制造微機(jī)電元件的方法以及該微機(jī)電元件技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種制造微機(jī)電元件的方法以及該微機(jī)電元件。制造微機(jī)電元件的方法包括：由覆蓋部件密封微機(jī)電芯片部件，覆蓋部件包含用于穿過(guò)所述覆蓋部件提供電連接的引入結(jié)構(gòu)；借助于第一結(jié)合構(gòu)件將微機(jī)電芯片部件結(jié)合至電子電路部件的第一表面，用以將微機(jī)電芯片部件和電子電路部件彼此結(jié)合，其中所述微機(jī)電芯片部件的所述覆蓋部件面對(duì)所述電子電路部件，并且所述電子電路部件的所述第一表面大于所述微機(jī)電芯片部件，靠近所述微機(jī)電芯片部件，在所述電子電路部件的所述第一表面上制造用于所述微機(jī)電元件的外部連接的第二結(jié)合構(gòu)件，所述第二結(jié)合構(gòu)件為凸起連接件，其中所述突起連接件的高度至少等于所述微機(jī)電芯片部件和所述第一結(jié)合構(gòu)件的總高度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
制造微機(jī)電元件的方法以及該微機(jī)電元件本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2006年11月21日、專利技術(shù)名稱為“制造微機(jī)電元件的方法以及該微機(jī)電元件”的申請(qǐng)?zhí)枮?00680043980.7的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本專利技術(shù)涉及微機(jī)電元件，諸如用于測(cè)量例如加速度、角加速度、角速度或其它物理量的微機(jī)電測(cè)量?jī)x，用于穩(wěn)定振蕩頻率或過(guò)濾電信號(hào)的微機(jī)電諧振器和濾波器，以及需要將封裝的微機(jī)電部件與微電路合成的其它微機(jī)電裝置等。本專利技術(shù)的目的是提供一種改進(jìn)的制造微機(jī)電元件的方法，以及具體適用于小型微機(jī)電傳感器的解決方案、穩(wěn)定振蕩頻率的解決方案或者過(guò)濾電信號(hào)的解決方案的微機(jī)電元件。
技術(shù)介紹
微機(jī)電元件(MEMS，Microelectromechanicalsystems)在例如測(cè)量如加速度、角速度或壓力等各種物理量的傳感器技術(shù)中的應(yīng)用已經(jīng)證實(shí)是一種原理簡(jiǎn)單的可靠方法。在微機(jī)電傳感器中，測(cè)量是基于例如電容原理實(shí)現(xiàn)的，其中傳感器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變引起由彈簧懸掛的震動(dòng)質(zhì)量塊的位移。質(zhì)量塊的位置可以通過(guò)一對(duì)電極之間的電容檢測(cè)，表面之間的電容取決于它們的表面積以及表面之間的距離。即使在各個(gè)物理量的非常小的測(cè)量范圍內(nèi)，也可以基于微機(jī)電傳感器進(jìn)行測(cè)量。在用于數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理的裝置中，大部分功能已經(jīng)被集成于一個(gè)或最多幾個(gè)硅芯片中來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，由于它們?cè)诩夹g(shù)上的不兼容性，從而將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理同步、射頻穩(wěn)定、電信號(hào)過(guò)濾、電抗匹配和電信號(hào)切換的功能集成往往是不太可能的。在基于硅技術(shù)的MEMS諧振器和MEMS濾波器中，硅元件例如通過(guò)靜電作用力被設(shè)定為機(jī)械振蕩運(yùn)動(dòng)，并且硅元件的形狀和尺寸被用于控制由連接件間的電聲耦合或者連接件間的信號(hào)傳播所引起的阻抗。在MEMS開(kāi)關(guān)中，信號(hào)通道由采用MEMS技術(shù)制造的可移動(dòng)元件打開(kāi)或關(guān)閉，所述元件例如受靜電作用力控制。