本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)，特別涉及一種防水透氣結(jié)構(gòu)、制造方法及封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、mems芯片是指微機(jī)電系統(tǒng)芯片（micro-electro-mechanical?systems），它是一種集成了微型機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子元件和微處理器的芯片。目前，mems芯片已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，包括智能手機(jī)、平板電腦、汽車、醫(yī)療設(shè)備等。對(duì)于應(yīng)用于電子產(chǎn)品中的mems芯片,防水是一個(gè)重要的考慮因素。

2、現(xiàn)有mems芯片的防水措施是在mems芯片的安裝處貼附一個(gè)網(wǎng)布結(jié)構(gòu)的防水絲網(wǎng)或防水膜。然而，這種防水結(jié)構(gòu)存在一些潛在問題。首先，由于防水絲網(wǎng)或防水膜的材料和結(jié)構(gòu)限制，它們?nèi)菀资艿綁毫Φ挠绊懚l(fā)生不可逆的形變，從而降低防水效果。其次，由于制造過程中的差異性，這類防水結(jié)構(gòu)的一致性較差，很難確保不同產(chǎn)品或批次之間的防水透氣性能保持一致，以至于無法確保mems芯片的防水性能的可靠性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實(shí)施例提供一種防水透氣結(jié)構(gòu)、制造方法及封裝結(jié)構(gòu)，旨在提高防水透氣結(jié)構(gòu)的可靠性和一致性以及提高mems芯片的防水性能。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供了一種防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：

4、提供襯底；

5、刻蝕所述襯底的一側(cè)表面，以在所述襯底的一側(cè)形成多個(gè)柱狀凸部，相鄰的所述柱狀凸部之間具有溝槽，相鄰的所述溝槽之間互相連通；

6、制作金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)填充于所述溝槽中，相連通的所述溝槽中的金屬結(jié)構(gòu)相連接；

7、制作空腔，所述空腔貫通所述襯底的中部，其中，在所述襯底厚度方向上，位于所述空腔投影范圍內(nèi)的所述柱狀凸部被刻蝕，位于所述空腔投影范圍內(nèi)的所述金屬結(jié)構(gòu)露出；

8、制作疏水膜層，所述疏水膜層至少覆蓋所述金屬結(jié)構(gòu)露出的表面；

9、其中，露出于所述空腔中的所述金屬結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

10、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，所述襯底包括支撐層和絕緣層，所述支撐層和所述絕緣層沿所述襯底的厚度方向?qū)盈B設(shè)置，所述絕緣層所在的層結(jié)構(gòu)用于形成所述柱狀凸部。

11、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，所述柱狀凸部為圓柱，所述柱狀凸部的直徑介于3.5μm-5μm之間；

12、和/或，所述柱狀凸部為多棱柱，所述柱狀凸部相對(duì)的兩個(gè)面之間的最小距離介于3.5μm-5μm之間。

13、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，相鄰的所述柱狀凸部之間的最小間距介于0.5μm-1μm之間。

14、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，所述刻蝕所述襯底的一側(cè)表面，以在所述襯底的一側(cè)形成多個(gè)柱狀凸部，相鄰的所述柱狀凸部之間具有溝槽，相鄰的所述溝槽之間互相連通包括：

15、制作第一光刻膠結(jié)構(gòu)，所述第一光刻膠結(jié)構(gòu)覆蓋所述襯底的一側(cè)表面；

16、刻蝕所述第一光刻膠結(jié)構(gòu)，以使得所述第一光刻膠結(jié)構(gòu)上形成有多個(gè)預(yù)設(shè)凸部，相鄰的所述預(yù)設(shè)凸部之間具有預(yù)設(shè)溝槽，相鄰的所述預(yù)設(shè)溝槽相互連通，所述襯底的部分表面于所述預(yù)設(shè)溝槽中露出；

17、沿所述襯底的厚度方向，在所述預(yù)設(shè)溝槽中刻蝕所述襯底，以在所述襯底上形成所述柱狀凸部和所述溝槽；

18、去除所述第一光刻膠結(jié)構(gòu)。

19、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，在所述制作金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)填充于所述溝槽中，相連通的所述溝槽中的金屬結(jié)構(gòu)相連接之前，所述制造方法還包括：

20、制作金屬膜層，所述金屬膜層至少覆蓋每個(gè)所述溝槽的內(nèi)壁。

21、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，制作空腔，所述空腔貫通所述襯底的中部，其中，在所述襯底厚度方向上，位于所述空腔投影范圍內(nèi)的所述柱狀凸部被刻蝕，位于所述空腔投影范圍內(nèi)的所述金屬結(jié)構(gòu)露出包括：

22、制作第一輔助支撐結(jié)構(gòu)，所述第一輔助支撐結(jié)構(gòu)覆蓋所述襯底具有金屬結(jié)構(gòu)的一側(cè)表面，以及覆蓋所述金屬結(jié)構(gòu)露出的表面；

