路,以及位于基板的第二表面上的金屬線路層;陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第一互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第二互連線路電連接;磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與金屬線路層電連接;在基板的第二表面形成焊接凸起,所述焊接凸起包括第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起,第一焊接凸起與第一互連線路電連接,第二焊接凸起與第二互連線路電連接,第三焊接凸起與金屬線路層電連接。
可選的,陀螺儀傳感器的正面具有若干第一內部焊盤和第一外接焊盤,第一數據處理芯片位于陀螺儀傳感器的正面上,第一數據處理芯片與第一內部焊盤和第一外接焊盤電連接,加速度傳感器的正面具有若干第二內部焊盤和第二外接焊盤,第二數據處理芯片位于加速度傳感器的正面,第二數據處理芯片與第二內部焊盤和第二外接焊盤電連接,磁感應傳感器的正面具有第三內部焊盤和第三外接焊盤,第三數據處理芯片位于磁感應傳感器正面上,第三數據處理芯片與第三內部焊盤和第三外接焊盤電連接。
可選的,所述第一數據處理芯片包括正面和相對的背面,所述第一數據處理芯片的正面具有輸入焊盤和輸出焊盤,第一數據處理芯片的輸入焊盤通過第四金屬連接結構與第一內部焊盤電連接,第一數據處理芯片的輸出焊盤通過第五金屬連接結構與第一外接焊盤電連接,所述第二數據處理芯片包括正面和相對的背面,輸入焊盤和輸出焊盤位于第二數據處理芯片的正面,第二數據處理芯片的輸入焊盤通過第六金屬連接結構與第二內部焊盤電連接,第二數據處理芯片的輸出焊盤通過第七金屬連接結構與第二外接焊盤電連接,所述第三數據處理芯片包括正面和相對的背面,輸入焊盤和輸出焊盤位于第三數據處理芯片的正面,第三數據處理芯片的輸入焊盤通過第八金屬連接結構與第三內部焊盤電連接,第三數據處理芯片的輸出焊盤通過第九金屬連接結構與第三外接焊盤電連接。
可選的,所述第一數據處理芯片的背面貼合于陀螺儀傳感器的正面,第二數據處理芯片的背面貼合于加速度傳感器的正面,第三數據處理芯片的背面貼合于磁感應傳感器的正面;或者所述第一數據處理芯片倒裝在陀螺儀傳感器的正面上,所述第二數據處理芯片倒裝在加速度傳感器的正面上,所述第三數據處理芯片倒裝在磁感應傳感器的正面上-。
可選的,所述第一數據處理芯片的背面貼合于陀螺儀傳感器的正面,第二數據處理芯片的背面貼合于加速度傳感器的正面,第三數據處理芯片的背面貼合于磁感應傳感器的正面時,所述第一數據處理芯片、第二數據處理芯片和第三數據處理芯片的背面形成凹槽。
可選的,所述陀螺儀傳感器為三軸陀螺儀傳感器,所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器,所述磁感應傳感器為三軸磁感應傳感器。
本發明還提供了一種MEMS傳感器封裝結構,包括:
基板,所述基板包括第一表面和相對的第二表面,所述基板具有互連線路;陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器,所述陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器均包括正面和相對的背面,所述陀螺儀傳感器的正面包括若干第一外接焊盤,所述加速度傳感器的正面包括若干第二外接焊盤,所述磁感應傳感器的正面包括若干第三外接焊盤;所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器安裝在基板的第一表面,陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與互連線路電連接;所述磁感應傳感器安裝在基板的第二表面,磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與互連線路電連接;位于所述基板第二表面上的若干焊接凸起,所述焊接凸起與互連線路電連接,焊接凸起用于與外部電路電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第一互連線路和第二互連線路,以及位于第二表面上的金屬線路層,第一互連線路、第二互連線路與金屬線路層相互絕緣,陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第一互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第二互連線路電連接,磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與金屬線路層電連接;位于基板的第二表面的若干焊接凸起,所述焊機凸起包括第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起,所述第一焊接凸起與第一互連線路電連接,第二焊接凸起與第二互連線路電連接,第三焊接凸起與金屬線路層電連接。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,第一金屬連接結構和第二金屬連接結構為金屬線,第一金屬連接結構的兩端分別與第一外接焊盤和第一互連線路電連接,第一金屬連接結構的中間部分懸空在陀螺儀傳感器兩側,第二金屬連接結構的兩端分別與第二外接焊盤和第二互連線路電連接,第二金屬連接結構的中間部分懸空在加速度傳感器兩側;或者所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,所述第一金屬連接結構貫穿陀螺儀傳感器的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器正面的第一外接焊盤電連接,所述第二金屬連接結構貫穿加速度傳感器的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器正面的第二外接焊盤電連接;或者所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面。
可選的,還包括:至少密封所述金屬線的點膠層。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,所述陀螺儀傳感器還包括角速度感應區,陀螺儀傳感器正面上具有第一密封蓋,第一密封蓋密封所述角速度感應區,若干第一外接焊盤位于第一密封蓋兩側;所述加速度傳感器還包括加速度感應區,加速度傳感器正面上具有第二密封蓋,第二密封蓋密封所述加速度感應區,若干第二外接焊盤位于第二密封蓋兩側。
可選的,所述磁感應傳感器倒裝在基板的第二表面上,所述第三金屬連接結構位于第三外接焊盤的表面;或者所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬線路層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側;或者所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接。
可選的,還包括數據處理芯片,數據處理芯片與互連線路電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第三互連線路和第四互連線路,以及位于基板的第二表面上的若干第一金屬線路層和若干第二金屬線路層,第三互連線路、第四互連線路、第一金屬線路層和第二金屬線路層之間相互絕緣;陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第三互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第四互連線路電連接;磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與第一金屬線路層電連接;數據處理芯片安裝在基板的第二表面,數據處理芯片與第三互連線路、第四互連線路、第一金屬線路層和第二金屬線路層電連接;焊接凸起位于基板的第二表面上的第二金屬線路層的表面,且與第二金屬線路層電連接。
可選的,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,第一金屬連接結構和第二金屬連接結構為金屬線,第一金屬連接結構的兩端分別與第一外接焊盤和第三互連線路電連接,第一金屬連接結構的中間部分懸空在陀螺儀傳感器兩側,第二金屬連接結構的兩端分別與第二外接焊盤和第四互連線路電連接,第二金屬連接結構的中間部分懸空在加速度傳感器兩側;或者所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,所述第一金屬連接結構貫穿陀螺儀傳感器的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器正面的第一外接焊盤電連接,所述第二金屬連接結構貫穿加速度傳感器的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器正面的第二外接焊盤電連接;或者所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面。
可選的,所述信號處理芯片倒裝在基板的第二表面;或者所述信號處理芯片的背面貼合于基板的第二表面,所述信號處理芯片通過金屬線與第三互連線路、第四互連線路和第二金屬線路層電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第五互連線路和第六互連線路,以及位于基板的第一表面的若干第三金屬線路層和若干第四金屬線路層,第五互連線路、第六互連線路、第三金屬線路層和第四金屬線路層相互絕緣;陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第三金屬線路層電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第四金屬線路層電連接;磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與第五互連線路電連接;數據處理芯片安裝在基板的第一表面,數據處理芯片與第三金屬線路層、第四金屬線路層、第五互連線路和第六互連線路電連接;所述互連線路還包括位于基板的第二表面上的若干第五金屬線路層,第五金屬線路層與第六互連線路電連接,焊接凸起位于第五金屬線路層的表面,且與第五金屬線路層電連接。
可選的,還包括第一數據處理芯片、第二數據處理芯片和第三數據處理芯片,所述第一數據處理芯片與陀螺儀傳感器電連接,所述第二數據處理芯片與加速度傳感器電連接,所述第三數據處理芯片與磁感應傳感器電連接。
可選的,所述互連線路包括位于基板中的第一互連線路和第二互連線路,以及位于基板的第二表面上的金屬線路層;陀螺儀傳感器的第一外接焊盤通過第一金屬連接結構與第一互連線路電連接,加速度傳感器的第二外接焊盤通過第二金屬連接結構與第二互連線路電連接;磁感應傳感器的第三外接焊盤通過第三金屬連接結構與金屬線路層電連接;位于基板的第二表面的若干焊接凸起,所述焊接凸起包括第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起,第一焊接凸起與第一互連線路電連接,第二焊接凸起與第二互連線路電連接,第三焊接凸起與金屬線路層電連接。
可選的,陀螺儀傳感器的正面具有若干第一內部焊盤和第一外接焊盤,第一數據處理芯片位于陀螺儀傳感器的正面上,第一數據處理芯片與第一內部焊盤和第一外接焊盤電連接,加速度傳感器的正面具有若干第二內部焊盤和第二外接焊盤,第二數據處理芯片位于加速度傳感器的正面,第二數據處理芯片與第二內部焊盤和第二外接焊盤電連接,磁感應傳感器的正面具有第三內部焊盤和第三外接焊盤,第三數據處理芯片位于磁感應傳感器正面上,第三數據處理芯片與第三內部焊盤和第三外接焊盤電連接。
可選的,所述第一數據處理芯片包括正面和相對的背面,所述第一數據處理芯片的正面具有輸入焊盤和輸出焊盤,第一數據處理芯片的輸入焊盤通過第四金屬連接結構與第一內部焊盤電連接,第一數據處理芯片的輸出焊盤通過第五金屬連接結構與第一外接焊盤電連接,所述第二數據處理芯片包括正面和相對的背面,輸入焊盤和輸出焊盤位于第二數據處理芯片的正面,第二數據處理芯片的輸入焊盤通過第六金屬連接結構與第二內部焊盤電連接,第二數據處理芯片的輸出焊盤通過第七金屬連接結構與第二外接焊盤電連接,所述第三數據處理芯片包括正面和相對的背面,輸入焊盤和輸出焊盤位于第三數據處理芯片的正面,第三數據處理芯片的輸入焊盤通過第八金屬連接結構與第三內部焊盤電連接,第三數據處理芯片的輸出焊盤通過第九金屬連接結構與第三外接焊盤電連接。
可選的,所述第一數據處理芯片的背面貼合于陀螺儀傳感器的正面,第二數據處理芯片的背面貼合于加速度傳感器的正面,第三數據處理芯片的背面貼合于磁感應傳感器的正面;或者所述第一數據處理芯片倒裝在陀螺儀傳感器的正面上,所述第二數據處理芯片倒裝在加速度傳感器的正面上,所述第三數據處理芯片倒裝在磁感應傳感器的正面上。
可選的,所述第一數據處理芯片、第二數據處理芯片和第三數據處理芯片的背面形成凹槽。
可選的,所述陀螺儀傳感器為三軸陀螺儀傳感器,所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器,所述磁感應傳感器為三軸磁感應傳感器。
與現有技術相比,本發明技術方案具有以下優點:
