一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件，是在封装管壳底板上覆盖下保护软胶、封装管壳侧面内侧覆盖侧保护软胶、封装盖板的内表面覆盖图形化的上保护软胶，将电子芯片通过粘片胶点贴装到封装管壳内，保证电子芯片与封装管壳内侧面及封装盖板间无直接机械连接。本实用新型专利技术利用上保护软胶、下保护软胶和粘片胶点一起缓冲Z方向的外力冲击，保护电子芯片不与封装盖板或封装管壳底板碰撞；利用侧保护软胶缓冲X、Y轴方向的外力冲击，保护电子芯片不与封装管壳侧面碰撞，从而使电子器件既可抗高过载，又具有相对较低的封装应力。

【技术实现步骤摘要】
一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件
本技术涉及电子器件的封装，特别是一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件。
技术介绍
电子器件封装是将一个或多个电子器件芯片相互电连接，然后封装在一个保护结构中，为电子芯片提供电连接、机械保护、化学腐蚀保护等。工业应用的某些传感器产品，出于性能和可靠性的考虑，特别是减少应力影响的考虑，常采用空腔封装法，即将电子芯片通过粘片胶安装在预成型的封装管壳的底板上，键合金属线将芯片的电信号引出封装管壳外，最后用盖板密封封装管壳。某些电子器件，特别是那些对机械应力敏感的微型传感器，如MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微机电)加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS压力传感器、光传感器件等，电子芯片被安装在一个封装管壳中，对于高性能、高可靠性要求的产品，一般使用陶瓷管壳，由于陶瓷管壳和电子芯片热膨胀系数不一致，在封装过程和后续使用过程中容易在电子芯片上产生应力；另外，电子器件使用时，陶瓷管壳，如CLCC(陶瓷无引脚载体，CeramicLeadlessCarrier)，通过焊锡固定在PCB板上，PCB板的形变引起的应力也会通过陶瓷管壳传递到电子芯片上，从而影响电子器件的性能。目前，降低电子芯片上的应力的主要方法是削弱电子器件芯片与管壳间的应力传递途径。另外，在一些使用环境中，电子器件要经受高机械力的冲击，电子芯片需要特别的保护才能不受损伤。高机械冲击力也叫做高过载，例如1～10万G(G为地球引力单位)。降低电子芯片封装应力的方法很多，例如，专利US8322028B2记载的是在MEMS芯片与封装管壳间安装一片与MEMS芯片同材质的图形化的缓冲片来降低应力；专利CN107207244A记载的是减少电子芯片与封装管壳间接触面积来降低应力；专利CN205472647U记载的是在封装管壳的底板上制作凸起，减少电子芯片与管壳的接触面积，从而降低应力。通过分析可以发现，这些方法都是减少电子芯片与管壳的接触面积，以及通过柔软的材料连接电子芯片和管壳，从而削弱电子器件芯片与管壳间的应力传递途径。但这些方法在降低应力的同时，也降低了电子芯片与管壳间的机械连接强度，在高过载环境下芯片容易从管壳上脱落，导致电子器件失效。图1所示的是现有技术中常见的低封装应力的电子器件的剖面示意图，电子芯片20通过粘片胶点28固定在封装管壳10的底板11上，电子芯片20的电信号通过金属线18传输到管壳的内焊盘17上，内焊盘17与管壳外焊脚14在管壳内部有电连接，封装盖板24通过焊料16固定在封装管壳10上，围成一个保护电子芯片的密封空腔22，该电子器件在使用时，管壳外焊脚14通过焊锡固定到印刷线路板(PCB)上，粘片胶点28为软胶，其面积小于电子芯片20的面积，所以由PCB和封装管壳10产生的封装应力很好地被隔离掉了。但是，在受到外界高冲击力的作用时，就会出现如图2所示的情况：电子芯片20由于惯性的作用，与封装管壳10产生相对运动，粘片胶点28被拉伸，电子芯片20碰撞封装管壳10而破损；另外，考虑到封装管壳10的尺寸公差，电子芯片20在外力作用下产生的相对于封装管壳10的位移足以引起金属线18永久形变，甚至断裂。抗高过载的电子芯片封装方法主要是用软胶固定电子芯片，并在封装管壳内灌注软胶以增加固定强度的同时缓冲机械冲击。图3所示是一个典型的充胶保护的电子器件，电子芯片20通过粘片胶点28固定在封装管壳10中，在密封空腔22中灌充有软胶30，软胶30的硬度比粘片胶点28低，起到保护电子芯片20的作用。但这种方法中电子芯片与软胶的接触面积大，软胶与电子芯片的热膨胀系数相差很大，所以由软胶产生的应力也会影响对应力十分敏感的电子芯片的性能；再者，电子芯片表面全部或部分覆盖软胶，而有些类型的电子芯片，如高灵敏度压力传感器和光传感器的芯片表面敏感区则不能有任何物体覆盖，显然，这种方法不适用于这些类型的电子芯片。综上所述，抗高过载和降低应力往往是一对矛盾，现有的电子器件封装技术不能在达到抗高过载性能的同时保证电子芯片上的低应力。