對(duì)于阻抗匹配裝置，諸如線圈或電容器等細(xì)小的無(wú)源元件采用MEMS技術(shù)制造。電容器可以是可調(diào)且、隔離空氣的MEMS結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)上，集成電路例如采用安裝在金屬引線框架上的技術(shù)密封。在電路的連接點(diǎn)上結(jié)合連接導(dǎo)線，連接導(dǎo)線的其它端連接至引線框架的結(jié)合區(qū)。然后，引線框架和電路用塑料澆鑄，最后，外部連接區(qū)或連接導(dǎo)線通過(guò)切割、彎曲或其它諸如此類(lèi)的方法形成，其中，所述微機(jī)電元件通過(guò)這些外部連接區(qū)或連接導(dǎo)線連接至電路板上。在電子元件的制造中，晶片級(jí)封裝(WLP)是一種用于硅芯片和類(lèi)似電子元件的新型封裝方法，其中，所有的封裝步驟在切片之前在硅片的表面上完成。因此，極大地節(jié)省了尺寸和成本。現(xiàn)有技術(shù)的方法的例子是Amkor公司的超CSP(ChipScalePacking，芯片級(jí)封裝)技術(shù)，其中，將較厚的聚合物層散布在硅片的表面上，布置銅引線，并且安裝或布置焊接突起，通過(guò)所述焊接突起芯片可以直接連接至電路板上。微機(jī)電元件和諸如集成電路的電子元件的區(qū)別在于，取代借助于固體材料的鈍化，例如氮化物鈍化，所述微機(jī)電元件需要機(jī)械保護(hù)，即需要在下方留有開(kāi)放空間的蓋子，所述機(jī)電結(jié)構(gòu)可以在所述空間中運(yùn)動(dòng)。對(duì)微機(jī)電元件實(shí)施晶片級(jí)封裝特別有利，原因是它們具有大尺寸的特征，尤其是厚度大，從而采用傳統(tǒng)方法封裝，它們可能大于，尤其是厚于以相應(yīng)方法封裝的微電路。另一方面，由于必需蓋子，微機(jī)電元件的封裝存在問(wèn)題。微機(jī)電元件必須氣密性密封，從而運(yùn)動(dòng)的部件處于與外界環(huán)境隔絕的腔中。這種密封可以通過(guò)將微機(jī)電晶片結(jié)合至另一個(gè)稱為“覆蓋晶片”的晶片上實(shí)現(xiàn)。覆蓋晶片在微機(jī)電元件中的應(yīng)用是眾所周知的。微機(jī)電傳感器元件中的另一個(gè)主要問(wèn)題是電氣功能與微機(jī)電元件的集成。這個(gè)問(wèn)題可以借助于已知的封殼級(jí)集成方式解決，所述封殼級(jí)集成具有包括介電和導(dǎo)電部件的外部封殼。在封殼級(jí)集成中，部件之間的導(dǎo)線連接將各部件集成為一個(gè)單元。下面示例性地參照附圖對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行描述，其中：圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)單片集成制造微機(jī)電元件的方法。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在塑鑄封殼中實(shí)施集成制造微機(jī)電元件的方法。圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在塑鑄封殼中堆疊實(shí)施集成制造微機(jī)電元件的方法。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)單片集成制造微機(jī)電元件的方法。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)單片集成制造微機(jī)電元件的方法中，在相同的硅片3上制造微機(jī)電芯片部件1和電子電路部件2，并且它們之間的電連接通過(guò)金屬薄膜建立。微機(jī)電芯片部件1和電子電路部件2受到共用覆蓋部件4保護(hù)，它們由導(dǎo)線連接5連接，并且還被鑄造在塑鑄封殼6中。現(xiàn)有技術(shù)的微機(jī)電元件還包括金屬引線框架7。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在塑鑄封殼中實(shí)施集成制造微機(jī)電元件的方法。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在塑鑄封殼中的集成制造微機(jī)電元件的方法中，微機(jī)電芯片部件8和電子電路部件9是單獨(dú)地在相同的硅片元件10上制造的。