本發明的封裝方法和封裝結構,使得陀螺儀傳感器、加速度傳感器、磁感應觸感器集成在一個MEMS封裝結構中,減小了MEMS封裝結構的體積,提高了集成度。并且,由于磁感應觸感器對磁性材料比較敏感,本發明中磁感應觸感器相對于陀螺儀傳感器和加速度傳感器安裝在基板的不同表面,使得磁感應觸感器不會受到陀螺儀傳感器、加速度傳感器的干擾,提高MEMS封裝結構的檢測精度。
進一步,在基板的第二表面形成金屬線路層,磁感應傳感器倒裝在基板的第二表面并通過第三金屬連接結構與金屬線路層電連接這樣的連接方式,使得磁感應傳感器的背面到基板的第二表面的厚度較小,后續在基板的第二表面形成焊接凸起時,焊接凸起的高度可以較小,有利于減少焊接凸起形成的工藝難度以及減少整個封裝結構的體積。
進一步,第一金屬連接結構或貫穿陀螺儀傳感器的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器正面的第一外接焊盤電連接,第二金屬連接結構或貫穿加速度傳感器的背面和部分厚度,并與加速度傳感器正面的第二外接焊盤電連接,當陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,使得第一金屬連接結構與第一互連線路電連接,使得第二金屬連接結構與第二互連線路電連接的連接方式,使得陀螺儀傳感器和加速度傳感器與基板的第一表面之間的厚度較小,有利于減小封裝結構的體積。
進一步,第一金屬連接結構形成在陀螺儀傳感器的第一外接焊盤表面,第二金屬連接結構形成在加速度傳感器的第一外接焊盤表面,因而所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器可以分別倒裝在基板的第一表面上分別與第一互連線路和第二互連線路連接,減小工藝難度,并有利于減小封裝結構的體積。
進一步,第三金屬連接結構或貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,在減小磁感應傳感器的表面到第一基板第二表面厚度的同時,使得磁感應傳感器的磁感應區能遠離基板的第一表面上的陀螺儀傳感器和加速度觸感器,在減小封裝結構的體積的同時,提高磁感應傳感器的檢測精度。
本發明的實現封裝結構和封裝方法實現了一個數據處理芯片與陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器的集成封裝,減小了封裝結構的體積,并且所述數據處理芯片能對陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器感應的信號進行處理,并將處理后的信號從焊接凸起傳輸。
本發明的封裝結構和封裝方法,數據處理芯片與陀螺儀傳感器和加速度傳感器均封裝與基板的第一表面上,而磁感應傳感器封裝在基板的第二表面上,在實現一個數據處理芯片與陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器的集成封裝,減小了封裝結構的體積,并且所述數據處理芯片能對陀螺儀傳感器、加速度傳感器和磁感應傳感器感應的信號進行處理,并將處理后的信號從焊接凸起傳輸,同時由于數據處理芯片與陀螺儀傳感器和加速度傳感器均封裝與基板的第一表面上,而磁感應傳感器封裝在基板的第二表面上,更利于基板的第二表面上形成的焊接凸起的布局。
本發明封裝結構和封裝方法,實現陀螺儀傳感器模塊、加速度傳感器模塊、和磁感應傳感器模塊的集成封裝,減小了封裝結構的體積,并且第一數據處理芯片,第二數據處理芯片和第三數據處理芯片可以單獨對對應的陀螺儀傳感器、加速度傳感器、和磁感應傳感器感應的信號進行處理,提高了處理的效率,并將處理后的信號通過第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起輸出。
附圖說明
圖1-圖8為本發明第一實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖;
圖9-圖14為本發明第二實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖;
圖15-圖17為本發明第三實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖;
圖18-圖20為本發明第四實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖;
圖22-圖23為本發明第五實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖;
圖24-圖25為本發明第六實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖;
圖26-圖37為本發明第七實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
具體實施方式
如背景技術所言,現在的MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀傳感器和MEMS磁感應傳感器均是分開設計制作,然后獨立進行封裝的,由于各種傳感器分別設計制作并獨立進行封裝,這使得現有的MEMS器件體積較大、成本較高。
為此本發明提供了一種MEMS傳感器封裝結構極其形成方法,實現了加速度傳感器、陀螺儀傳感器和磁感應傳感器的集成封裝,減小了封裝結構的體積。
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂,下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在詳述本發明實施例時,為便于說明,示意圖會不依一般比例作局部放大,而且所述示意圖只是示例,其在此不應限制本發明的保護范圍。此外,在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
第一實施例
圖1-圖8為本發明第一實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
參考圖1,提供基板100,所述基板100包括第一表面101和相對的第二表面102,所述基板100具有互連線路。
本實施例中,所述互連線路包括位于基板100中的第一互連線路103和第二互連線路104。
所述第一互連線路103和第二互連線路104用于將基板100的第一表面31的電連接點引至基板的第二表面32。
本實施例中,第一互連線路103后續實現基板31的第一表面上安裝的陀螺儀傳感器與基板100的第二表面上形成的焊接凸起電連接,第二互連線路104后續實現基板31的第一表面上安裝的與加速度傳感器基板100的第二表面上形成的焊接凸起電連接的電連接。
所述基板100可以為印刷線路板、BT(Bismaleimide Triazine)樹脂基板或半導體基板中的一種。所述基板為半導體基板時,半導體基板可以為硅基板、鍺基板、硅鍺基板或其他合適的半導體材料基板。
在一實施例中,所述基板100為印刷線路板、BT(Bismaleimide Triazine)樹脂基板時,所述基板可以為單層或多層堆疊結構,相應的所述第一互連線路103和第二互連線路104也可以為單層或多層堆疊結構。所述第一互連線路103和第二互連線路104為多層堆疊結構時,所述第一互連線路103和第二互連線路104可以包括多層金屬線路層和將相鄰層的金屬線路層互連的金屬插塞或過孔連接結構。
在另一實施例中,所述基板100為半導體基板時,所述第一互連線路103和第二互連線路104可以包括貫穿半導體基板的通孔互連結構以及位于半導體基板的第一表面和/或第二表面上的與通孔互連結構電連接的再布線金屬線路層。
所述第一互連線路103和第二互連線路104的數量為多個(≥2個),不同的第一互連線路103和/或第二互連線路104之間是相互隔離的,且相互絕緣的。本實施例中,所述第一互連線路103的數量與后續安裝的陀螺儀傳感器上的第一外接焊盤的數量一致,所述第二互連線路104數量與后續安裝的加速度傳感器的第二外接焊盤的數量一致。
參考圖2、圖3和圖4,提供陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41,所述陀螺儀傳感器21包括若干第一外接焊盤202,所述加速度傳感器31包括若干第二外接焊盤302,所述磁感應傳感器41包括若干第三外接焊盤402。
所述陀螺儀傳感器21用于檢測物體(比如手機或汽車)的角速度,即陀螺儀傳感器21可以感應物體的加速度,從而產生電信號。
在一實施例中,所述陀螺儀傳感器21包括角速度感應區201和位于角速度感應區201周圍的第一外接焊盤202,所述角速度感應區201用于感應物體的加速度,產生電信號,所述第一外接焊盤202作為陀螺儀傳感器21與外部的芯片或電路進行電信號傳遞的電連接點。所述陀螺儀傳感器21中還形成有關聯電路(圖中未示出),關聯電路將角速度感應區201與第一外接焊盤202電連接,角速度感應區201感應產生的電信號可以通過關聯電路傳輸到第一外接焊盤202。在一實施例中,所述陀螺儀傳感器21正面上具有第一密封蓋210,第一密封蓋210密封所述角速度感應區201,若干第一外接焊盤202位于第一密封蓋210兩側,所述第一密封蓋210將角速度感應區201密封,在后續的封裝過程中防止角速度感應區201的損傷或者在使用時防潮防腐蝕,且若干第一外接焊盤202位于第一密封蓋210兩側,第一密封蓋210的存在不會影響后續的封裝過程。第一密封蓋210的材料可以為硅,玻璃或陶瓷,可以通過粘合層粘合或者鍵合工藝形成在陀螺儀傳感器21正面上。
所述第一外接焊盤202的數量為多個(大于等于2個),部分第一外接焊盤可以傳輸感應的電信號,部分第一外接焊盤可以接受外部的控制信號或者電源信號。
所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,所述第一外接焊盤21和角速度感應區201位于陀螺儀傳感器21的正面。
所述加速度傳感器31用于檢測物體(比如手機或汽車)的加速度,即加速度傳感器31可以感應物體的加速度,從而產生電信號。
在一實施例中,所述加速度傳感器31包括加速度感應區301和位于加速度感應區301周圍的第二外接焊盤302,所述加速度感應區301用于感應物體的加速度,產生電信號,所述第二外接焊盤302作為加速度傳感器31與外部的芯片或電路進行電信號傳遞的電連接點。所述加速度傳感器31中還形成有關聯電路(圖中未示出),關聯電路將加速度感應區301與第二外接焊盤302電連接,加速度感應區301感應產生的電信號可以通過關聯電路傳輸到第二外接焊盤。在一實施例中,所述加速度傳感器301正面上具有第二密封蓋310,第二密封蓋310密封所述加速度感應區301,若干第二外接焊盤302位于第二密封蓋310兩側,第二密封蓋310密封所述加速度感應區301,在后續的封裝過程中防止加速度感應區301的損傷或者在使用時防潮防腐蝕,且若干第二外接焊盤302位于第二密封蓋310兩側,第二密封蓋310的存在不會影響后續的封裝過程。第二密封蓋310的材料可以為硅,玻璃或陶瓷,可以通過粘合層粘合或者鍵合工藝形成在加速度傳感器301正面上。
所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,所述第二外接焊盤31和加速度感應區301位于加速度傳感器31的正面。
所述磁感應傳感器41用于檢測物體(比如手機或汽車)的磁場,即磁感應傳感器41可以感應物體的加速度,從而產生電信號。
在一實施例中,所述磁感應傳感器41包括磁場感應區401和位于磁場感應區401周圍的第三外接焊盤402,所述磁場感應區401用于感應物體的加速度,產生電信號,所述第三外接焊盤402作為磁感應傳感器41與外部的芯片或電路進行電信號傳遞的電連接點。所述磁感應傳感器41中還形成有關聯電路(圖中未示出),關聯電路將磁場感應區401與第三外接焊盤402電連接,磁場感應區401感應產生的電信號可以通過關聯電路傳輸到第三外接焊盤402。
所述第一外接焊盤402的數量為多個(大于等于2個),部分第一外接焊盤可以傳輸感應的電信號,部分第一外接焊盤可以接受外部的控制信號或者電源信號。
所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,所述第三外接焊盤41和磁場感應區401位于磁感應傳感器41的正面。
所述陀螺儀傳感器21可以為單軸或多軸(≥2軸)陀螺儀傳感器,在一實施例中,陀螺儀傳感器21為三軸陀螺儀傳感器時,三軸陀螺儀傳感器可以用于感應三個方向的角速度,所述三個方向指第一方向、第二方向和第三方向,第一方向垂直第二方向,第三方向垂直與第一方向和第二方向所在的平面。
所述加速度傳感器31可以為單軸或多軸(≥2軸)加速度傳感器,在一實施例中,加速度傳感器31為三軸加速度傳感器時,三軸加速度傳感器可以用于感應三個方向的加速度,所述三個方向指第一方向、第二方向和第三方向,第一方向垂直第二方向,第三方向垂直與第一方向和第二方向所在的平面。
所述磁感應傳感器41可以為單軸或多軸(≥2軸)加速度傳感器,在一實施例中,磁感應傳感器41為三軸磁感應傳感器時,三軸磁感應傳感器可以用于感應三個方向的磁場,所述三個方向指第一方向、第二方向和第三方向,第一方向垂直第二方向,第三方向垂直與第一方向和第二方向所在的平面。
參考圖5,將陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器21的第一外接焊盤202通過第一金屬連接結構109與第一互連線路103電連接,加速度傳感器31的第二外接焊盤302通過第二金屬連接結構108與第二互連線路104電連接。
陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的背面貼合于基板100的第一表面,本實施例中,陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的背面通過粘合層105、106貼合于基板100的第一表面。所述粘合層308的材料為環氧樹脂膠、聚酰亞胺膠、苯并環丁烯膠或聚苯并惡唑膠。
所述通過粘合層105、106形成過程可以為:通過貼膜工藝、印膠工藝或滾膠工藝在基板的第一表面上形成粘合材料層,通過曝光和顯影工藝對粘合材料層進行圖形化,在基板上形成粘合層105、106,粘合層105、106的大小和位置與陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的背面的大小以及陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31貼合在基板300的第一表面31上的位置對應。
本實施例中,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第一互連線路103電連接,第一金屬連接結構109的中間部分懸空在陀螺儀傳感器21兩側,第二金屬連接結構108的兩端分別與第二外接焊盤302和第二互連線路104電連接,第二金屬連接結構108的中間部分懸空在加速度傳感器31兩側。
所述第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108可以通過引線鍵合工藝形成。
本實施中,陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的背面通過粘合層105、106貼合于基板100的第一表面,并且通過引線鍵合工藝第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108的這樣的連接方式或工藝過程可以防止其他工藝步驟(比如熱處理工藝)對陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的損傷。
在一實施例中,在形成第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108后,形成至少密封所述第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108(金屬線)的點膠層。所述點膠層可以包括覆蓋第一金屬連接結構109的第一點膠層和覆蓋第二金屬連接結構108的第二點膠層,第一點膠層和第二點膠層分別形成。所述點膠層還可以為一體結構,同時覆蓋第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108。所述點膠層除了覆蓋第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108,還可以覆蓋基板100的第一表面101以及陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31,且點膠層具有平坦的表面,使得點膠層可以作為平臺,便于后續在便于后續在基板100的第二表面進行安裝磁感應傳感器41和形成焊接凸起等工藝步驟。在一實施例中,點膠層的材料為樹脂(膠),形成工藝為點膠工藝、注塑工藝或轉塑工藝。
參考圖6,在基板100的第二表面102上形成金屬線路層110。
所述金屬線路層110作為互連結構的一部分,即本實施例中,所述互連線路除了包括位于基板100中的第一互連線路103和第二互連線路104,還包括位于基板100的第二表面上的金屬線路層110,第一互連線路103、第二互連線路104和金屬線路層110之間相互絕緣。
所述金屬線路層100用于后續與磁感應傳感器連接,金屬線路層100作為第一部分金屬線路層,在基板100的第二表面102形成金屬線路層100的同時,在基板100的第二表面還可以形成第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層,第二部分金屬線路層與第一互連線路103電連接,第三部分金屬線路層與第二互連線路104電連接,第一部分金屬線路層、第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層相互之間是不電連接的。
本實例中,第一部分金屬線路層、第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層同時形成且厚度相同,第一部分金屬線路層用于將磁感應傳感器的第三外接焊盤引至基板的第二表面,便于與第一部分金屬線路層表面形成的第三焊接凸起實現電連接,第二部分金屬線路層作為與第一互連線路連接的焊盤,便于后續在第一部分金屬線路層表面形成第一焊接凸起,第三部分金屬線路層作為與第二互連線路連接的焊盤,便于后續在第三部分金屬線路層表面形成第二焊接凸起,第一部分金屬線路層、第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層的厚度相同,使得形成第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起的高度保持一致,減小第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起工藝難度。
本實施例中,所述第一部分金屬線路層、第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層是位于基板100的第二表面上,在其他實施例中,所述第一部分金屬線路層、第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層嵌入基板的內部,第一部分金屬線路層、第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層的表面與基板的第二表面齊平,第一部分金屬線路層、第二部分金屬線路層和第三部分金屬線路層的形成工藝可以與形成第一互連線路和第二互連線路同時進行,在簡化工藝步驟的同時,有利于減小封裝結構的體積。
在一實施例中,所述金屬線路層110的形成步驟在將陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別安裝在基板100的第一表面101的步驟之前進行,一方面減小金屬線路層110的形成工藝難度,另一方面,防止形成金屬線路層110時對陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的損傷。
所述金屬線路層304的材料可以為W、Al、Cu、Ti、Ag、Au、Pt、Ni其中一種或幾種。
在一實施例中,所述金屬線路層110的形成過程為:在基板100的第二表面102形成金屬材料層,金屬材料層的形成工藝可以為濺射;在金屬材料層表面形成掩膜層,所述掩膜層中具有暴露出金屬材料層表面的若干開口;以所述掩膜層為掩膜,刻蝕去除開口暴露的金屬材料層,基板100的第二表面102剩余的金屬材料層為金屬線路層;去除所述掩膜層。
在另一實施例中,所述金屬線路層110的形成過程為:在所述基板100的第二表面102形成介質層,所述介質層中具有暴露出基板100的第二表面102的若干凹槽;在凹槽中形成填充滿凹槽的金屬線路層110,所述填充工藝為電鍍。
在其他實施例中,所述金屬線路層110也可以通過印刷工藝形成。
參考圖7,將磁感應傳感器41安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器41的第三外接焊盤402通過第三金屬連接結構111與互連線路(金屬線路層110)電連接。
本實施例中,在基板100的第二表面102形成金屬線路層110,磁感應傳感器41倒裝在基板的第二表面102并通過第三金屬連接結構與金屬線路層110電連接這樣的連接方式,使得磁感應傳感器41的背面到基板100的第二表面的厚度較小,后續在基板100的第二表面102形成焊接凸起時,焊接凸起的高度可以較小,有利于減少焊接凸起形成的工藝難度以及減少整個封裝結構的體積。
本實施例中,所述第三金屬連接結構111與金屬線路層110中的第一部分金屬線路層電連接。
所述第三金屬連接結構111的材料的焊料,錫、錫銀、錫鉛、錫銀銅、錫銀鋅、錫鋅、錫鉍銦、錫銦、錫金、錫銅、錫鋅銦或者錫銀銻等金屬中的一種或者多種。
由于將所述磁感應傳感器41倒裝在基板100的第二表面102上時,需要進行回流工藝(熱處理工藝),使得第三金屬連接結構111與基板100的第二表面上的金屬線路層110電連接,因而,在一實施例中,所述磁感應傳感器41倒裝在基板100的第二表面102上的步驟,在將陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別安裝在基板100的第一表面101的步驟之前以及在基板100的第二表面102上形成金屬線路層110步驟之后進行,從而防止回流工藝對陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的損傷。
在一實施例中,還包括形成覆蓋所述磁感應傳感器41以及第三金屬連接結構111表面以及填充相鄰第三金屬連接結構111空間的第三點膠層,通過第三點膠層和基板的第二表面將磁感應傳感器41的磁場感應區401密封,防止后續封裝過程對磁場感應區401的損傷以及在使用過程中防潮防腐蝕,并且通過形成第三點膠層,無需額外在磁感應傳感器41的正面形成密封蓋,減小封裝結構的體積的同時,實現密封功能。第三點膠層的材料為樹脂膠,形成工藝為點膠工藝。
參考圖8,在基板100的第二表面102形成若干焊接凸起,焊接凸起與互連線路電連接。
本實施例中所述焊接凸起包括第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113,第一焊接凸起112與第一互連線路103電連接,第二焊接凸起114與第二互連線路104電連接,第三焊接凸起113與金屬線路層110電連接。
本實施例中,所述第一焊接凸起112通過第二部分金屬線路層與第一互連線路電連接,所述第二焊接凸起114通過第三部分金屬線路層與第二互連線路電連接,所述第三焊接凸起113與金屬線路層110(第三部分金屬線路層)電連接。
所述第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113的材料為焊料,所述焊料可以為錫、錫銀、錫鉛、錫銀銅、錫銀鋅、錫鋅、錫鉍銦、錫銦、錫金、錫銅、錫鋅銦或者錫銀銻等金屬中的一種或者多種。第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113可以通過電鍍或網板應刷工藝形成。
在其他實施例中,所述第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113包括位于基板100的第二表面上的金屬凸塊和位于金屬凸塊表面的焊料層,金屬凸塊的材料可以為鋁、鎳、錫、鎢、鉑、銅、鈦、鉻、鉭、金、銀中的一種或幾種;焊料層的材料可以為錫、錫銀、錫鉛、錫銀銅、錫銀鋅、錫鋅、錫鉍銦、錫銦、錫金、錫銅、錫鋅銦或者錫銀銻等金屬中的一種或者多種。
第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113作為整個MEMS封裝結構與外部的芯片或電路進行通信的端口,使得陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31、磁感應觸感器41感應的電信號可以通過第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113傳出。
在其他實施例中,還包括形成覆蓋基板的第二表面以及第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113部分側壁表面的塑封層。本實施例中,通過上述方法使得陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31、磁感應觸感器41集成在一個MEMS封裝結構中,減小了MEMS封裝結構的體積,提高了集成度。并且,由于磁感應觸感器41對磁性材料比較敏感,本發明中磁感應觸感器41相對于陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31安裝在基板的不同表面,使得磁感應觸感器41不會受到陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31的干擾,提高MEMS封裝結構的檢測精度。
第二實施例
圖9-圖14為本發明第二實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
本實施例與前述實施例的區別在于,陀螺儀傳感器21與第一互連線路103、加速度傳感器31與第二互連線路104的連接方式不同,本實施例中,第一金屬連接結構203或206貫穿陀螺儀傳感器21的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,第二金屬連接結構303或306貫穿加速度傳感器31的背面和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接,當陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,使得第一金屬連接結構203與第一互連線路103電連接,使得第二金屬連接結構203與第二互連線路104電連接的連接方式,使得陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31與基板100的第一表面101之間的厚度較小,有利于減小封裝結構的體積。需要說明的是,本實施例中相同結構或類似結構的形成過程和設置請參考前述實施例中相關結構的形成過程和設置,在本實施例中不再贅述。
