CN220485334U - Mems芯片封装结构及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种MEMS芯片封装结构及电子设备。包括：基板、壳体、MEMS芯片以及ASIC芯片，所述基板与所述壳体固定连接以形成腔体，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片均位于所述腔体内；其中，所述基板面向所述壳体的一侧设置有支撑结构，所述支撑结构包括支撑部和连接部，在所述基板的厚度方向上，所述支撑部与所述基板之间具有间隙，所述支撑部连接在所述连接部的远离所述基板的一侧，所述MEMS芯片与所述支撑部固定连接，所述ASIC芯片位于所述支撑部与所述基板之间的间隙内。采用本申请提供的技术方案，减少了MEMS芯片与基板之间的接触面积，可在一定程度上减少高过载冲击带来的应力传递，提高了MEMS芯片整体抗高过载能力。
Description
技术领域
本申请涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种MEMS芯片封装结构及电子设备。
背景技术
常用技术中的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电***)芯片封装一般采用塑封材料进行封装，由封装引入的机械应力是由封装的塑封材料和MEMS芯片的热膨胀系数不同，导致温度变化引起MEMS芯片与封装材料间的不等量体积变化而引起的应力。热应力的引入会导致对应力敏感的MEMS结构产生不正常形变，从而抑制MEMS器件的分辨率、灵敏度和稳定性等性能参数；特别严重时会导致器件失效。
因此，需要对现有技术进行改进。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种MEMS芯片封装结构及电子设备。
根据本申请的一方面，本申请提供一种MEMS芯片封装结构，包括：基板、壳体、MEMS芯片以及ASIC芯片，所述基板与所述壳体固定连接以形成腔体，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片均位于所述腔体内；
其中，所述基板面向所述壳体的一侧设置有支撑结构，所述支撑结构包括支撑部和连接部，在所述基板的厚度方向上，所述支撑部与所述基板之间具有间隙，所述支撑部连接在所述连接部的远离所述基板的一侧，所述MEMS芯片与所述支撑部固定连接，所述ASIC芯片位于所述支撑部与所述基板之间的间隙内。
进一步地，所述支撑结构的材质为硅。
可选地，所述支撑结构为悬臂梁结构或者支架结构。
进一步地，所述支撑结构通过粘接剂与所述基板固定连接。
进一步地，在所述基板的厚度方向上，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片的投影交叠。
进一步地，所述ASIC芯片上设置有植球，所述ASIC芯片通过植球焊接的方式与所述基板电连接。
进一步地，所述植球的排布设置呈中心对称。
进一步地，所述基板为PCB基板。
进一步地，所述基板上设置有第一焊盘，所述MEMS芯片上设置有第一输出端子，所述第一输出端子通过金属引线键合的方式与所述基板上的第一焊盘电连接，所述ASIC芯片通过布设在所述基板上的走线与所述第一焊盘电连接。
进一步地，所述MEMS芯片为惯性传感器芯片。
进一步地，所述壳体为金属壳体。
进一步地，在所述支撑部的朝向MEMS芯片的一侧表面设置有应力释放槽，其中，所述应力释放槽包括十字梁结构或者环形结构。
根据本申请的另一方面，提供一种电子设备，包括前述任一所述的MEMS芯片封装结构。
采用本申请实施例提供的MEMS芯片封装结构及电子设备能够减少MEMS芯片与PCB基板之间的接触面积，因此，一定程度上减少高过载冲击带来的应力传递，提高MEMS芯片整体抗高过载能力。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是本申请实施例提供的一种MEMS芯片封装结构的示意图。
图2是本申请实施例提供的又一种MEMS芯片封装结构的示意图。
图3A是申请实施例提供的一种支撑结构的支撑部的俯视结构示意图。
图3B是申请实施例提供的又一种支撑结构的支撑部的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将结合附图以及具体实施例对本申请中的MEMS芯片封装结构及电子设备做详细阐述。
本申请实施例提供一种MEMS芯片封装结构，包括：基板、壳体、MEMS芯片以及ASIC芯片，所述基板与所述壳体固定连接以形成腔体，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片均位于所述腔体内；
