微机电系统封装结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种芯片封装结构，特别是涉及一种微机电系统封装结构。
【背景技术】
[0002]微机电系统(microelectromechanical system, MEMS)是在微小化的封装结构中所制作的微机电元件，其制造的技术十分类似于制造集成电路的技术，但微机电元件与其周围环境互动的方式则多于传统的集成电路，例如力学、光学或磁力上的互动。
[0003]微机电元件可包括极小的电子机械元件(例如开关、镜面、电容器、加速度计、感应器、电容感测器或引动器等)，而微机电元件可以单块方式与集成电路整合，同时大幅度改善整个固态装置的插入损耗及电隔离效果。然而，微机电元件在整个封装结构的巨观世界中是极微脆弱的，随时都可能被微小的静电或表面张力影响而造成故障。因此，为了避免微机电元件受到污染或损害，通常将密封在芯片与盖板之间的一空间中。
[0004]图1是现有的一种微机电系统封装结构的示意图。请参阅图，现有的微机电系统封装结构10包括一盖板12、一芯片14、一封胶体16及一微机电兀件18。盖板12通过封胶体16固定至芯片14，以将微机电元件18密封在芯片14与盖板12之间的空间中。
[0005]然而，虽然在现有的微机电系统封装结构10中芯片14与盖板12之间的空间被封胶体16所密封，但由于盖板12与芯片14之间具有较大的间隙，当现有的微机电系统封装结构10在高湿度环境下使用一段时间之后，封胶体16较容易龟裂而使得湿气轻易地渗入芯片14与盖板12之间的空间中，进而导致微机电元件18故障。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种微机电系统封装结构，其具有较佳的抗湿气能力。
[0007]为达上述目的,本发明的一种微机电系统封装结构，包括一芯片、一微机电兀件、一盖板、一封胶体及一第一湿气阻隔层。芯片具有一主动表面。微机电兀件配置在主动表面上。盖板覆盖于芯片且包括一凹穴，其中微机电元件位于凹穴内。封胶体设置在芯片与盖板之间以密封凹穴，其中封胶体的厚度小于微机电元件的高度。第一湿气阻隔层包覆于芯片、封胶体及盖板的周围。
[0008]在本发明的一实施例中，还包括一第一基板、一第二基板以及一第二湿气阻隔层。第一基板具有一孔洞，其中芯片、微机电元件、盖板、封胶体及第一湿气阻隔层设置在孔洞内。第二基板设置在第一基板上以覆盖孔洞。第二湿气阻隔层密封第一基板与第二基板之间的一交界区。
[0009]在本发明的一实施例中，还包括一模制化合物，设置在孔洞内且密封在第一湿气阻隔层的周围。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的模制化合物在第一湿气阻隔层上的一投影区域覆盖封胶体在第一湿气阻隔层上的一投影区域。
[0011 ] 在本发明的一实施例中，还包括一湿气吸收元件，设置在孔洞内。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的第二基板具有一覆盖封胶体的区域。
[0013]在本发明的一实施例中，上述的凹穴具有相对在主动表面的一上表面,该微机电装置包括一镜子，该主动表面与该上表面之间的距离大于该镜子的倾斜高度。
[0014]在本发明的一实施例中，上述的封胶体的厚度约在I微米至10微米之间。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的微机电元件包括一镜子、一开关、一电容器、一加速度计、一感应器或一引动器。
[0016]在本发明的一实施例中，上述的封胶体的材料包括环氧树脂。