參考圖9和圖11,陀螺儀傳感器21中形成有第一金屬連接結構203或206,所述第一金屬連接結構203或206貫穿陀螺儀傳感器21的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接。
在一實施例中,請參考圖9,所述第一金屬連接結構203的形成過程為:沿背面刻蝕所述刻蝕陀螺儀傳感器21,在陀螺儀傳感器21中形成暴露出第一外接焊盤202底部表面的刻蝕孔;在刻蝕孔中填充滿金屬,形成第一金屬連接結構203。
在另一實施例中,請參考圖11,所述第一金屬連接結構206的形成過程為:沿背面刻蝕所述陀螺儀傳感器21,在陀螺儀傳感器21中形成暴露出第一外接焊盤202底部表面的凹槽;在所述凹槽的側壁和底部表面以及陀螺儀傳感器21的背面形成金屬線路層,刻蝕去除陀螺儀傳感器21背面上的部分金屬線路層,在凹槽的側壁和底部表面以及陀螺儀傳感器21的部分背面上形成第一金屬連接結構206;形成填充滿剩余的凹槽以及陀螺儀傳感器21背面上的相鄰第一金屬連接結構206之間空隙的絕緣介質層,絕緣介質層的表面與陀螺儀傳感器21背面上的第一金屬連接結構206表面齊平。
在其他實施例中,所述第一金屬連接結構203或206的表面還可以形成焊料層。
參考圖10和12,加速度傳感器31中形成有第二金屬連接結構303或306,所述第二金屬連接結構303或306貫穿加速度傳感器31的背面和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接。
在一實施例中,請參考圖10,所述第二金屬連接結構303的形成過程為:沿背面刻蝕所述刻蝕加速度傳感器31,在加速度傳感器31中形成暴露出第二外接焊盤302底部表面的刻蝕孔;在刻蝕孔中填充滿金屬,形成第二金屬連接結構303。
在另一實施例中,請參考圖12,所述第二金屬連接結構306的形成過程為:沿背面刻蝕所述加速度傳感器31,在加速度傳感器31中形成暴露出第二外接焊盤302底部表面的凹槽;在所述凹槽的側壁和底部表面以及加速度傳感器31的背面形成金屬線路層,刻蝕去除加速度傳感器31背面上的部分金屬線路層,在凹槽的側壁和底部表面以及加速度傳感器31的部分背面上形成第二金屬連接結構306;形成填充滿剩余的凹槽以及加速度傳感器31背面上的相鄰第二金屬連接結構306之間空隙的絕緣介質層,絕緣介質層的表面與加速度傳感器31背面上的第二金屬連接結構306表面齊平。
在其他實施例中,所述第二金屬連接結構303或306的表面還可以形成焊料層。
參考圖13,將圖9和圖11所示的陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,使得第一金屬連接結構203與第一互連線路103電連接,使得第二金屬連接結構203與第二互連線路104電連接。
貼合過程可以采用直接鍵合工藝、金屬擴散鍵合、陽極鍵合、焊料鍵合中一種或幾種的組合。
在另一實施例中,請參考圖14,將圖10和圖12所示的陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,使得第一金屬連接結構203與第一互連線路103電連接,使得第二金屬連接結構203與第二互連線路104電連接。
貼合過程可以采用直接鍵合工藝、金屬擴散鍵合、陽極鍵合、焊料鍵合中一種或幾種的組合。
第三實施例
圖15-圖17為本發明第三實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
本實施例與前述實施例的區別在于,陀螺儀傳感器與第一互連線路、加速度傳感器與第二互連線路的連接方式不同,本實施例中第一金屬連接結構208形成在陀螺儀傳感器21的第一外接焊盤202表面,第二金屬連接結構308形成在加速度傳感器31的第一外接焊盤302表面,因而所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31可以分別倒裝在基板100的第一表面101上分別與第一互連線路103和第二互連線路104連接,減小工藝難度,并有利于減小封裝結構的體積。需要說明的是,本實施例中相同結構或類似結構的形成過程和設置請參考前述實施例中相關結構的形成過程和設置,在本實施例中不再贅述。
參考圖15和圖16,在陀螺儀傳感器21的第一外接焊盤202表面形成第一金屬連接結構208,在加速度傳感器的第二外接焊盤302表面形成第二金屬連接結構308。
所述第一金屬連接結構208和第二金屬連接結構308的材料為焊料,所述焊料可以為錫、錫銀、錫鉛、錫銀銅、錫銀鋅、錫鋅、錫鉍銦、錫銦、錫金、錫銅、錫鋅銦或者錫銀銻等金屬中的一種或者多種。第一金屬連接結構208和第二金屬連接結構308可以通過電鍍或網板應刷工藝形成。
參考圖17,將圖15和圖16所示的陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別倒裝在基板100的第一表面100上,第一金屬連接結構208與第一互連線路103電連接,第二金屬連接結構308與第二互連線路104電連接。
在一實施例中,還包括形成覆蓋所述陀螺儀傳感器21以及第一金屬連接結構208表面以及填充相鄰第一金屬連接結構208空間的第四點膠層,通過第三點膠層和基板的第一表面將陀螺儀傳感器21的角速度感應區201密封,防止后續封裝過程對角速度感應區201的損傷以及在使用過程中防潮防腐蝕,并且通過形成第三點膠層,無需額外在陀螺儀傳感器21的正面形成密封蓋,減小封裝結構的體積的同時,實現密封功能。第四點膠層的材料為樹脂(膠),形成工藝為點膠工藝、注塑工藝或轉塑工藝。
還包括形成覆蓋所述加速度傳感器31以及第二金屬連接結構308表面以及填充相鄰第二金屬連接結構308空間的第五點膠層,通過第五點膠層和基板的第一表面將加速度傳感器31的加速度感應區301密封,防止后續封裝過程對加速度感應區301的損傷以及在使用過程中防潮防腐蝕,并且通過形成第五點膠層,無需額外在加速度傳感器31的正面形成密封蓋,減小封裝結構的體積的同時,實現密封功能。第五點膠層的材料為樹脂膠(膠),形成工藝為點膠工藝、注塑工藝或轉塑工藝。
第四實施例中
圖18-圖20為本發明第四實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
本實施例中與前述實施例中的區別在于,磁感應傳感器41與基板100第二表面102上的金屬線路層111的連接方式不同,第三金屬連接結構403或406貫穿磁感應傳感器41的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器41正面的第三外接焊盤402電連接,所述磁感應傳感器41背面貼合于基板100的第二表面102,在減小磁感應傳感器41的表面到第一基板100第二表面102厚度的同時,使得磁感應傳感器41的磁感應區401能遠離基板100的第一表面101上的陀螺儀傳感器21和加速度觸感器31,在減小封裝結構的體積的同時,提高磁感應傳感器的檢測精度。需要說明的是,本實施例中相同結構或類似結構的形成過程和設置請參考前述實施例中相關結構的形成過程和設置,在本實施例中不再贅述。并且,本實施例中,陀螺儀傳感器與第一互連線路、加速度傳感器與第二互連線路的連接方式除了圖20和圖21中披露的連接方式外,可以采用前述實施例中的任一種連接方式,在此不作特別限定。
參考圖18和19,在磁感應傳感器41中形成第三金屬連接結構403或406,所述第三金屬連接結構403或406貫穿磁感應傳感器41的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器41正面的第三外接焊盤402電連接。
在一實施例中,請參考圖18,所述第三金屬連接結構403的形成過程為:沿背面刻蝕所述刻蝕磁感應傳感器41,在磁感應傳感器41中形成暴露出第三外接焊盤402底部表面的刻蝕孔;在刻蝕孔中填充滿金屬,形成第三金屬連接結構403。
在另一實施例中,請參考圖19,所述第三金屬連接結構406的形成過程為:沿背面刻蝕所述第三金屬連接結構403,在第三金屬連接結構403中形成暴露出第三外接焊盤402底部表面的凹槽;在所述凹槽的側壁和底部表面以及第三金屬連接結構406的背面形成金屬線路層,刻蝕去除第三金屬連接結構406背面上的部分金屬線路層,在凹槽的側壁和底部表面以及第三金屬連接結構406的部分背面上形成第三金屬連接結構406;形成填充滿剩余的凹槽以及第三金屬連接結構406背面上的相鄰第三金屬連接結構406之間空隙的絕緣介質層,絕緣介質層的表面與第三金屬連接結構406背面上的第三金屬連接結構406表面齊平。
在一實施例中,所述磁感應傳感器41正面上具有第三密封蓋410,第三密封蓋410密封所述磁場感應區401,若干第三外接焊盤402位于第三密封蓋410兩側。第三密封蓋410密封所述磁場感應區401,在后續的封裝過程中防止磁場感應區401的損傷或者在使用時防潮防腐蝕,且若干第三外接焊盤402位于第三密封蓋410兩側,第三密封蓋410存在不會影響后續的封裝過程。第三密封蓋410的材料可以為硅,玻璃或陶瓷,可以通過粘合層粘合或者鍵合工藝形成在磁感應傳感器41的正面上。
在其他實施例中,所述第一金屬連接結構203或206的表面還可以形成焊料層。
參考圖20,將圖18所示的磁感應傳感器41的背面貼合于基板100的第二表面102,使得第一金屬連接結構403與基板100的第二表面上的金屬線路層110電連接。
在另一實施例中,請參考圖21,將圖18所示的磁感應傳感器41的背面貼合于基板100的第二表面102,使得第一金屬連接結構406與基板100的第二表面上的金屬線路層110電連接。
貼合過程可以采用直接鍵合工藝、金屬擴散鍵合、陽極鍵合、焊料鍵合中一種或幾種的組合。
本實施例中,所述第三金屬連接結構403或406貫穿磁感應傳感器41的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器41正面的第三外接焊盤402電連接,所述磁感應傳感器41背面貼合于基板100的第二表面102,且所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31的背面通過粘合層105、106貼合于基板100的第一表面,通過引線鍵合工藝第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第一互連線路103電連接,第二金屬連接結構108的兩端分別與第二外接焊盤302和第二互連線路104電連接。
在其他實施例中,所述第三金屬連接結構403或406貫穿磁感應傳感器41的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器41正面的第三外接焊盤402電連接,所述磁感應傳感器41背面貼合于基板100的第二表面102,且(參考圖13和14)第一金屬連接結構203或206貫穿陀螺儀傳感器21的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,第二金屬連接結構303或306貫穿加速度傳感器31的背面和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接,陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,使得第一金屬連接結構203與第一互連線路103電連接,陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41這樣的集成封裝方式,使得陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41表面到第一基板表面的后續均較小,有利于減小封裝結構的體積,并且磁感應傳感器41的磁感應區401遠離陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31,使得磁感應傳感器41受到陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31的干擾很小,提高了磁感應傳感器41的檢測精度。
本發明實施例,還提供給了一種MEMS傳感器封裝結構,請參考圖8,包括:
基板100,所述基板100包括第一表面101和相對的第二表面102,所述基板100具有互連線路,互連線路包括位于基板中的第一互連線路103和第二互連線路104;
陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41,所述陀螺儀傳感器21包括若干第一外接焊盤202,所述加速度傳感器31包括若干第二外接焊盤302,所述磁感應傳感器41包括若干第三外接焊盤401;
陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器21的第一外接焊盤202通過第一金屬連接結構109與互連線路(第一互連線路103)電連接,加速度傳感器31的第二外接焊盤302通過第二金屬連接結構108與互連線路(第二互連線路104)電連接;
互連線路還包括位于基板100的第二表面102上的若干金屬線路層110;
磁感應傳感器41安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器41的第三外接焊盤402通過第三金屬連接結構111與互連線路(金屬線路層110)電連接;
