MEMS芯片封装结构、具有其的超声波传感器及封装工艺制造技术

本发明专利技术公开了MEMS芯片封装结构，包括MEMS芯片和封装基板；具有其的超声波传感器，包括MEMS芯片封装结构和封装外壳；封装工艺，包括以下步骤：取片；植锡球；倒装焊接；粘接封装外壳；注灌封胶；粘接盖板；粘接防水防尘膜；测试并包装。本发明专利技术通过在超声波传感器内的MEMS芯片与封装基板之间增设密封腔，密封腔为MEMS芯片的振膜施加空气阻尼，避免超声波传感器停止发射信号时，减小振膜自身的余震和拖尾信号屏蔽近距离的回波信号，减小超声波传感器的盲区时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
MEMS芯片封装结构、具有其的超声波传感器及封装工艺


[0001]本专利技术属于超声波传感器
，具体涉及MEMS芯片封装结构、具有其的超声波传感器及封装工艺。

技术介绍

[0002]面向消费电子和汽车领域的MEMS超声波传感器市场仍处于高速发展阶段，主要应用是手势识别、虚拟现实/增强现实、家用机器人、智能音箱和无人机。这些应用场景对超声波传感器的器件性能、一致性、可批量化、易装配等都有着高要求。
[0003]1、超声波传感器器件性能的两个关键指标，一个是盲区时间，一个是发射声压级；目前针对MEMS超声波传感器的性能优化报道较少，主要是针对压电陶瓷类的超声波传感器，压电陶瓷类主要是通过填充声学材料的物理顶压方式来减小盲区时间，并不适合MEMS超声波传感器；此外，MEMS超声波传感器的尺寸更小，可以组合装配赫姆霍兹共鸣腔来增强发射声压级；
[0004]2、MEMS超声波传感器的芯片是通过半导体流片工艺制备，封装是通过自动化封装产线，从芯片制造到芯片封装，到后端的芯片测试分选，整个过程都是依靠自动化设备进行，可以保证产品的一致性以及批量化；而压电陶瓷类的超声波传感器主要还是依赖人工，一致性差；
[0005]3、MEMS超声波传感器没有温度敏感单元，可以兼容SMT工艺，可以实现大批量的装配；而压电陶瓷类超声波传感器主要是插针式的封装结构，无法兼容SMT工艺，装配较难。
[0006]综上所述，本申请现提出MEMS芯片封装结构、具有其的超声波传感器及封装工艺来解决上述出现的问题。
专利
技术实现思路