[0017]基于上述，本发明的微机电系统封装结构通过盖板的中央部位具有凹穴，凹穴可供微机电元件容置的设计，降低盖板周围与芯片之间的间隙高度，且通过封胶体配置在盖板周围与芯片之间的间隙以密封凹穴。由于盖板周围与芯片之间的间隙较小，封胶体的尺寸不需太大，因此较不易龟裂，而使得本发明的微机电系统封装结构具有优选的抗湿气能力。此外，本发明的微机电系统封装结构通过第一湿气阻隔层包覆于芯片、盖板及封胶体的周围，以避免湿气进入凹穴，有效提供第二重保护。另外，本发明的微机电系统封装结构还通过将芯片、微机电元件、盖板、封胶体与第一湿气阻隔层配置在被第一基板与第二基板所包围的孔洞内，并通过第二湿气阻隔层密封第一基板与第二基板的交界区，以提供阻隔湿气的第三重保护。并且，本发明的微机电系统封装结构通过将模制化合物设置在孔洞内并且黏附在第一湿气阻隔层的四周，以提供阻隔湿气的第四重保护。再者，本发明的微机电系统封装结构通过将湿气吸收元件设置在孔洞内，以吸收孔洞内的湿气，而提供第五重保护。
[0018]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0019]图1是现有的一种微机电系统封装结构的示意图。
[0020]图2是依照本发明的一实施例的一种微机电系统封装结构的示意图。
[0021]图3是依照本发明的另一实施例的一种微机电系统封装结构的示意图。
[0022]图4是依照本发明的再一实施例的一种微机电系统封装结构的示意图。
[0023]符号说明
[0024]D:距离
[0025]H:高度
[0026]10:现有的微机电系统封装结构
[0027]12:盖板
[0028]14:芯片
[0029]16:封胶体
[0030]18:微机电元件
[0031]100、200、300:微机电系统封装结构
[0032]110,210:芯片
[0033]112:主动表面
[0034]120、220、320:微机电元件
[0035]130、230:盖板
[0036]132、232、332:凹穴
[0037]132a:上表面
[0038]140、240、340:封胶体
[0039]150,250,350:第一湿气阻隔层
[0040]260、360:第一基板
[0041]262、362:孔洞
[0042]270、370:第二基板
[0043]272:区域
[0044]280:第二湿气阻隔层
[0045]390:模制化合物
[0046]395:湿气吸收元件
【具体实施方式】
[0047]下面将配合附图详细地叙述本发明的数个优选实施例。图2是依照本发明的一实施例的一种微机电系统封装结构的示意图。请参阅图2，本实施例的微机电系统封装结构100包括一芯片110、一微机电兀件120、一盖板130、一封胶体140及一第一湿气阻隔层150。芯片110具有一主动表面112。芯片110例如是电荷耦合元件(CXD)或互补金属氧化半导体(CMOS)之类的光感测芯片，而主动表面112例如是光感测区，但芯片110与主动表面112的种类不以此为限制。
[0048]微机电元件120配置在主动表面112上。在本实施例中，微机电元件120为镜子，但在其他实施例中，微机电元件120也可为开关、电容器、加速度计、感应器或引动器，微机电元件120的种类不以此为限制。
[0049]在本实施例中，盖板130为透明盖板，以使外界光线(未绘示)可以穿过盖板130而传递至微机电元件120及芯片110的主动表面112。如图2所示，盖板130覆盖于芯片110且包括一凹穴132，微机电元件120位于凹穴132内。凹穴132具有相对于主动表面112的一上表面132a,在本实施例中，主动表面112与上表面132a之间的一距离D大于微机电兀件120的高度(也就是镜子的倾斜高度)。在本实施例中，主动表面112与上表面132a之间的距离D约为10微米，而盖板130周围与芯片110之间的一间隙的高度H约在I微米至10微米的范围之间。也就是说，盖板130周围与芯片110之间的间隙的高度H小于主动表面112与上表面132a之间的距离D。