位于基板100的第二表面102的若干焊接凸起,焊接凸起與互連線路電連接,具體的焊接凸起包括第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113,第一焊接凸起112與第一互連線路103電連接,第二焊接凸起114與第二互連線路104電連接,第三焊接凸起113與金屬線路層110電連接。
所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,所述第一外接焊盤202位于陀螺儀傳感器的正面,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,所述第二外接焊盤302位于加速度傳感器的正面,所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,所述第三外接焊盤402位于磁感應傳感器的正面。
本實施例中,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第一互連線路103電連接,第一金屬連接結構109的中間部分懸空在陀螺儀傳感器21兩側,第二金屬連接結構109的兩端分別與第二外接焊盤302和第二互連線路104電連接,第二金屬連接結構108的中間部分懸空在加速度傳感器兩側。
在另一實施例中,請參考圖13或14,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,所述第一金屬連接結構203/206貫穿陀螺儀傳感器21的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,所述第二金屬連接結構303/306貫穿加速度傳感器31的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接。
在另一實施例中,所述第一金屬連接結構208位于第一外接焊盤202的表面,第二金屬連接結構308位于第二外接焊盤302的表面,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別倒裝在基板100的第一表面101上。
請繼續參考圖8,本實施中,所述第三金屬連接結構111位于第三外接焊盤402的表面,所述磁感應傳感器41倒裝在基板100的第二表面402上。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬線路層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側。
在另一實施例中,請參考圖20和圖21,所述磁感應傳感器41背面貼合于基板100的第二表面102,所述第三金屬連接結構403/406貫穿磁感應傳感器41的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器41正面的第三外接焊盤403電連接。
在一實施例中,所述陀螺儀傳感器為三軸陀螺儀傳感器,所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器,所述磁感應傳感器為三軸磁感應傳感器。
第五實施例
圖22-圖23為本發明第五實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
本實施例與前述實施例的區別在于,本實施例實現一個數據處理芯片501與陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41的集成封裝,減小了封裝結構的體積,并且所述數據處理芯片501能對陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41感應的信號進行處理,并將處理后的信號從焊接凸起傳輸。需要說明的是,本實施例中與前述實施例中相同或相似的結構、相同或相似的連接方式的限定或描述,請參考前述實施例中相應的結構、相應的連接方式的限定或描述,本實施例中不再贅述。
參考圖22,提供基板100,所述基板100包括第一表面101和相對的第二表面102,所述基板100中具有互連線路,本實施例中,所述互連線路包括位于基板100中的第三互連線路124和第四互連線路125,以及位于基板100的第二表面102上的若干第一金屬線路層116和若干第二金屬線路層117,第三互連線路124、第四互連線路125、第一金屬線路層116和若干第二金屬線路層117相互絕緣;
提供陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41,所述陀螺儀傳感器21包括若干第一外接焊盤202,所述加速度傳感器31包括若干第二外接焊盤302,所述磁感應傳感器41包括若干第三外接焊盤402;
將陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器21的第一外接焊盤202通過第一金屬連接結構109與互連線路(第三互連線路124)電連接,加速度傳感器31的第二外接焊盤302通過第二金屬連接結構108與互連線路(第四互連線路125)電連接;
在基板100的第二表面102上形成若干第一金屬線路層116和若干第二金屬線路層117;
將磁感應傳感器41安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器41的第三外接焊盤402通過第三金屬連接結構111與互連線路(第一金屬線路層116)電連接;
將數據處理芯片501倒裝在基板100的第二表面102,數據處理芯片501與互連線路(第三互連線路124、第四互連線路125、第一金屬線路層116和第二金屬線路層117)電連接;
在第二金屬線路層117的表面形成焊接凸起115。
所述數據處理芯片501用于對陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41感應的信號進行處理,并可以將處理后的信號通過焊接凸起115傳輸給其他的芯片或電路,所述數據處理芯片501中形成有信號處理電路(未示出),所述數據處理芯片501的表面具有與信號處理電路的電連接的若干輸入焊盤503和輸出焊盤502,輸入焊盤503與相應的第三互連線路124、第四互連線路125、第一金屬線路層116電連接,輸出焊盤502與第二金屬線路層117電連接。在具體的實施例中,數據處理芯片501的部分輸入焊盤503通過第三互連線路124、第一金屬連接結構109和第一外接焊盤202與陀螺儀傳感器21電連接,數據處理芯片501的部分輸入焊盤503通過第四互連線路125、第二金屬連接結構108、第二外接焊盤302與加速度傳感器31電連接,數據處理芯片501的部分輸入焊盤503通過第一金屬線路層116、第三金屬連接結構111、第三外接焊盤402與磁感應傳感器電連接。
所述信號處理芯片501還可以通過焊接凸起115、第二金屬線路層117和輸出焊盤502接收外部的信號,并通過輸入焊盤503傳遞出相應的控制信號給陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41。
所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,所述第一外接焊盤202位于陀螺儀傳感器21的正面,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,所述第二外接焊盤302位于加速度傳感器21的正面,所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,所述第三外接焊盤402位于磁感應傳感器41的正面。
本實施例中,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第三互連線路124電連接,第一金屬連接結構109的中間部分懸空在陀螺儀傳感器21兩側,第二金屬連接結構108的兩端分別與第二外接焊盤302和第四互連線路125電連接,第二金屬連接結構108的中間部分懸空在加速度傳感器31兩側。
所述金屬線(第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108)的形成工藝為引線鍵合,在形成金屬線后,還包括,形成至少密封所述金屬線的點膠層。
在另一實施例中,請參考圖23,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,所述第一金屬連接結構109貫穿陀螺儀傳感器31的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,所述第二金屬連接結構108貫穿加速度傳感器31的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接。
在另一實施例中,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上(類似于圖17所示的連接方式)。
所述第三金屬連接結構111位于第三外接焊盤402的表面,所述磁感應傳感器41倒裝在基板100的第二表面102上。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬線路層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側(類似圖20和圖21所示的連接方式)。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接(類似圖20和圖21所示的連接方式)。
第一金屬線路層116和若干第二金屬線路層117的形成工藝和相關限定請參考前述實施例中金屬線路層的形成工藝和相關限定,在此不再贅述。
本發明實施例還提供了一種MEMS傳感器封裝結構,請參考圖22,包括:
基板100,所述基板100包括第一表面101和相對的第二表面102,所述基板100具有互連線路,互連線路包括位于基板100中的第三互連線路124和第四互連線路125、以及位于基板100的第二表面102上的若干第一金屬線路層116和若干第二金屬線路層117;
陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41,所述陀螺儀傳感器21包括若干第一外接焊盤202,所述加速度傳感器31包括若干第二外接焊盤302,所述磁感應傳感器41包括若干第三外接焊盤402;
陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器11的第一外接焊盤202通過第一金屬連接結構109與互連線路(第三互連線路124)電連接,加速度傳感器31的第二外接焊盤302通過第二金屬連接結構108與互連線路(第四互連線路125)電連接;
磁感應傳感器41安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器41的第三外接焊盤402通過第三金屬連接結構111與互連線路(第一金屬線路層116)電連接;
數據處理芯片501倒裝在基板100的第二表面102,數據處理芯片401與互連線路(第三互連線路124、第四互連線路125、第一金屬線路層116和第二金屬線路層117)電連接;
位于基板100的第二表面上的焊接凸起115,焊接凸起115與第二金屬線路層117電連接。
所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,所述第一外接焊盤202位于陀螺儀傳感器21的正面,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,所述第二外接焊盤302位于加速度傳感器21的正面,所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,所述第三外接焊盤402位于磁感應傳感器41的正面。
本實施例中,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第三互連線路124電連接,第一金屬連接結構109的中間部分懸空在陀螺儀傳感器21兩側,第二金屬連接結構108的兩端分別與第二外接焊盤302和第四互連線路125電連接,第二金屬連接結構108的中間部分懸空在加速度傳感器31兩側。
在另一實施例中,請參考圖23,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,所述第一金屬連接結構109貫穿陀螺儀傳感器31的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,所述第二金屬連接結構108貫穿加速度傳感器31的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接。
在另一實施例中,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上(類似于圖17所示的連接方式)。
所述第三金屬連接結構111位于第三外接焊盤402的表面,所述磁感應傳感器41倒裝在基板100的第二表面102上。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬線路層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側(類似圖20和圖21所示的連接方式)。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接(類似圖20和圖21所示的連接方式)。