其中，所述基板面向所述壳体的一侧设置有支撑结构，所述支撑结构包括支撑部和连接部，在所述基板的厚度方向上，所述支撑部与所述基板之间具有间隙，所述支撑部连接在所述连接部的远离所述基板的一侧，所述MEMS芯片与所述支撑部固定连接，所述ASIC芯片位于所述支撑部与所述基板之间的间隙内。
采用本申请实施例提供的技术方案，旨在通过减少MEMS芯片与基板之间的接触面积，可在一定程度上减少高过载冲击带来的应力传递，提高了MEMS芯片整体抗高过载能力。
图1是本申请实施例提供的一种MEMS芯片封装结构的示意图。
请参阅图1所示，本申请实施例提供一种MEMS芯片封装结构，包括：基板2、壳体1、MEMS芯片3以及ASIC芯片4，所述基板2与所述壳体2固定连接以形成腔体11，所述MEMS芯片3和所述ASIC芯片4均位于所述腔体11内；其中，所述基板2面向所述壳体1的一侧设置有支撑结构6，所述支撑结构6包括支撑部61和连接部62，在所述基板2的厚度方向上，所述支撑部61与所述基板2之间具有间隙，所述支撑部61连接在所述连接部62的远离所述基板2的一侧，所述MEMS芯片3与所述支撑部61固定连接，所述ASIC芯片4位于所述支撑部61与所述基板2之间的间隙内。
示例性地，在申请实施例中，基板2为PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)基板。PCB基板是电子元器件(例如MEMS芯片和ASIC芯片)的支撑体，也是电子元器件电气相互连接的载体，例如，在PCB基板进行布铜设计以作为连接导线。基板2基于多层布铜设计以作为连接导线的线路板，例如，可以包括基材层、金属层和阻焊层。
常用技术中，在MEMS芯片3制作完成之后，会将MEMS芯片3的衬底底面焊接至PCB基板上，以实现与PCB基板上的信号处理电路电连接，但是在焊接过程中，PCB基板会由于受热会发生变形，而该PCB基板上的变形会传导到MEMS芯片3上，从而引起MEMS芯片3上的敏感结构产生应力集中而发生不必要的形变，使得MEMS芯片3的侦测灵敏度下降。
为了降低MEMS芯片的衬底底面与PCB基板之间的焊接导致的PCB基板变形引起的应力，常用技术是通过粘片胶贴在PCB基板上，然而，PCB基板受到的应力会通过胶传递到MEMS芯片上，造成输出的漂移。
采用本申请实施例提供的技术方案，旨在通过减少MEMS芯片与基板之间的接触面积，可在一定程度上减少高过载冲击带来的应力传递，提高了MEMS芯片整体抗高过载能力。
进一步地，所述支撑结构6的材质为硅，采用硅材质不仅易得，而且便于制作。
进一步地，所述支撑结构6通过粘接剂与所述基板2固定连接。示例性地，所述支撑结构6的所述连接部62通过粘片胶的方式贴附在基板2上；MEMS芯片3通过粘片胶贴在所述支撑结构6的所述支撑部61上。
在一些实施方式中，所述支撑结构6为悬臂梁结构或者支架结构。
参考图1和2所示，采用支架结构，相比于悬臂梁结构，由于四周均存在固支点，故整体的贴装难度小于悬臂梁结构的贴装难度。
参考图1和2所示，相比支架结构，悬臂梁结构可以实现一端与基板2之间固定连接，其悬挂部分在基板2上是悬空的，这样可以实现与基板2之间的接触面积更小，所以接收到的基板2应力也更小。当应力作用在整个器件上时，会导致悬空部分的结构发生变形，而MEMS芯片3是整体贴在悬挂部分上的，因此，变形不会传递到MEMS芯片3的内部，继而对MEMS芯片3的输出也不会产生影响。
进一步地，在本申请实施例中，在所述基板2的厚度方向上，所述MEMS芯片3和所述ASIC芯片4的投影交叠，从而能够有效地利用封装结构的空间，减少整个器件所占的面积。
进一步地，所述ASIC芯片4上设置有植球41，所述ASIC芯片4通过植球41焊接的方式与所述基板2电连接。也即，ASIC芯片4可以直接通过植球41的方式贴附在基板2上，这样就不需要通过引线键合的方式与基板2进行电连接，并且可以降低悬臂梁结构的安装难度，由于只有MEMS芯片3贴附在悬臂梁结构上，因此，可以将MEMS芯片3尽可能地放置在整个封装结构的中心对称位置，这样MEMS芯片3对于外界温度，应力的作用都是不敏感，可以基本相互抵消。
进一步地，可将ASIC芯片4布置在整个封装外壳的中心，所述植球的排布设置呈中心对称，这样可以最大程度地降低应力的影响。
进一步地，所述基板2上设置有第一焊盘21，所述MEMS芯片3上设置有第一输出端子31，所述第一输出端子31通过金属引线键合的方式与所述基板2上的第一焊盘21电连接，所述ASIC芯片4通过布设在所述基板上2的走线与所述第一焊盘21电连接，这样就能够实现所述MEMS芯片3和所述ASIC芯片4之间的电连接，并且降低了MEMS芯片3与基板2之间的金属引线的线弧高度，进一步地提升了器件的可靠性。
进一步地，所述基板2上还设置有第二焊盘22，所述第二焊盘22位于所述基板背离所述腔体11的一侧，所述第二焊盘22用于与外部电连接器件电连接。
在一些实施方式中，所述MEMS芯片3为惯性传感器芯片。
