Mems芯片集成的封裝結構及封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種芯片集成的封裝，具體是涉及一種MEMS芯片集成的封裝結構及封裝方法。
【背景技術】
[0002]MEMS(Micro Electro Mechanical systems,微機電系統)技術是建立在微米/納米技術基礎上的21世紀前沿技術，是指對微米/納米材料進行設計、加工、制造、測量和控制的技術。它可將機械構件、光學系統、驅動部件、電控系統集成為一個整體單元的微型系統。微機電系統不僅能夠采集、處理與發送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據外部的指令采取行動。它采用微電子技術和微加工技術相結合的制造工藝，制造出各種性能優異、價格低廉、微型化的傳感器、執行器、驅動器和微系統，相對于傳統的機械，它們的尺寸更小，厚度更薄，系統的自動化、智能化和可靠性水平更高。MEMS器件的應用領域相當廣闊，市場需求強勁，正成為業界爭相研發的熱點。
[0003]MEMS產品中，由于各類產品的使用范圍和應用環境的差異，其封裝也沒有一個統一的形式，應根據具體的使用情況選擇合適的封裝，近年來，MEMS封裝技術取得了很大的進展，出現了眾多的MEMS封裝技術，大多數研究都集中在特殊應用的不同封裝工藝，并且通常MEMS器件要實現特定的功能需要借助ASIC(Applicat1n Specific IntergratedCircuits,專用集成電路)芯片，而由于制造MEMS器件的工藝和制造ASIC的工藝差別較大，無法在CMOS(complementary metal oxide semiconductor，互補金屬氧化物半導體)晶圓制造過程中冋時制造完成。
[0004]專利號為ZL201320864641.2的專利文獻，公開了一種硅基圓片級扇出封裝結構，該封裝結構包括硅基本體和帶有若干個電極的IC芯片，每一電極上設置若干個金屬柱/金屬塊，IC芯片的另一面通過貼片膠與硅基本體連接，塑封層將IC芯片、金屬柱/金屬塊和貼片膠封裝起來，金屬柱/金屬塊的端面露出塑封層，并在其端面設置再布線金屬層，相鄰的再布線金屬層向電極外側延伸，并在再布線金屬層的終端的表面設置焊球凸點，該實用新型能夠實現將IC芯片的尺寸做的更小，但是采用在電極上設置金屬柱/金屬塊的可靠性不好，良率下降。
[0005]專利號為ZL201110336991.7的專利文獻，公開了一種微機電系統MEMS器件的方形扁平無引腳封裝結構及方法，該封裝結構包括:基板;粘結于所述基板上的專用集成電路ASIC芯片;粘貼于所述ASIC芯片上的MEMS芯片;包封所述基板、ASIC芯片、MEMS芯片并裸露所述基板上引腳的塑封料；所述ASIC芯片上的微型焊盤通過引線與所述基板上的引腳連接;所述MEMS芯片上的微型焊盤通過引線與所述ASIC芯片上的微型焊盤連接;所述ASIC芯片上，與所述MEMS芯片上微型焊盤連接的微型焊盤不同于與所述基板上引腳連接的微型焊盤。該發明采用堆疊的方式，將ASIC芯片與MEMS芯片封裝為具有ASIC芯片的MEMS器件，具有產品尺寸小，制造簡單、性能優越、散熱性佳的優點。但是，不同的MEMS芯片其功能特性各異，因此不同MEMS芯片與ASIC芯片之間的封裝需要采用不同的方式，封裝方式不夠靈活，不能廣泛應用于所有MEMS芯片與ASIC芯片之間的封裝。
【發明內容】
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提出一種MEMS芯片集成的封裝結構及封裝方法，能夠適用于所有的MEMS芯片與AS IC芯片之間的封裝，同時具備封裝成品尺寸小、制造工藝簡單、性能優越、散熱性佳的優點。