所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,所述第一外接焊盤202位于陀螺儀傳感器21的正面,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,所述第二外接焊盤302位于加速度傳感器21的正面,所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,所述第三外接焊盤402位于磁感應傳感器41的正面。
本實施例中,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第三互連線路124電連接,第一金屬連接結構109的中間部分懸空在陀螺儀傳感器21兩側,第二金屬連接結構108的兩端分別與第二外接焊盤302和第四互連線路125電連接,第二金屬連接結構108的中間部分懸空在加速度傳感器31兩側。
在另一實施例中,請參考圖23,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,所述第一金屬連接結構109貫穿陀螺儀傳感器31的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,所述第二金屬連接結構108貫穿加速度傳感器31的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接。
在另一實施例中,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上(類似于圖17所示的連接方式)。
所述第三金屬連接結構111位于第三外接焊盤402的表面,所述磁感應傳感器41倒裝在基板100的第二表面102上。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬線路層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側(類似圖20和圖21所示的連接方式)。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接(類似圖20和圖21所示的連接方式)。
所述數據處理芯片501的表面具有若干輸入焊盤503和輸出焊盤502,輸入焊盤503與相應的第三互連線路124、第四互連線路125、第一金屬線路層116電連接,輸出焊盤502與第二金屬線路層117電連接。
第六實施例
圖24-圖25為本發明第六實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
本實施例與第五實施例的區別在于,數據處理芯片501與陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31均封裝與基板100的第一表面101上,而磁感應傳感器41封裝在基板100的第二表面上,在實現一個數據處理芯片501與陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41的集成封裝,減小了封裝結構的體積,并且所述數據處理芯片501能對陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41感應的信號進行處理,并將處理后的信號從焊接凸起傳輸,同時由于數據處理芯片501與陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31均封裝與基板100的第一表面101上,而磁感應傳感器41封裝在基板100的第二表面上,更利于基板100的第二表面102上形成的焊接凸起的布局。需要說明的是,本實施例中與前述實施例中相同或相似的結構、相同或相似的連接方式的限定或描述,請參考前述實施例中相應的結構、相應的連接方式的限定或描述,本實施例中不再贅述。
參考圖24,提供基板100,所述基板100包括第一表面101和相對的第二表面1021,所述基板100具有互連線路;本實施例中所述互連線路包括位于基板100中的第五互連線路120和第六互連線路119,以及位于基板100的第一表面101形成的若干第三金屬線路層122和若干第四金屬線路層123;
提供陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41,所述陀螺儀傳感器21包括若干第一外接焊盤202,所述加速度傳感器31包括若干第二外接焊盤302,所述磁感應傳感器41包括若干第三外接焊盤402;
將陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器21的第一外接焊盤202通過第一金屬連接結構109與互連線路(第三金屬線路層122)電連接,加速度傳感器31的第二外接焊盤302通過第二金屬連接結構108與互連線路(第四金屬線路層123)電連接;
將磁感應傳感器41安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器41的第三外接焊盤402通過第三金屬連接結構111與互連線路(第五互連線路120)電連接;
將數據處理芯片501倒裝在基板100的第一表面101,數據處理芯片501與互連線路(第三金屬線路層122、第四金屬線路層123、第五互連線路120和第六互連線路119)電連接;
所述互連線路還包括位于基板100的第二表面102上的若干第五金屬線路層121,在基板100的第二表面102上形成若干第五金屬線路層121,第五金屬線路層121與第六互連線路119電連接;
在第五金屬線路層121的表面形成焊接凸起118。
所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,所述第一外接焊盤202位于陀螺儀傳感器21的正面,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,所述第二外接焊盤302位于加速度傳感器31的正面,所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,所述第三外接焊盤402位于磁感應傳感器41的正面。
本實施例中,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第三金屬線路層122電連接,第一金屬連接結構109的中間部分懸空在陀螺儀傳感器21兩側,第二金屬連接結構108的兩端分別與第二外接焊盤302和第四金屬線路層123電連接,第二金屬連接結構109的中間部分懸空在加速度傳感器31兩側。
在一實施例中,陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101以及數據處理芯片501倒裝在基板100的第一表面101之后,還包括:形成至少包覆所述金屬線(第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108)的點膠層。在一實施例中,所述點膠層除了覆蓋第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108外,還覆蓋陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31、數據處理芯片501以及第一基板100的第一表面,且點膠層具有平坦的上表面,使得點膠層可以作為平臺,便于后續在基板100的第二表面進行安裝磁感應傳感器41和形成焊接凸起118等工藝步驟。在一實施例中,點膠層的材料為樹脂(膠),形成工藝為點膠工藝、注塑工藝或轉塑工藝。
在另一實施例中,請參考圖25,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,所述第一金屬連接結構106的一端貫穿陀螺儀傳感器21的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,第一金屬連接結構106另一端與第三金屬線路層122電連接,所述第二金屬連接結構306的一端貫穿加速度傳感器31的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接,所述第二金屬連接結構306的另一端與第四金屬線路層電連接。
在另一實施例中,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上,第一金屬連接結構和第二金屬連接結構分別與第三金屬線路層和第四金屬線路層電連接。
本實施例中,所述第三金屬連接結構111位于第三外接焊盤402的表面,所述磁感應傳感器41倒裝在基板400的第二表面102上。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和第五互連線路連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構的一端貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接,另一端與第五互連線路電連接。
請繼續參考圖24,所述數據處理芯片501包括若干輸入焊盤503和輸出焊盤502,輸入焊盤503與相應的第三金屬線122、第四金屬線路層123、第五互連線路120電連接,輸出焊盤502與第六互連線路電連接。
在一實施例中,在基板100的第一表面101上形成第三金屬線路層122和第四金屬線路層123時,可以將第一表面101上還形成第四部分金屬線路層和第五部分金屬線路層,第四部分金屬線路層與第五互連線路120電連接,第五部分金屬線路層與第六互連線路119電連接。
需要說明的是,第三金屬線122、第四金屬線路層123、第五金屬線路層121的形成工藝和相關限定請參考前述實施例中金屬線路層的形成工藝和相關限定,在此不再贅述。
本實施例中還提供了一種MEMS傳感器封裝結構,請參考圖23,包括:
基板100,所述基板10包括第一表面101和相對的第二表面102,所述基板100具有互連線路,所述互連線路包括位于基板100中的第五互連線路120和第六互連線路119,以及位于基板100的第一表面101的若干第三金屬線路層122和若干第四金屬線路層123;
陀螺儀傳感器21、加速度傳感器31和磁感應傳感器41,所述陀螺儀傳感器21包括若干第一外接焊盤202,所述加速度傳感器31包括若干第二外接焊盤302,所述磁感應傳感器41包括若干第三外接焊盤402;
陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31分別安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器21的第一外接焊盤202通過第一金屬連接結構109與互連線路(第三金屬線路層122)電連接,加速度傳感器31的第二外接焊盤302通過第二金屬連接結108構與互連線路(第四金屬線路層123)電連接;
磁感應傳感器41安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器41的第三外接402焊盤通過第三金屬連接結構111與互連線路(第五互連線路120)電連接;
數據處理芯片501倒裝在基板100的第一表面101,數據處理芯片501與互連線路(第三金屬線路層122、第四金屬線路層123、第五互連線路120和第六互連線路119)電連接;
所述互連線路還包括位于基板100的第二表面102上的若干第五金屬線路層121,第五金屬線路層121與第六互連線路119電連接;
位于第五金屬線路層121的表面的焊接凸起118。
所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,所述第一外接焊盤202位于陀螺儀傳感器21的正面,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,所述第二外接焊盤302位于加速度傳感器31的正面,所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,所述第三外接焊盤402位于磁感應傳感器41的正面。
本實施例中,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,第一金屬連接結構109的兩端分別與第一外接焊盤202和第三金屬線路層122電連接,第一金屬連接結構109的中間部分懸空在陀螺儀傳感器21兩側,第二金屬連接結構108的兩端分別與第二外接焊盤302和第四金屬線路層123電連接,第二金屬連接結構109的中間部分懸空在加速度傳感器31兩側。
在另一實施例中,請參考圖25,所述陀螺儀傳感器21和加速度傳感器31背面貼合于基板100的第一表面101,所述第一金屬連接結構106的一端貫穿陀螺儀傳感器21的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤202電連接,第一金屬連接結構106另一端與第三金屬線路層122電連接,所述第二金屬連接結構306的一端貫穿加速度傳感器31的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤302電連接,所述第二金屬連接結構306的另一端與第四金屬線路層電連接。
在另一實施例中,所述第一金屬連接結構位于第一外接焊盤的表面,第二金屬連接結構位于第二外接焊盤的表面,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器分別倒裝在基板的第一表面上,第一金屬連接結構和第二金屬連接結構分別與第三金屬線路層和第四金屬線路層電連接。