进一步地，在本申请实施例中，所述壳体1为金属壳体。采用金属壳体的封装方式代替现有技术中的塑封材料的塑封方式，可以在保证封装整体尺寸不变的情况下，最大程度地降低塑封料对产品输出的影响。并且金属壳体的还有另一个优点：可以最大程度降低器件的抗干扰能力，例如，可以降低对于MEMS芯片3与ASIC芯片4本身信号屏蔽不足的风险，从而能够更好的应用于不同使用场景。
在一些实施方式中，如图3A和图3B所示，在所述支撑部61的朝向MEMS芯片的一侧表面设置有应力释放槽5，其中，所述应力释放槽5包括十字梁结构或者环形结构，示例性地，MEMS芯片贴装在所述支撑部61上，藉由应力释放槽5进一步地减小MEMS芯片受到的应力。
本实用新型还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述任一种MEMS芯片封装结构。上述MEMS芯片封装结构可应用于各种电子设备中，比如加速度计、惯性测量仪等。
因此，采用本申请实施例提供的MEMS芯片封装结构及电子设备能够减少MEMS芯片与基板之间的接触面积，因此，一定程度上减少高过载冲击带来的应力传递，提高了MEMS芯片整体抗高过载能力。
在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。
可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。
以上对本申请实施例所提供的MEMS压力传感器及电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的MEMS压力传感器及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (13)
1.一种MEMS芯片封装结构，其特征在于，包括：基板、壳体、MEMS芯片以及ASIC芯片，所述基板与所述壳体固定连接以形成腔体，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片均位于所述腔体内；
其中，所述基板面向所述壳体的一侧设置有支撑结构，所述支撑结构包括支撑部和连接部，在所述基板的厚度方向上，所述支撑部与所述基板之间具有间隙，所述支撑部连接在所述连接部的远离所述基板的一侧，所述MEMS芯片与所述支撑部固定连接，所述ASIC芯片位于所述支撑部与所述基板之间的间隙内。
2.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述支撑结构的材质为硅。
3.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述支撑结构为悬臂梁结构或者支架结构。
4.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述支撑结构通过粘接剂与所述基板固定连接。
5.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
在所述基板的厚度方向上，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片的投影交叠。
6.如权利要求5所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述ASIC芯片上设置有植球，所述ASIC芯片通过植球焊接的方式与所述基板电连接。
7.如权利要求6所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述植球的排布设置呈中心对称。
8.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述基板为PCB基板。
9.如权利要求8所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述基板上设置有第一焊盘，所述MEMS芯片上设置有第一输出端子，所述第一输出端子通过金属引线键合的方式与所述基板上的第一焊盘电连接，所述ASIC芯片通过布设在所述基板上的走线与所述第一焊盘电连接。
10.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述MEMS芯片为惯性传感器芯片。
11.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
所述壳体为金属壳体。
12.如权利要求1所述的MEMS芯片封装结构，其特征在于，
在所述支撑部的朝向MEMS芯片的一侧表面设置有应力释放槽，其中，所述应力释放槽包括十字梁结构或者环形结构。
13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至12中任意一项所述的MEMS芯片封装结构。
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