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件，在降低电子芯片上封装应力的同时达到抗高过载的性能。为解决上述技术问题，本技术提供了一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件，包括封装管壳、封装盖板和电子芯片，封装盖板通过焊料固定在封装管壳上，与封装管壳一起围成一个保护电子芯片的密封腔，电子芯片通过粘片胶点贴装在密封腔内，电子芯片的电信号通过金属线传输到封装管壳的内焊盘上，内焊盘与管壳外焊脚在封装管壳内部有电连接，所述粘片胶点与电子芯片的接触面积小于电子芯片底面积的20％，封装管壳的底板上覆盖有下保护软胶，封装管壳的两个侧面内侧都覆盖有侧保护软胶，侧保护软胶与电子芯片侧面的间隙为0.05～0.15毫米；封装盖板内表面覆盖有图形化的上保护软胶，上保护软胶与电子芯片上表面之间有间隙。为简单说明问题起见，以下对本技术所述的一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件均简称为本电子器件。本电子器件在封装管壳底板上覆盖下保护软胶，在封装管壳侧面覆盖侧保护软胶，在封装盖板内表面覆盖图形化的上保护软胶，并使上保护软胶与电子芯片上表面、侧保护软胶与电子芯片侧面之间均有间隙，以保证电子芯片与封装管壳侧面和封装盖板之间均无直接机械连接；粘片胶点与电子芯片的接触面积小于电子芯片底面积的20％，有效的隔离由封装管壳底板传导到电子芯片上的封装应力；上保护软胶、下保护软胶和粘片胶点一起缓冲Z方向的外力冲击，保护电子芯片不与封装盖板或封装管壳底板碰撞；侧保护软胶则缓冲X、Y轴方向的外力冲击力，保护电子芯片不与封装管壳侧面碰撞，从而使本电子器件既可抗高过载，同时又具有相对较低的封装应力，而且电子芯片表面没有软胶覆盖，不影响电子芯片的性能，因此，本电子器件可以应用到高灵敏度压力传感器、光传感器等灵敏度要求较高的器件上。所述的粘片胶点的直径为0.2～1毫米，高度为50～500微米，粘片胶点能够与下保护软胶一起有效隔离来自封装管壳底板的应力。所述的下保护软胶、侧保护软胶、上保护软胶和粘片胶点的材料为肖氏硬度在20～100的硅胶或环氧，由于上保护软胶和侧保护软胶都很软，即使电子芯片与其发生碰撞也不会对电子芯片造成损伤。上保护软胶的图形是点状或环状，且上保护软胶不覆盖电子芯片的敏感区，由于点状或环状的上保护软胶的面积较小，可以避开电子芯片的敏感区，不影响电子芯片的性能。本技术的一个具体实施例是封装管壳底板全部被下保护软胶覆盖，电子芯片通过粘片胶点固定在下保护软胶上。另一个具体实施例是在下保护软胶上形成空窗，粘片胶点位于空窗内，且粘片胶点的高度高于下保护软胶的厚度，电子芯片通过粘片胶点固定在封装管壳的底板上。本技术的同时具备低应力和抗高过载的电子器件的封装方法，步骤为：(1)在封装盖板内表面滴加保护软胶；(2)用模具将步骤(1)所述的保护软胶压制成型，加热固化，形成图形化的上保护软胶；(3)在封装管壳底板上表面滴加保护软胶；(4)用模具将步骤(3)所述的保护软胶压制成型，加热固化，在封装管壳的底板上形成下保护软胶，同时，在封装管壳的侧面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件，包括封装管壳、封装盖板和电子芯片，封装盖板通过焊料固定在封装管壳上，与封装管壳一起围成一个保护电子芯片的密封腔，电子芯片通过粘片胶点贴装在密封腔内，电子芯片的电信号通过金属线传输到封装管壳的内焊盘上，内焊盘与管壳外焊脚在封装管壳内部有电连接；其特征在于：所述粘片胶点与电子芯片的接触面积小于电子芯片底面积的20％，封装管壳的底板上覆盖有下保护软胶，封装管壳的两个侧面内侧都覆盖有侧保护软胶，侧保护软胶与电子芯片侧面的间隙为0.05～0.15毫米；封装盖板内表面覆盖有图形化的上保护软胶，上保护软胶与电子芯片上表面之间有间隙。

【技术特征摘要】
1.一种同时具备低应力和抗高过载的电子器件，包括封装管壳、封装盖板和电子芯片，封装盖板通过焊料固定在封装管壳上，与封装管壳一起围成一个保护电子芯片的密封腔，电子芯片通过粘片胶点贴装在密封腔内，电子芯片的电信号通过金属线传输到封装管壳的内焊盘上，内焊盘与管壳外焊脚在封装管壳内部有电连接；其特征在于：所述粘片胶点与电子芯片的接触面积小于电子芯片底面积的20％，封装管壳的底板上覆盖有下保护软胶，封装管壳的两个侧面内侧都覆盖有侧保护软胶，侧保护软胶与电子芯片侧面的间隙为0.05～0.15毫米；封装盖板内表面覆盖有图形化的上保护软胶，上保护软胶与电子芯片上表面之间有间隙。2.根据权利要求1所述的同时具备低应力和抗高过载的电子器件，其特征在于：粘片胶点的直径为...

【专利技术属性】
技术研发人员：华亚平，
申请(专利权)人：安徽北方芯动联科微系统技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34