本實施例中,所述第三金屬連接結構111位于第三外接焊盤402的表面,所述磁感應傳感器41倒裝在基板400的第二表面102上。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和第五互連線路連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側。
在另一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構的一端貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接,另一端與第五互連線路電連接。
請繼續參考圖24,所述數據處理芯片501包括若干輸入焊盤503和輸出焊盤502,輸入焊盤503與相應的第三金屬線122、第四金屬線路層123、第五互連線路120電連接,輸出焊盤502與第六互連線路電連接。
第七實施例
圖26-圖37為本發明第七實施例MEMS傳感器封裝結構形成過程的結構示意圖。
本實施例與第四、五實施例的區別在于,本實施例中實現陀螺儀傳感器模塊61、加速度傳感器模塊71、和磁感應傳感器模塊81的集成封裝,減小了封裝結構的體積,并且第一數據處理芯片,第二數據處理芯片和第三數據處理芯片可以單獨對對應的陀螺儀傳感器、加速度傳感器、和磁感應傳感器感應的信號進行處理,提高了處理的效率,并將處理后的信號通過第一焊接凸起、第二焊接凸起和第三焊接凸起輸出。需要說明的是,本實施例中與前述實施例中相同或相似的結構、相同或相似的連接方式的限定或描述,請參考前述實施例中相應的結構、相應的連接方式的限定或描述,本實施例中不再贅述。
參考圖26、圖27和圖28,提供陀螺儀傳感器模塊61、加速度傳感器模塊71和磁感應傳感器模塊81,所述陀螺儀傳感器模塊61包括陀螺儀傳感器21和與陀螺儀傳感器21電連接的第一數據處理芯片601以及第一外接焊盤206,所述加速度傳感器模塊71包括加速度傳感器31和與加速度傳感器31電連接的第二數據處理芯片701以及第二外接焊盤306,所述磁感應傳感器模塊81包括磁感應傳感器41與磁感應傳感器41電連接的第三數據處理芯片801以及第三外接焊盤805。
請參考圖26,所述陀螺儀傳感器21包括正面和相對的背面,陀螺儀傳感器21的正面具有若干第一內部焊盤205和第一外接焊盤206,第一數據處理芯片601位于陀螺儀傳感器21的正面上,第一數據處理芯片601與第一內部焊盤205和第一外接焊盤206電連接,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面。
所述第一內部焊盤205位于角速度感應區201周圍,所述角速度感應區201用于感應物體的加速度,產生電信號,所述第一內部焊盤205作為陀螺儀傳感器21與第一數據處理芯片601進行電信號傳遞的電連接點。
所述第一內部焊盤205的數量為多個(大于等于2個),部分第一內部焊盤可以傳輸感應的電信號,部分第一內部焊盤可以接受外部的控制信號或者電源信號。
第一外接焊盤206適于將陀螺儀傳感器模塊61處理后的信號傳遞出,并可以接收外部的控制信號等,所述第一外接焊盤206位于第一內部焊盤205的周圍,便于陀螺儀傳感器模塊61與基板中的第一互連線路電連接。在一實施例中,所述第一外接焊盤206與第一數據處理芯片601電連接。在另一實施例中,部分第一外接焊盤206與第一數據處理芯片601電連接,部分第一外接焊盤206可以與第一內部焊盤205電連接
所述第一數據處理芯片601用于對陀螺儀傳感器21感應的電信號進行處理,第一數據處理芯片601中形成有信號處理電路(未示出),所述第一數據處理芯片601的表面具有與信號處理電路的電連接的若干輸入焊盤603和輸出焊盤602,輸入焊盤603與相應的陀螺儀傳感器21的第一內部焊盤205電連接,輸出焊盤502與第一外接焊盤206電連接。
所述第一數據處理芯片601包括正面和相對的背面,輸入焊盤603和輸出焊盤602位于第一數據處理芯片601的正面,第一數據處理芯片601的輸入焊盤603通過第四金屬連接結構604與第一內部焊盤205電連接,第一數據處理芯片601的輸出焊盤602通過第五金屬連接結構605與第一外接焊盤206電連接,使得第一數據處理芯片601可以通過輸入焊盤603通過第四金屬連接結構604與第一內部焊盤205接收陀螺儀傳感器21感應的電信號,并通過輸出焊盤602、第五金屬連接結構605與第一外接焊盤206輸出處理后的電信號。
本實施例中,所述第一數據處理芯片601的背面貼合于陀螺儀傳感器21的正面,第四金屬連接結構604和第五金屬連接結構605為金屬線,第四金屬連接結構604和第五金屬連接結構605的中間部分懸空在第一數據處理芯片601的兩側,第四金屬連接結構604的兩端分別與第一數據處理芯片601的輸入焊盤603與第一內部焊盤205電連接,第五金屬連接結構605的兩端分別與第一數據處理芯片601的輸出焊盤602與第一外接焊盤206電連接。本實施例中,通過第一數據處理芯片601背面貼合于陀螺儀傳感器21的正面,將陀螺儀傳感器21的角速度感應區201密封,無需額外在陀螺儀傳感器21的正面上形成密封蓋,在節省制作成本的同時,實現對陀螺儀傳感器21的感應信號進行處理和對角速度感應區201的密封。
參考圖27,所述加速度傳感器31包括正面和相對的背面,加速度傳感器31的正面具有若干第二內部焊盤305和第二外接焊盤306,第二數據處理芯片701位于加速度傳感器31的正面,第二數據處理芯片701與第二內部焊盤305和第二外接焊盤306電連接。
所述第二內部焊盤305位于加速度感應區301周圍,所述加速度感應區301用于感應物體的加速度,產生電信號,所述第二內部焊盤305作為加速度傳感器31與第二數據處理芯片701進行電信號傳遞的電連接點。
所述第二內部焊盤305的數量為多個(大于等于2個),部分第二內部焊盤可以傳輸感應的電信號,部分第二內部焊盤可以接受外部的控制信號或者電源信號。
第二外接焊盤306適于將加速度傳感器模塊71處理后的信號傳遞出,并可以接收外部的控制信號等,所述第二外接焊盤306位于第二內部焊盤305的周圍,便于加速度傳感器模塊71與基板中的第一互連線路電連接。在一實施例中,所述第二外接焊盤306與第二數據處理芯片701電連接。在另一實施例中,部分第二外接焊盤306與第二數據處理芯片701電連接,部分第二外接焊盤306可以與第二內部焊盤305電連接
所述第二數據處理芯片701用于對加速度傳感器31感應的電信號進行處理,第二數據處理芯片701中形成有信號處理電路(未示出),所述第二數據處理芯片701的表面具有與信號處理電路的電連接的若干輸入焊盤703和輸出焊盤702,輸入焊盤703與相應的加速度傳感器31的第二內部焊盤305電連接,輸出焊盤502與第二外接焊盤306電連接。
所述第二數據處理芯片701包括正面和相對的背面,輸入焊盤703和輸出焊盤702位于第二數據處理芯片701的正面,第二數據處理芯片701的輸入焊盤703通過第六金屬連接結構704與第二內部焊盤305電連接,第二數據處理芯片701的輸出焊盤702通過第七金屬連接結構705與第二外接焊盤306電連接,使得第二數據處理芯片701可以通過輸入焊盤703通過第六金屬連接結構704與第二內部焊盤305接收加速度傳感器31感應的電信號,并通過輸出焊盤702、第七金屬連接結構705與第二外接焊盤306輸出處理后的電信號。
本實施例中,所述第二數據處理芯片701的背面貼合于加速度傳感器31的正面,第六金屬連接結構704和第七金屬連接結構705為金屬線,第六金屬連接結構704和第七金屬連接結構705的中間部分懸空在第二數據處理芯片701的兩側,第六金屬連接結構704的兩端分別與第二數據處理芯片701的輸入焊盤703與第二內部焊盤305電連接,第七金屬連接結構705的兩端分別與第二數據處理芯片701的輸出焊盤702與第二外接焊盤306電連接。本實施例中,通過第二數據處理芯片701背面貼合于加速度傳感器31的正面,將加速度傳感器31的加速度感應區301密封,無需額外在加速度傳感器31的正面上形成密封蓋,在節省制作成本的同時,實現對加速度傳感器31的感應信號進行處理和對加速度感應區301的密封。
參考圖28,所述磁感應傳感器41包括正面和相對的背面,磁感應傳感器41的正面具有若干第三內部焊盤405和第三外接焊盤406,第三數據處理芯片801位于磁感應傳感器41的正面,第三數據處理芯片801與第三內部焊盤405和第三外接焊盤406電連接。
所述第三內部焊盤405位于磁感應感應區401周圍,所述磁感應感應區401用于感應物體的磁感應,產生電信號,所述第三內部焊盤405作為磁感應傳感器41與第三數據處理芯片801進行電信號傳遞的電連接點。
所述第三內部焊盤405的數量為多個(大于等于2個),部分第三內部焊盤可以傳輸感應的電信號,部分第三內部焊盤可以接受外部的控制信號或者電源信號。
第三外接焊盤406適于將磁感應傳感器模塊81處理后的信號傳遞出,并可以接收外部的控制信號等,所述第三外接焊盤406位于第三內部焊盤405的周圍,便于磁感應傳感器模塊81與基板中的第一互連線路電連接。在一實施例中,所述第三外接焊盤406與第三數據處理芯片801電連接。在另一實施例中,部分第三外接焊盤406與第三數據處理芯片801電連接,部分第三外接焊盤406可以與第三內部焊盤405電連接
所述第三數據處理芯片801用于對磁感應傳感器41感應的電信號進行處理,第三數據處理芯片801中形成有信號處理電路(未示出),所述第三數據處理芯片801的表面具有與信號處理電路的電連接的若干輸入焊盤803和輸出焊盤802,輸入焊盤803與相應的磁感應傳感器41的第三內部焊盤405電連接,輸出焊盤502與第三外接焊盤406電連接。
所述第三數據處理芯片801包括正面和相對的背面,輸入焊盤803和輸出焊盤802位于第三數據處理芯片801的正面,第三數據處理芯片801的輸入焊盤803通過第八金屬連接結構804與第三內部焊盤405電連接,第三數據處理芯片801的輸出焊盤802通過第九金屬連接結構705與第三外接焊盤406電連接,使得第三數據處理芯片801可以通過輸入焊盤803通過第八金屬連接結構804與第三內部焊盤405接收磁感應傳感器41感應的電信號,并通過輸出焊盤802、第九金屬連接結構705與第三外接焊盤406輸出處理后的電信號。
本實施例中,所述第三數據處理芯片801的背面貼合于磁感應傳感器41的正面,第八金屬連接結構804和第九金屬連接結構705為金屬線,第八金屬連接結構804和第九金屬連接結構705的中間部分懸空在第三數據處理芯片801的兩側,第八金屬連接結構804的兩端分別與第三數據處理芯片801的輸入焊盤803與第三內部焊盤405電連接,第九金屬連接結構705的兩端分別與第三數據處理芯片801的輸出焊盤802與第三外接焊盤406電連接。本實施例中,通過第三數據處理芯片801背面貼合于磁感應傳感器41的正面,將磁感應傳感器41的磁場感應區401密封,無需額外在磁感應傳感器41的正面上形成密封蓋,在節省制作成本的同時,實現對磁感應傳感器41的感應信號進行處理和對磁場感應區401的密封。
在另一實施例中,請參考圖29,所述第一數據處理芯片601的背面貼合于陀螺儀傳感器21的正面,第四金屬連接結構606一端貫穿第一數據處理芯片601的背面和部分厚度,并與第一數據處理芯片601正面的輸入焊盤603電連接,第四金屬連接結構606的另一端與第一內部焊盤205電連接,第五金屬連接結構607的一端貫穿第一數據處理芯片601的背面和部分厚度,并與第一數據處理芯片601正面的輸出焊盤602電連接,第五金屬連接結構607的一端的另一端與第一外接焊盤206。
所述陀螺儀傳感器21中還形成有第一金屬連接結構207,所述第一金屬連接結構207貫穿陀螺儀傳感器21的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器21正面的第一外接焊盤206電連接。
在一實施例中,所述第一數據處理芯片601的背面形成有凹槽208,所述第一數據處理芯片601的背面貼合于陀螺儀傳感器21的正面時,凹槽208位于角速度感應區201上方,因而在陀螺儀傳感器21的形成過程中可以不形成密封角速度感應區201的密封蓋,直接將第一數據處理芯片601作為密封蓋,在節省制作成本的同時,實現對第一數據處理芯片601的感應信號進行處理和對角速度感應區201的密封。
在另一實施例中,請參考圖30,第二數據處理芯片701的背面貼合于加速度傳感器的正面,第六金屬連接結構706的一端貫穿第二數據處理芯片701的背面和部分厚度,并與第二數據處理芯片701正面的輸入焊盤703電連接,第六金屬連接結構706的另一端與第二內部焊盤305電連接,第七金屬連接結構707的一端貫穿第二數據處理芯片701的背面和部分厚度,并與第二數據處理芯片701正面的輸出焊盤702電連接,第七金屬連接結構707的一端與第二外接焊盤307電連接。
所述加速度傳感器31中形成有第二金屬連接結構307,所述第二金屬連接結構307貫穿加速度傳感器31的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器31正面的第二外接焊盤306電連接。
在一實施例中,所述第二數據處理芯片的背面形成有凹槽,所述第二數據處理芯片的背面貼合于加速度傳感器的正面時,凹槽位于加速度感應區上方,因而在加速度傳感器制作過程中可以不形成密封加速度感應區的密封蓋,直接將第二數據處理芯片作為密封蓋,在節省制作成本的同時,實現對加速度傳感器的感應信號進行處理和對加速度感應區的密封。