[0007]旨在解决
技术介绍
中的问题之一，本专利技术的目的在于提出MEMS芯片封装结构，为MEMS芯片的振膜施加阻尼，在停止发射信号后，减小机械惯性作用带来的余震或拖尾产生的影响，防止近距离的回波信号被屏蔽，提高检测时超声波传感器的检测精度。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0009]根据本专利技术实施例中的MEMS芯片封装结构，包括：
[0010]MEMS芯片，所述MEMS芯片具有相对的正面和背面，所述MEMS芯片的背面具有背腔；封装基板，所述封装基板与所述MEMS芯片的正面对应固定连接；第一焊接凸起，所述封装基板靠近MEMS芯片的表面上设置有第一焊接凸起，所述第一焊接凸起用于所述封装基板和所述MEMS芯片的电连接，所述封装基板与所述MEMS芯片之间的空间限定出密封腔。
[0011]根据本专利技术实施例中的MEMS芯片封装结构，增设的密封腔可以为MEMS芯片的振膜施加空气阻尼，降低振膜振动停止时的机械惯性，减轻振膜自身的余震和拖尾，减小盲区时间。
[0012]在一些实施例中，所述MEMS芯片的正面设置有焊垫，所述第一焊接凸起与焊垫电
连接。
[0013]在一些具体的实施例中，所述封装基板与所述MEMS芯片之间的空间通过灌封胶限定出密封腔。
[0014]在一些实施例中，所述封装基板具有第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘与所述MEMS芯片的信号线对应电连接，所述第二焊盘与所述MEMS芯片的接地线对应电连接。
[0015]在一些实施例中，所述密封腔的厚度与第一焊接凸起的高度相同。
[0016]在一些实施例中，还包括第二焊接凸起，所述第二焊接凸起设置在所述封装基板靠近所述MEMS芯片的表面，所述第二焊接凸起用于对所述MEMS芯片的调平。
[0017]根据本专利技术实施例的超声波传感器，包括：前文所述的MEMS芯片封装结构；封装外壳，所述封装外壳具有收容腔，所述封装外壳与封装基板密封连接，所述MEMS芯片位于所述收容腔内。
[0018]在一些具体的实施例中，还包括盖板，所述盖板与所述封装外壳远离所述封装基板的表面密封连接，所述盖板上开设有声孔。
[0019]在一些具体的实施例中，还包括防水防尘膜，所述防水防尘膜与所述盖板远离所述封装基板的表面密封连接。
[0020]根据本专利技术实施例的封装工艺，用于形成前文所述的封装结构，所述封装工艺包括以下步骤：
[0021]从晶圆上切割取下MEMS芯片，所述MEMS芯片具有相对正面及背面，背面具有背腔；
[0022]设置与所述MEMS芯片正面固定连接的封装基板，所述封装基板靠近MEMS芯片的表面具有第一焊盘和第二焊盘；
[0023]在MEMS芯片正面形成焊垫，在所述第一焊盘和第二焊盘上形成与所述焊垫焊接的第一焊接凸起，所述第一焊接凸起分别与所述封装基板以及所述MEMS芯片电连接；
[0024]在所述MEMS芯片与所述封装基板之间的空间中填充灌封胶，并固化胶水，在所述MEMS芯片与所述封装基板之间形成密封腔。
[0025]在一些具体的实施例中，还包括：在所述封装基板上形成第二焊接凸起，所述第二焊接凸起用于MEMS芯片安装过程中的调平。
[0026]在一些具体的实施例中，还包括：设置与封装基板固定的封装外壳，所述封装基板与所述封装外壳密封连接，所述封装外壳具有收容腔，所述MEMS芯片位于所述收容腔内。
[0027]在一些具体的实施例中，还包括：设置与封装外壳密封连接的盖板，在所述盖板上开设声孔。
[0028]在一些具体的实施例中，还包括：设置与盖板密封连接的防水防尘膜。
[0029]在一些具体的实施例中，还包括：对封装后的产品进行测试及包装。
[0030]从上述内容可以看出，本专利技术包括以下的有益效果：
[0031]本专利技术通过在超声波传感器内的MEMS芯片与封装基板之间增设密封腔，密封腔为MEMS芯片的振膜施加空气阻尼，避免超声波传感器停止发射信号时，用于快速衰减振膜自身的余震和拖尾信号屏蔽近距离的回波信号，减小超声波传感器的盲区时间；密封腔的高度在超声波传感器封装的过程中可以调节尺寸，从而能够有效调控超声波传感器的盲区时间。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例中超声波传感器的外部结构示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例中超声波传感器的结构爆炸图；
[0035]图3为本专利技术实施例中超声波传感器的剖面图；
[0036]图4为本专利技术实施例中基板的结构示意图；
[0037]图5为本专利技术实施例中超声波传感器的截面图；
[0038]图6为本专利技术实施例中针对封装结构的封装工艺的流程框图；
[0039]图7为本专利技术实施例中针对超声波传感器的封装工艺的流程框图；
[0040]图8为本专利技术实施例中不同高度锡球对器件盲区时间的调控；
[0041]图9为本专利技术实施例中封装方式对不同频率器件的提升效果。
[0042]附图标记中：1.封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MEMS芯片封装结构，其特征在于，包括：MEMS芯片(5)，所述MEMS芯片(5)具有相对的正面和背面，所述MEMS芯片(5)的背面具有背腔；封装基板(1)，所述封装基板(1)与所述MEMS芯片(5)的正面对应固定连接；第一焊接凸起(9)，所述封装基板(1)靠近MEMS芯片(5)的表面上设置有第一焊接凸起(9)，所述第一焊接凸起(9)用于所述封装基板(1)与所述MEMS芯片(5)的电连接，所述封装基板(1)与所述MEMS芯片(5)之间的空间限定出密封腔(2)。2.根据权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片(5)的正面设置有焊垫，所述第一焊接凸起(9)与所述焊垫电连接。3.根据权利要求2所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，所述封装基板(1)与所述MEMS芯片(5)之间的空间通过灌封胶(4)限定出密封腔(2)。4.根据权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，所述封装基板(1)具有第一焊盘(11)和第二焊盘(12)，所述第一焊盘(11)与所述MEMS芯片(5)的信号线对应电连接，所述第二焊盘(12)与所述MEMS芯片(5)的接地线对应电连接。5.根据权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，所述密封腔(2)的厚度与第一焊接凸起(9)的高度相同。6.根据权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，还包括第二焊接凸起(10)，所述第二焊接凸起(10)设置在所述封装基板(1)靠近所述MEMS芯片(5)的表面，所述第二焊接凸起(10)用于对所述MEMS芯片(5)的调平。7.超声波传感器，其特征在于，包括：以上权利要求1
‑
6中任一项所述的MEMS芯片封装结构；封装外壳(3)，所述封装外壳(3)具有收容腔，所述封装外壳(3)与封装基板(1)密封连接，所述MEMS芯片(5)位于所述收容腔内。8.根据权利要求7所述的超声波传感器，其特征在于，还包括盖板(6)，所述盖板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：慈伟杰，储清清，
申请(专利权)人：合肥领航微系统集成有限公司，
类型：发明
国别省市：