[0007]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0008]—種MEMS芯片集成的封裝結構，包括MEMS芯片、ASIC芯片，所述ASIC芯片具有第一表面和與其相對的第二表面，所述第一表面含有焊墊，所述MEMS芯片的正面具有焊料凸點，所述ASIC芯片焊墊的電性通過重布局金屬線路導出至與待鍵合的MEMS芯片焊料凸點相對應的位置，所述MEMS芯片的正面與所述ASIC芯片的第一表面通過所述焊料凸點與所述重布局金屬線路鍵合，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片的第一表面通過塑封層包覆;所述ASIC芯片第一表面焊墊的電性通過金屬互連結構導出至第二表面。
[0009]進一步的，所述第二表面形成有暴露所述焊墊的開口，所述開口及所述第二表面上形成有暴露焊墊的絕緣層，所述絕緣層上形成有將所述焊墊的電性引至所述第二表面上的金屬重布線，所述金屬重布線上形成有用于防止所述金屬重布線氧化或腐蝕的防焊層，所述防焊層上形成有電連接所述金屬重布線的若干焊料凸點。
[0010]進一步的，所述焊料凸點為焊球或金屬凸點。
[0011 ]進一步的，所述塑封層的材質為聚合物或膜。
[0012]進一步的，所述ASIC芯片焊墊之間的間距大于所述MEMS芯片的焊料凸點之間的間距時，所述重布局金屬線路向內導出至與所述MEMS芯片的焊料凸點相對應的位置；所述ASIC芯片的焊墊之間的間距小于所述MEMS芯片的焊料凸點之間的間距時，所述重布局金屬線路向外扇出至與所述MEMS芯片的焊料凸點相對應的位置。
[0013]—種MEMS芯片集成的封裝方法，包含如下步驟:
[0014]步驟1、提供一MEMS芯片，所述MEMS芯片的正面含有焊料凸點；
[0015]步驟2、提供一ASIC芯片，所述ASIC芯片具有第一表面和與其相對的第二表面，所述第一表面含有焊墊，在所述第一表面制作重布局金屬線路，將所述焊墊的電性導出至與需要鍵合的MEMS芯片上焊料凸點相對應位置；
[0016]步驟3、將所述MEMS芯片的正面與所述ASIC芯片的第一表面通過所述焊料凸點與所述重布局金屬線路鍵合在一起；
[0017]步驟4、在所述ASIC芯片含有焊墊的第一表面形成塑封層，使該塑封層包覆住所述MEMS芯片和所述重布局金屬線路；
[0018]步驟5、將所述ASIC芯片第一表面的焊墊電性通過金屬互連結構導出至第二表面上；
[0019]進一步的，首先，在所述第二表面上形成暴露ASIC芯片第一表面焊墊的開口，然后，在開口及第二表面上形成暴露焊墊的絕緣層，接著，在所述絕緣層上形成將所述焊墊的電性引至所述第二表面上的金屬重布線，最后，在所述金屬重布線上形成防止所述金屬重布線氧化或腐蝕的防焊層，并在該防焊層上形成有電連接所述金屬重布線的若干焊料凸點。
[0020]進一步的，所述焊料凸點與所述重布局金屬線路的鍵合通過在鍵合部位形成金屬柱進行鍵合。
[0021]進一步的，所述金屬柱形成于所述MEMS芯片的焊料凸點位置或形成于所述ASIC芯片上焊墊對應的重布局金屬線路上。
[0022]進一步的，利用回流的方式對所述MEMS芯片、所述ASIC芯片進行鍵合。
[0023]本發明的有益效果是:本發明提供一種MEMS芯片集成的封裝結構及封裝方法，通過重布局金屬線路將ASIC芯片的電性導出至與需要鍵合的MEMS芯片焊球相對應位置，并使MEMS芯片焊球與重布局金屬線路相鍵合，可滿足不同尺寸的MEMS芯片無法與ASIC芯片之間的封裝需要，因此，本發明能夠適用于所有的MEMS芯片封裝;通過先形成包覆ASIC芯片、重布局金屬線路及MEMS芯片正面的塑封層;然后，再通過金屬互連結構將ASIC芯片焊墊的電性引出至ASIC芯片背面，可使封裝后的結構不僅含有MEMS芯片自身的一些特殊功能，還含有ASIC芯片的功能，同時可以將封裝后的結構與其他功能芯片進行鍵合實現芯片堆疊，適應更多的功能需求。本發明封裝結構及封裝方法具備封裝成品尺寸小、制造工藝簡單、性能優越、散熱性佳的優點。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例1中MEMS芯片(已封裝好的)的結構示意圖；
[0025]圖2為本發明實施例1中在ASIC芯片的焊墊上形成重布局金屬線路的結構示意圖；
[0026]圖3為本發明實施例1中將MEMS芯片與ASIC芯片