在另一實施例中,請參考圖31,第三數據處理芯片801的背面貼合于磁感應傳感器41的正面,第八金屬連接結構806一端貫穿第三數據處理芯片801的背面和部分厚度,并與第三數據處理芯片801正面的輸入焊盤803電連接,第八金屬連接結構806的另一端與第三內部焊盤405電連接,第九金屬連接結構807的一端貫穿第三數據處理芯片801的背面和部分厚度,并與第三數據處理芯片正面的輸出焊盤電連接,第九金屬連接結構807的另一端與第三外接焊盤406電連接。
所述磁感應傳感器41中形成有第三金屬連接結構407,所述第三金屬連接結構407貫穿磁感應傳感器41的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器41正面的第三外接焊盤406電連接。
在一實施例中,所述第三數據處理芯片的背面形成有凹槽,所述第三數據處理芯片的背面貼合于磁感應傳感器的正面時,凹槽位于磁感應區上方,因而在磁感應傳感器制作過程中可以不形成密封加速度感應區的密封蓋,直接將第三數據處理芯片作為密封蓋,在節省制作成本的同時,實現對磁感應傳感器的感應信號進行處理和對磁場感應區的密封。
在另一實施例中,請參考圖32,第四金屬連接結構608位于第一數據處理芯片601的輸入焊盤603表面、第五金屬連接結構609位于第一數據處理芯片601的輸出焊盤602表面,所述第一數據處理芯片601倒裝在陀螺儀傳感器21的正面上,第四金屬連接結構608與第一內部焊盤205電連接,第五金屬連接結構609與第一外接焊盤206電連接。
在另一實施例中,參考圖33,第六金屬連接結構708位于第二數據處理芯片701的輸入焊盤表面、第七金屬連接結構709位于第二數據處理芯片701的輸出焊盤702表面,所述第二數據處理芯片701倒裝在加速度傳感器31的正面上,第六金屬連接結構708與第二內部焊盤305電連接,第七金屬連接結構709與第二外接焊盤306電連接。
在另一實施例中,參考圖34,第八金屬連接結構808位于第三數據處理芯片801的輸入焊盤803表面、第九金屬連接結構809位于第三數據處理芯片801的輸出焊盤802表面,所述第三數據處理芯片801倒裝在磁感應傳感器41的正面上,第八金屬連接結構808與第三內部焊盤405電連接,第九金屬連接結構809與第六外接406焊盤電連接。
參考圖35,提供基板100,所述基板100包括第一表面101和相對的第二表面102,所述基板100具有互連線路,本實施例中所述互連線路包括位于基板100中的第一互連線路140和第二互連線路141;
將圖26和圖27所示的陀螺儀傳感器模塊61和加速度傳感器模塊71分別安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器模塊61的第一外接焊盤206通過第一金屬連接結構109與互連線路(第一互連線路140)電連接,加速度傳感器模塊71的第二外接焊盤306通過第二金屬連接結構108與互連線路(第二互連線路141)電連接;
所述互連線路還包括位于基板100的第二表面上的金屬線路層110,在基板100的第二表面102上形成金屬線路層110;
將圖34所示的磁感應傳感器模塊81安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器模塊81的第三外接焊盤406通過第三金屬連接結構407與互連線路(金屬線路層110)電連接;
在基板100的第二表面102形成若干焊接凸起,焊接凸起與互連線路電連接,具體的所述焊接凸起包括第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113,第一焊接凸起112與第一互連線路140電連接,第二焊接凸起114與第二互連線路141電連接,第三焊接凸起113與金屬線路層110電連接。
本實施例中,第一金屬連接結構109和第二金屬連接結構108為金屬線,通過引線鍵合工藝形成。
在另一實施例中,參考圖36,將圖29和圖30所示的陀螺儀傳感器模塊61和加速度傳感器模塊71分別安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器模塊61的第一外接焊盤206通過第一金屬連接結構207與第一互連線路140電連接,加速度傳感器模塊71的第二外接焊盤306通過第二金屬連接結構307與第二互連線路141電連接;將圖28所示的磁感應傳感器模塊81安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器模塊81的第三外接焊盤406通過第三金屬連接結構130與金屬線路層110電連接。
第三金屬連接結構130為金屬線,通過引線鍵合工藝形成,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬線路層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側。
在另一實施例中,請參考圖37,將圖32和圖33所示的陀螺儀傳感器模塊61和加速度傳感器模塊71分別安裝在基板100的第一表面101,陀螺儀傳感器模塊61的第一外接焊盤206通過第一金屬連接結構207與第一互連線路140電連接,加速度傳感器模塊71的第二外接焊盤306通過第二金屬連接結構307與第二互連線路141電連接;將圖31所示的磁感應傳感器模塊81安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器模塊81的第三外接焊盤406通過第三金屬連接結構407與金屬線路層110電連接。
需要說明的是,本實施例中封裝結構可以采用圖26到圖34所示的任意的模塊進行組合,實現陀螺儀傳感器模塊61、加速度傳感器模塊71、和磁感應傳感器模塊81的集成封裝。
本發明實施例還提供了一種MEMS傳感器封裝結構,請參考圖35,包括:
基板100,所述基板100包括第一表面101和相對的第二表面102,所述基板100具有互連線路,所述互連線路包括位于基板100中的第一互連線路140和第二互連線路141;
陀螺儀傳感器模塊61、加速度傳感器模塊71和磁感應傳感器模塊81,所述陀螺儀傳感器模塊61包括陀螺儀傳感器21和與陀螺儀傳感器21電連接的第一數據處理芯片601以及第一外接焊盤206,所述加速度傳感器模塊71包括加速度傳感器31和與加速度傳感器31電連接的第二數據處理芯片701以及第二外接焊盤306,所述磁感應傳感器模塊81包括磁感應傳感器41與磁感應傳感器電41連接的第三數據處理芯片801以及第三外接焊盤406;
陀螺儀傳感器模塊61和加速度傳感器模塊71分別安裝在基板的第一表面,陀螺儀傳感器模塊61的第一外接焊盤206通過第一金屬連接結構109與互連線路(第一互連線路140)電連接,加速度傳感器模塊71的第二外接焊盤306通過第二金屬連接結構108與互連線路(第二互連線路141)電連接;
所述互連線路還包括位于基板100的第二表面102上的金屬線路層110;
磁感應傳感器模塊81安裝在基板100的第二表面102,磁感應傳感器模塊81的第三外接焊盤406通過第三金屬連接結構407與互連線路(金屬線路層110)電連接;
位于基板100的第二表面102上的若干焊接凸起,焊接凸起與互連線路電連接,具體的所述焊接凸起包括第一焊接凸起112、第二焊接凸起114和第三焊接凸起113,第一焊接凸起112與第一互連線路140電連接,第二焊接凸起114與第二互連線路141電連接,第三焊接凸起113與金屬線路層110電連接。
在一實施例中,所述陀螺儀傳感器包括正面和相對的背面,陀螺儀傳感器的正面具有若干第一內部焊盤和第一外接焊盤,第一數據處理芯片位于陀螺儀傳感器的正面上,第一數據處理芯片與第一內部焊盤和第一外接焊盤電連接,所述加速度傳感器包括正面和相對的背面,加速度傳感器的正面具有若干第二內部焊盤和第二外接焊盤,第二數據處理芯片位于加速度傳感器的正面,第二數據處理芯片與第二內部焊盤和第二外接焊盤電連接,所述磁感應傳感器包括正面和相對的背面,磁感應傳感器的正面具有第三內部焊盤和第三外接焊盤,第三數據處理芯片位于磁感應傳感器正面上,第三數據處理芯片與第三內部焊盤和第三外接焊盤電連接。
在一實施例中,所述第一數據處理芯片包括輸入焊盤和輸出焊盤,第一數據處理芯片的輸入焊盤與第一內部焊盤電連接,第一數據處理芯片的輸出焊盤與第一外接焊盤電連接,所述第二數據處理芯片包括輸入焊盤和輸出焊盤,第二數據處理芯片的輸入焊盤與第二內部焊盤電連接,第二數據處理芯片的輸出焊盤與第二外接焊盤電連接,所述第三數據處理芯片包括輸入焊盤和輸出焊盤,第三數據處理芯片的輸入焊盤與第三內部焊盤電連接,第三數據處理芯片的輸出焊盤與第三外接焊盤電連接。
在一實施例中,所述第一數據處理芯片包括正面和相對的背面,輸入焊盤和輸出焊盤位于第一數據處理芯片的正面,第一數據處理芯片的輸入焊盤通過第四金屬連接結構與第一內部焊盤電連接,第一數據處理芯片的輸出焊盤通過第五金屬連接結構與第一外接焊盤電連接,所述第二數據處理芯片包括正面和相對的背面,輸入焊盤和輸出焊盤位于第二數據處理芯片的正面,第二數據處理芯片的輸入焊盤通過第六金屬連接結構與第二內部焊盤電連接,第二數據處理芯片的輸出焊盤通過第七金屬連接結構與第二外接焊盤電連接,所述第三數據處理芯片包括正面和相對的背面,輸入焊盤和輸出焊盤位于第三數據處理芯片的正面,第三數據處理芯片的輸入焊盤通過第八金屬連接結構與第三內部焊盤電連接,第三數據處理芯片的輸出焊盤通過第九金屬連接結構與第三外接焊盤電連接。
在一實施例中,所述第一數據處理芯片的背面貼合于陀螺儀傳感器的正面,第二數據處理芯片的背面貼合于加速度傳感器的正面,第三數據處理芯片的背面貼合于磁感應傳感器的正面,第四金屬連接結構、第五金屬連接結構、第六金屬連接結構、第七金屬連接結構、第八金屬連接結構和第九金屬連接結構為金屬線,第四金屬連接結構和第五金屬連接結構的中間部分懸空在第一數據處理芯片的兩側,第四金屬連接結構的兩端分別與第一數據處理芯片的輸入焊盤與第一內部焊盤電連接,第五金屬連接結構的兩端分別與第一數據處理芯片的輸出焊盤與第一外接焊盤電連接,第六金屬連接結構和第七金屬連接結構的中間部分懸空在第二數據處理芯片兩側,第六金屬連接結構的兩端分別與第二數據處理芯片的輸入焊盤與第二內部焊盤電連接,第七金屬連接結構分別與第二數據處理芯片的輸出焊盤與第二外接焊盤電連接,第七金屬連接結構和第八金屬連接結構的中間部分懸空在第三數據處理芯片的兩側,第八金屬連接結構的兩端分別與第三數據處理芯片的輸入焊盤與第三內部焊盤電連接,第九金屬連接結構的兩端分別與第三數據處理芯片的輸出焊盤與第三外接焊盤電連接。
在一實施例中,所述第一數據處理芯片的背面貼合于陀螺儀傳感器的正面,第二數據處理芯片的背面貼合于加速度傳感器的正面,第三數據處理芯片的背面貼合于磁感應傳感器的正面,第四金屬連接結構貫穿第一數據處理芯片的背面和部分厚度,并與第一數據處理芯片正面的輸入焊盤電連接,第五金屬連接結構貫穿第一數據處理芯片的背面和部分厚度,并與第一數據處理芯片正面的輸出焊盤電連接,第六金屬連接結構貫穿第二數據處理芯片的背面和部分厚度,并與第二數據處理芯片正面的輸入焊盤電連接,第七金屬連接結構貫穿第二數據處理芯片的背面和部分厚度,并與第二數據處理芯片正面的輸出焊盤電連接,第八金屬連接結構貫穿第三數據處理芯片的背面和部分厚度,并與第三數據處理芯片正面的輸入焊盤電連接,第九金屬連接結構貫穿第三數據處理芯片的背面和部分厚度,并與第三數據處理芯片正面的輸出焊盤電連接。
在一實施例中,所述第一數據處理芯片、第二數據處理芯片和第三數據處理芯片的背面形成凹槽。
在一實施例中,第四金屬連接結構位于第一數據處理芯片的輸入焊盤表面、第五金屬連接結構位于第一數據處理芯片的輸出焊盤表面、第六金屬連接結構位于第二數據處理芯片的輸入焊盤表面、第七金屬連接結構位于第二數據處理芯片的輸出焊盤表面、第八金屬連接結構位于第三數據處理芯片的輸入焊盤表面、第九金屬連接結構位于第三數據處理芯片的輸出焊盤表面,所述第一數據處理芯片倒裝在陀螺儀傳感器的正面上,所述第二數據處理芯片倒裝在加速度傳感器的正面上,所述第三數據處理芯片倒裝在磁感應傳感器的正面上。
在一實施例中,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,第一金屬連接結構和第二金屬連接結構為金屬線,第一金屬連接結構的兩端分別與第一外接焊盤和第一互連線路電連接,第一金屬連接結構的中間部分懸空在陀螺儀傳感器兩側,第二金屬連接結構的兩端分別與第二外接焊盤和第二互連線路電連接,第二金屬連接結構的中間部分懸空在加速度傳感器兩側。
在一實施例中,所述陀螺儀傳感器和加速度傳感器背面貼合于基板的第一表面,所述第一金屬連接結構貫穿陀螺儀傳感器的背面和部分厚度,并與陀螺儀傳感器正面的第一外接焊盤電連接,所述第二金屬連接結構貫穿加速度傳感器的背面與和部分厚度,并與加速度傳感器正面的第二外接焊盤電連接。
在一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,第三金屬連接結構為金屬線,第三金屬連接結構的兩端分別與第三外接焊盤和金屬線路層電連接,第三金屬連接結構的中間部分懸空在磁感應傳感器兩側。
在一實施例中,所述磁感應傳感器背面貼合于基板的第二表面,所述第三金屬連接結構貫穿磁感應傳感器的背面和部分厚度,并與磁感應傳感器正面的第三外接焊盤電連接。
本發明雖然已以較佳實施例公開如上,但其并不是用來限定本發明,任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內,都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改,因此,凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾,均屬于本發明技術方案的保護范圍。