微機(jī)電芯片部件8受單獨(dú)的覆蓋部件11保護(hù)。微機(jī)電芯片部件8和電子電路部件9之間的電連接通過(guò)導(dǎo)線連接12實(shí)現(xiàn)。電子電路部件9通過(guò)導(dǎo)線連接13連接。然后，包含微機(jī)電芯片部件8和電子電路部件9的整體被鑄在塑鑄封殼14中。現(xiàn)有技術(shù)的微機(jī)電元件還包括金屬引線框架15。圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在塑鑄封殼中堆疊實(shí)施集成制造微機(jī)電元件的方法。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)在塑鑄封殼中堆疊實(shí)施集成制造微機(jī)電元件的方法中，在硅片17上制造微機(jī)電芯片部件16。微機(jī)電芯片部件16受單獨(dú)的覆蓋部件18保護(hù)。在覆蓋部件的頂上制造電子電路部件19。微機(jī)電芯片部件16和電子電路部件19之間的電連接通過(guò)導(dǎo)線連接20實(shí)現(xiàn)。微機(jī)電芯片部件16通過(guò)導(dǎo)線連接21連接。然后，包含微機(jī)電芯片部件16和電子電路部件19的整體被鑄在塑鑄封殼22中。現(xiàn)有技術(shù)的微機(jī)電元件還包括金屬引線框架23。在現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，將微機(jī)電元件的電氣功能和微機(jī)電元件集成的主要問(wèn)題在于由覆蓋晶片以及微機(jī)電芯片部件和電子電路部件兩個(gè)部件帶來(lái)較大的尺寸。當(dāng)將這些元件鑄在本領(lǐng)域慣用的塑料封殼中時(shí)，這種方案的尺寸變得較大。此外，在現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，將微機(jī)電元件的電氣功能和微機(jī)電元件集成的問(wèn)題還有用于結(jié)合區(qū)的電路方案表面積的浪費(fèi)。從而，在專業(yè)類(lèi)和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的制造中，對(duì)小型微機(jī)電元件的需要明顯增加，其中已經(jīng)解決了電氣功能和微機(jī)電元件集成的問(wèn)題，并且具體適用于小型微機(jī)電傳感器方案、振蕩頻率穩(wěn)定方案、電信號(hào)過(guò)濾方案、電信號(hào)切換方案以及電阻抗匹配方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種制造微機(jī)電元件的方法，所述微機(jī)電元件包括微機(jī)電芯片部件和電子電路部件，所述方法包括：由覆蓋部件密封微機(jī)電芯片部件，所述覆蓋部件包含用于穿過(guò)所述覆蓋部件提供電連接的引入結(jié)構(gòu)；借助于第一結(jié)合構(gòu)件將所述微機(jī)電芯片部件結(jié)合至所述電子電路部件的第一表面，用以將所述微機(jī)電芯片部件和所述電子電路部件彼此結(jié)合，其中所述微機(jī)電芯片部件的所述覆蓋部件面對(duì)所述電子電路部件，并且所述電子電路部件的所述第一表面大于所述微機(jī)電芯片部件，靠近所述微機(jī)電芯片部件，在所述電子電路部件的所述第一表面上制造用于所述微機(jī)電元件的外部連接的第二結(jié)合構(gòu)件，所述第二結(jié)合構(gòu)件為凸起連接件，其中所述突起連接件的高度至少等于所述微機(jī)電芯片部件和所述第一結(jié)合構(gòu)件的總高度。本專利技術(shù)還提供一種微機(jī)電元件，其包括：由覆蓋部件密封的微機(jī)電芯片部件，所述覆蓋部件包含用于穿過(guò)所述覆蓋部件提供電連接的引入結(jié)構(gòu)，以及電子電路部件，其中借助于第一結(jié)合構(gòu)件，所述微機(jī)電芯片部件結(jié)合至所述電子電路部件的第一本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制造微機(jī)電元件的方法，所述微機(jī)電元件包括微機(jī)電芯片部件(46)和電子電路部件(74)，所述方法包括：由覆蓋部件密封微機(jī)電芯片部件(46)，所