微机械构件的制作方法

本发明涉及一种微机械构件，所述微机械构件具有电路板、asic芯片和mems芯片，所述电路板具有主延伸平面(x,y)、所述asic芯片和mems芯片平行于所述主延伸平面布置，其中，asic芯片布置在电路板上方并且mems芯片布置在asic芯片上方，其中，asic芯片在键合区中借助键合线与电路板电接触。

背景技术：

1、为了能够实现mems传感器壳体越来越小的趋势，强制性使用chip-on-chip(芯片上的芯片)设计解决方案。通过将mems芯片直接施加到asic上，得出对各个芯片的几何形状和设计的多个要求。除了芯片的匹配的内部接线以便阻止交叉键合之外，还必须在设计中已经考虑尤其在asic上的各个键合焊盘的类型、位置和尺寸。这在avt概念和各个芯片的整体新研发中可以简单地被考虑到，但大多反映在芯片的尺寸上。小的mems芯片在此被装配到大的asic芯片上。不过在许多情况下要将已经存在的asic芯片再用于新的构件。因此，mems芯片的尺寸和形状已经受到asic设计的严重限制，或者从一开始就已经被排除。除了asic或mems芯片的纯尺寸外，mems芯片在asic上的附接部的形状也起到重要作用。在许多情况下，为了将mems装备到asic上，必须使用非常软的粘接剂结合厚的粘接剂层。在这种背景下所使用的大多数粘接剂是液体，并且因此在接合过程中流走。附加地必须在设计中必须考虑这种流走。

2、由于要求位于asic表面上的键合焊盘与衬底和与mems芯片电连接，产生asic上的死区，所述死区既不能被mems粘接剂覆盖，也不能被mems芯片自身覆盖。这些已知的mems传感器粘接剂此外显示出流出倾向。这种流出行为危害asic上的键合连接的可靠性。因此，必须将为键合而留出的区域再扩大一个安全区。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提供一种微机械装置和对应的制造方法，所述装置和方法使得能够将不同尺寸的asic芯片和mems芯片在一个封装中安全地彼此上下堆叠。

2、本发明从一种微机械构件出发，所述微机械构件具有电路板、asic芯片和mems芯片，所述电路板具有主延伸平面(x,y)，所述asic芯片和mems芯片平行于所述主延伸平面布置，其中，asic芯片布置在电路板的上方并且mems芯片布置在asic芯片的上方，其中，asic芯片在键合区中借助键合线电接触。

3、本发明的核心在于，在asic芯片和mems芯片之间布置有适配芯片，所述适配芯片在垂直于所述主延伸平面的z方向上至少部分地覆盖键合区。

4、为了获得足够大的用于mems传感器装备的区域，asic部分或完全地被合适的“中间芯片”、即适配芯片覆盖，所述适配芯片为mems芯片提供必要的足够大的放置面，并且同时阻止mems传感器粘接剂溢出或者说流出到关键的asic结构、尤其键合区上。对于中间芯片适合的材料在此例如是硅芯片或玻璃芯片，然而本发明不局限于这些材料。

5、本发明使得能够实现一种封装，该封装具有与为将mems芯片和asic芯片并排布置在用于微机械构件的对外接触的接触衬底、即电路板上所需要的基面相比较小的、用于由对于根据图1的传统芯片堆叠而言在几何上不兼容的asic芯片和mems芯片组成的组合的基面。

6、为了制造所提出的布置，仅使用由构造技术和连接技术设立的标准材料和标准方法。这是硅晶片或玻璃晶片、通过磨削进行晶片的背面减薄、通过机械锯切进行芯片的分离以及以标准芯片贴装工艺进行芯片与fow或fod的装配。

7、所提出的用于适配芯片的材料，尤其是硅和玻璃，显示出足够大的用于施加较大的mems传感器的区域，而无需改变键合焊盘在asic上的布置。适配芯片使得能够将mems局部堆叠到asic上，并且因此随之能够使基面最小化。

8、用fow或fod装配平台材料可以阻止mems传感器粘接剂流出到asic的敞开的键合焊盘上，因为适配芯片的尖锐棱边起到阻挡棱边的作用。因此可以进一步减少该封装的基面。

9、以工业标准芯片贴装设备来装备适配芯片是非常高效的。以单个设备可以每小时制造>1000个传感器。

技术特征：

1.一种微机械构件，所述微机械构件具有电路板(1)、asic芯片(2)和mems芯片(4)，所述电路板具有主延伸平面(x,y)，所述asic芯片(2)和mems芯片(4)平行于所述主延伸平面布置，其中，所述asic芯片布置在所述电路板上方并且所述mems芯片布置在所述asic芯片上方，其中，所述asic芯片在键合区(50)中借助键合线(5)与所述电路板电接触，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的微机械构件，其特征在于，所述适配芯片(7)由硅或玻璃制成。

3.根据权利要求1或2所述的微机械构件，其特征在于，所述适配芯片(7)借助粘接剂，尤其是fod、fow或液体粘接剂，粘接到所述asic芯片(2)上。

4.根据权利要求1或2所述的微机械构件，其特征在于，所述asic芯片(2)在另外的键合区(55)借助键合线(5)与所述mems芯片电接触。

5.一种用于制造微机械构件的方法，所述方法具有如下步骤：

6.根据权利要求5所述的用于制造微机械构件的方法，其特征在于，在步骤(b)中将所述适配芯片借助粘接剂，尤其借助fod、fow或液体粘接剂，粘接到所述asic芯片上。

7.根据权利要求5或6所述的用于制造微机械构件的方法，其特征在于，在步骤(c)之后在步骤(d)中将所述mems芯片与所述asic芯片借助引线键合电接触，其中，所述asic芯片在另外的键合区中被接触。

技术总结
本发明涉及一种微机械构件，具有电路板、ASIC芯片(2)和MEMS芯片(4)，所述电路板具有主延伸平面(x,y)，所述ASIC芯片(2)和MEMS芯片(4)平行于所述主延伸平面布置，其中，ASIC芯片布置在电路板上方并且MEMS芯片布置在ASIC芯片上方，其中，ASIC芯片在键合区(50)中借助键合线(5)与电路板电接触。本发明的核心在于，在ASIC芯片和MEMS芯片之间布置有适配芯片(7)，所述适配芯片在垂直于主延伸平面的z方向上至少部分地覆盖键合区。本发明还涉及一种用于制造微机械构件的方法。

技术研发人员：J·施蒂德尔,T·亨
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9