[0050]如图2所示，封胶体140设置在盖板130周围与芯片110之间的间隙以密封凹穴132a。封胶体140的厚度小于微机电元件120的高度。由图面上可知，封胶体140的厚度受限于盖板130周围与芯片110之间的间隙的高度H，因此，封胶体140的厚度会随着盖板130周围与芯片110之间的间隙的高度H而异。在本实施例中，封胶体140的厚度范围约在I微米至10微米之间。
[0051]值得一提的是，在本实施例中，封胶体140的材料是有机化合物，例如是环氧树月旨。由于有机化合物的分子结构中具有许多的亲水性基团，封胶体140仅能阻挡外在的污染及部分湿气，但无法完全阻隔其中的亲水性基团与湿气作用。因此，在本实施例中，微机电系统封装结构100通过第一湿气阻隔层150包覆于芯片110、封胶体140及盖板130的周围，以有效地阻隔封胶体140中的亲水性基团与湿气作用，提高了凹穴132的不可渗透性(impermeability)。如此一来,微机电元件120便能够正常地运作。
[0052]在本实施例中，第一湿气阻隔层150可通过化学气相沉积(chemical vapordeposit1n, CVD)或是物理气相沉积(physical vapor deposit1n, PVD)的方式形成,但第一湿气阻隔层150的形成方式并不限于此。此外，第一湿气阻隔层150的材质为密致性较高的无机绝缘材料，例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他不含亲水性基团的氮化物、氧化物及氮氧化物，其抗湿气能力大于封胶体140的抗湿气能力。也就是说，由于无机绝缘材料不含亲水性基团，因而不与湿气作用，故能有效地阻绝湿气。因此，第一湿气阻隔层150可提供第二重的保护，以降低湿气渗入的可能性。
[0053]相较于现有的微机电系统封装结构10，本实施例的微机电系统封装结构100在盖板130周围与芯片110之间具有较小的间隙，密封于盖板130周围与芯片110之间的封胶体140不需要太大的尺寸，较不易龟裂。并且，第一湿气阻隔层150包覆芯片110、封胶体140及盖板130的周围，以提供微机电系统封装结构100优选的抗湿气能力。
[0054]图3是依照本发明的另一实施例的一种微机电系统封装结构的示意图。请参阅图
3,本实施例的微机电系统封装结构200与上一实施例的微机电系统封装结构100的主要差异在于，在本实施例中，微机电系统封装结构200还包括一第一基板260、一第二基板270以及一第二湿气阻隔层280。第一基板260具有一孔洞262。一芯片210、一微机电兀件220、一盖板230、一封胶体240及一第一湿气阻隔层250设置在孔洞262内。第二基板270设置在第一基板260上以覆盖孔洞262。第二湿气阻隔层280密封第一基板260与第二基板270之间的一交界区。
[0055]因此，在微机电系统封装结构200中，第一基板260、第二基板270及第二湿气阻隔层280可提供一第三重的保护，以避免湿气进入凹穴232而导致微机电元件220故障。
[0056]此外，在本实施例中，第二基板270的大部分的区域为透明，以使一外界光线(未绘示)可穿过第二基板270。第二基板270具有覆盖封胶体240的一区域272，也就是说，区域272在芯片210上的投影区域覆盖在封胶体240在芯片210上的投影区域。在本实施例中，区域272为一黑色区域。因此，区域272可阻挡外界光线照射至封胶体240，而降低封胶体240受光降解的机率。
[0057]图4是依照本发明的再一实施例的一种微机电系统封装结构的示意图。请参阅图
4,本实施例的微机电系统封装结构300与上一实施例的微机电系统封装结构200的主要差异在于，在本实施例中，微机电系统封装结构300还包括一模制化合物390及一湿气吸收兀件395。模制化合物390设置在孔洞362内且贴附在第一湿气阻隔层350的周围。如图4所示，模制化合物390在第一湿气阻隔层350上的一投影区域覆盖封胶体340在第一湿气阻隔层350上的一投影区域。也就是说，模制化合物390可以增进封胶体340与第一湿气阻隔层350的物理结构，以降低封胶体340与第一湿气阻隔层350破裂的可能性。本实施例的微机电系统封装结构300通过模制化合物390提供了一第四重保护。