述覆蓋部件包含用于穿過(guò)所述覆蓋部件提供電連接的引入結(jié)構(gòu)；借助于第一結(jié)合構(gòu)件將所述微機(jī)電芯片部件(46)結(jié)合至所述電子電路部件(74)的第一表面，用以將所述微機(jī)電芯片部件(46)和所述電子電路部件(74)彼此結(jié)合，其中所述微機(jī)電芯片部件(46)的所述覆蓋部件面對(duì)所述電子電路部件(74)，并且所述電子電路部件(74)的所述第一表面大于所述微機(jī)電芯片部件(46)，靠近所述微機(jī)電芯片部件(46)，在所述電子電路部件(74)的所述第一表面上制造用于所述微機(jī)電元件的外部連接的第二結(jié)合構(gòu)件(84，85)，所述第二結(jié)合構(gòu)件(84，85)為凸起連接件，其中所述突起連接件的高度至少等于所述微機(jī)電芯片部件(46)和所述第一結(jié)合構(gòu)件的總高度。

【技術(shù)特征摘要】
2005.11.23 FI 20055618;2006.05.09 US 11/430,0351.一種制造微機(jī)電元件的方法，所述微機(jī)電元件包括微機(jī)電芯片部件(46)和電子電路部件(74)，所述方法包括：由覆蓋部件密封微機(jī)電芯片部件(46)，所述覆蓋部件包含用于穿過(guò)所述覆蓋部件提供電連接的引入結(jié)構(gòu)；在所述覆蓋部件的表面上制造重分布層(55)；借助于第一結(jié)合構(gòu)件將所述微機(jī)電芯片部件(46)結(jié)合至所述電子電路部件(74)的第一表面，用以將所述微機(jī)電芯片部件(46)和所述電子電路部件(74)彼此結(jié)合，其中所述微機(jī)電芯片部件(46)的所述覆蓋部件面對(duì)所述電子電路部件(74)，并且所述電子電路部件(74)的所述第一表面大于所述微機(jī)電芯片部件(46)，靠近所述微機(jī)電芯片部件(46)，在所述電子電路部件(74)的所述第一表面上制造用于所述微機(jī)電元件的外部連接的第二結(jié)合構(gòu)件(84，85)，所述第二結(jié)合構(gòu)件(84，85)為突起連接件，其中所述突起連接件的高度至少等于所述微機(jī)電芯片部件(46)、所述覆蓋部件、所述重分布層(55)和所述第一結(jié)合構(gòu)件的總高度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造微機(jī)電元件的方法，其特征在于，所述微機(jī)電芯片部件(46)通過(guò)倒裝芯片法結(jié)合至所述電子電路部件(74)的所述第一表面上，所述覆蓋部件面對(duì)所述電子電路部件(74)的所述第一表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造微機(jī)電元件的方法，其特征在于，所述電子電路部件(74)和所述微機(jī)電芯片部件(46)的所述覆蓋部件之間的窄隙用底層填料(80)填充。4.一種微機(jī)電元件，包括：由覆蓋部件(24)密封的微機(jī)電芯片部件(46)，所述覆蓋部件(24)包含用于穿過(guò)所述覆蓋部件提供電連接的引入結(jié)構(gòu)，在所述覆蓋部件(24)的表面上的重分布層(55)，以及電子電路部件(74)，其中借助于第一結(jié)合構(gòu)件，所述微機(jī)電芯片部件(46)結(jié)合至所述電子電路部件(74)的第一表面，所述微機(jī)電芯片部件(46)的所述覆蓋部件面對(duì)所述電子電路部件(74)；所述電子電路部件(74)的所述第一表面大于所述微機(jī)電芯片部件(46)，并且靠近所述微機(jī)電芯片部件(46)，所述電子電路部件(74)的所述第一表面包括用于所述微機(jī)電元件的外部連接的第二結(jié)合構(gòu)件(84-85)，并且所述第二結(jié)合構(gòu)件(84-85)是突起連接件，其中所述突起連接件的高度至少等于所述微機(jī)電芯片部件(46)、所述覆蓋部件、所述重分布層(55)和所述第一結(jié)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：海基·庫(kù)斯瑪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：村田電子有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：芬蘭;FI