[0058]此外，湿气吸收元件395设置在由第一基板360与第二基板370所包围的孔洞362内，如此一来，即便是湿气渗入孔洞362内，也会被湿气吸收元件395所吸收，而不会进入凹穴332中，以确保微机电元件320可正常地运作。换言之，本实施例的微机电系统封装结构300通过湿气吸收元件395提供了一第五重保障。
[0059]综上所述，本发明的微机电系统封装结构通过盖板的中央部位具有凹穴，凹穴可供微机电元件容置的设计，降低盖板周围与芯片之间的间隙高度，且通过封胶体配置在盖板周围与芯片之间的间隙以密封凹穴。由于盖板周围与芯片之间的间隙较小，封胶体的尺寸不需太大，因此较不易龟裂，而使得本发明的微机电系统封装结构具有优选的抗湿气能力。此外，本发明的微机电系统封装结构通过第一湿气阻隔层包覆于芯片、盖板及封胶体的周围，以避免湿气进入凹穴，有效提供第二重保护。另外，本发明的微机电系统封装结构还通过将芯片、微机电元件、盖板、封胶体与第一湿气阻隔层配置在被第一基板与第二基板所包围的孔洞内，并通过第二湿气阻隔层密封第一基板与第二基板的交界区，以提供阻隔湿气的第三重保护。并且，本发明的微机电系统封装结构通过将模制化合物设置在孔洞内并且黏附在第一湿气阻隔层的四周，以提供阻隔湿气的第四重保护。再者，本发明的微机电系统封装结构通过将湿气吸收元件设置在孔洞内，以吸收孔洞内的湿气，而提供第五重保护。
[0060]虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
【主权项】
1.一种微机电系统封装结构，包括: 芯片，具有一主动表面； 微机电兀件，配置在该主动表面上； 盖板，覆盖于该芯片且包括一凹穴，其中该微机电元件位于该凹穴内； 封胶体，设置在该芯片与该盖板之间以密封该凹穴，其中该封胶体的厚度小于该微机电元件的高度；以及 第一湿气阻隔层，包覆于该芯片、该封胶体及该盖板的周围。
2.如权利要求1所述的微机电系统封装结构,还包括: 第一基板，具有一孔洞，其中该芯片、该微机电兀件、该盖板、该封胶体及该第一湿气阻隔层设置在该孔洞内； 第二基板，设置在该第一基板上以覆盖该孔洞；以及 第二湿气阻隔层，密封该第一基板与该第二基板之间的一交界区。
3.如权利要求2所述的微机电系统封装结构，还包括: 模制化合物，设置在该孔洞内且密封在该第一湿气阻隔层的周围。
4.如权利要求3所述的微机电系统封装结构，其中该模制化合物在该第一湿气阻隔层上的一投影区域覆盖该封胶体在该第一湿气阻隔层上的一投影区域。
5.如权利要求2所述的微机电系统封装结构，还包括: 湿气吸收元件，设置在该孔洞内。
6.如权利要求2所述的微机电系统封装结构，其中该第二基板具有一覆盖该封胶体的区域。
7.如权利要求1所述的微机电系统封装结构，其中该凹穴具有相对于该主动表面的一上表面，该微机电装置包括一镜子，该主动表面与该上表面之间的距离大于该镜子的倾斜高度。
8.如权利要求1所述的微机电系统封装结构，其中该封胶体的厚度约在I微米至10微米之间。
9.如权利要求1所述的微机电系统封装结构，其中该微机电兀件包括镜子、开关、电容器、加速度计、感应器或引动器。
10.如权利要求1所述的微机电系统封装结构，其中该封胶体的材料包括环氧树脂。
【专利摘要】本发明公开一种微机电系统封装结构，包括一芯片、一微机电元件、一盖板、一封胶体及一第一湿气阻隔层。芯片具有一主动表面。微机电元件配置在主动表面上。盖板覆盖于芯片且包括一凹穴，其中微机电元件位于凹穴内。封胶体设置于芯片与盖板之间以密封凹穴，其中封胶体的厚度小于微机电元件的高度。第一湿气阻隔层包覆于芯片、封胶体及盖板的周围。
【IPC分类】B81B7-00
【公开号】CN104876175
【申请号】CN10068797
【发明人】苏俊豪, R.V.盖德, T.诺塔, 陈维孝
【申请人】立景光电股份有限公司
【公开日】9月2日
【申请日】2月27日