23、制作第二光刻膠結(jié)構(gòu)，所述第二光刻膠結(jié)構(gòu)覆蓋所述襯底遠(yuǎn)離所述金屬結(jié)構(gòu)的一側(cè)表面；

24、制作預(yù)設(shè)空腔，所述預(yù)設(shè)空腔貫通所述第二光刻膠結(jié)構(gòu)的中部，所述襯底的部分表面在所述預(yù)設(shè)空腔中露出；

25、沿所述襯底的厚度方向，在所述預(yù)設(shè)空腔中刻蝕所述襯底，以形成貫通所述襯底中部的空腔；

26、去除所述第二光刻膠結(jié)構(gòu)。

27、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，所述金屬結(jié)構(gòu)采用電鍍填充的方式附著于所述金屬膜層上，并沉積于所述溝槽中。

28、第二方面，提供了一種防水透氣結(jié)構(gòu)，包括：

29、襯底，所述襯底具有貫通自身厚度的空腔；

30、多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)，多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置且相連接，部分所述金屬結(jié)構(gòu)在所述空腔中露出，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，部分所述金屬結(jié)構(gòu)嵌設(shè)于所述襯底的一側(cè)表面；

31、疏水膜層，所述疏水膜層至少覆蓋所述金屬結(jié)構(gòu)露出的表面。

32、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，所述襯底包括支撐層和絕緣層，所述支撐層和所述絕緣層沿所述襯底的厚度方向?qū)盈B設(shè)置，所述金屬結(jié)構(gòu)嵌設(shè)于所述絕緣層中。

33、除了上述公開的一個(gè)或多個(gè)特征之外，或者作為替代，還包括金屬膜層，所述金屬膜層覆蓋所述金屬結(jié)構(gòu)的部分表面。

34、第三方面，提供了一種mems芯片的封裝結(jié)構(gòu)，包括：封裝殼體、mems芯片以及上述公開的防水透氣結(jié)構(gòu)，所述mems芯片設(shè)置于所述封裝殼體內(nèi)，所述封裝殼體開設(shè)有通氣孔，所述防水透氣結(jié)構(gòu)安裝于所述通氣孔處。

35、上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：本申請(qǐng)通過在襯底的溝槽中制作金屬結(jié)構(gòu)，使得金屬結(jié)構(gòu)能夠嵌入溝槽中，且相鄰的金屬結(jié)構(gòu)還可以相互連接，在去除柱狀凸部后，使得部分金屬結(jié)構(gòu)能夠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以利用其細(xì)小的孔徑和表面張力效應(yīng)，防止液體通過微小孔隙滲透。具體地，表面張力會(huì)迫使水滴保持在網(wǎng)格的表面，而不穿過網(wǎng)格。相比傳統(tǒng)的柔性防水膜或防水絲網(wǎng)，金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐久性和耐腐蝕性，能夠在較大的壓力和機(jī)械應(yīng)力下維持網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不變形、不破損，從而確保了防水性能的持續(xù)性。且，通過刻蝕和填充的工藝，將金屬結(jié)構(gòu)精確地嵌入襯底中的溝槽中，確保了結(jié)構(gòu)的一致性和精度。由于這些工藝可以嚴(yán)格控制每一層的厚度、網(wǎng)格大小和材料分布，確保了防水透氣結(jié)構(gòu)在不同批次產(chǎn)品中具有一致的性能。

36、將金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)嵌入襯底中，而不是表面貼附，大大減少了外界壓力對(duì)金屬網(wǎng)格的直接影響，進(jìn)一步提升了防形變能力。覆蓋在金屬結(jié)構(gòu)和空腔內(nèi)壁上的疏水膜層提供了額外的防水保護(hù)。疏水膜覆蓋在金屬結(jié)構(gòu)的表面，既能阻止液體滲透，又不會(huì)完全阻斷空氣流通，實(shí)現(xiàn)了防水與透氣的平衡。進(jìn)一步地，露出于空腔中的金屬結(jié)構(gòu)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在防水的同時(shí)保持了透氣性。

技術(shù)特征：

1.一種防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述襯底包括支撐層和絕緣層，所述支撐層和所述絕緣層沿所述襯底的厚度方向?qū)盈B設(shè)置，所述絕緣層所在的層結(jié)構(gòu)用于形成所述柱狀凸部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述柱狀凸部為圓柱，所述柱狀凸部的直徑介于3.5μm?-?5μm之間；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，相鄰的所述柱狀凸部之間的最小間距介于0.5μm?-?1μm之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述刻蝕所述襯底的一側(cè)表面，以在所述襯底的一側(cè)形成多個(gè)柱狀凸部，相鄰的所述柱狀凸部之間具有溝槽，相鄰的所述溝槽之間互相連通包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，在所述制作金屬結(jié)構(gòu)，所述金屬結(jié)構(gòu)填充于所述溝槽中，相連通的所述溝槽中的金屬結(jié)構(gòu)相連接之前，所述制造方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，制作空腔，所述空腔貫通所述襯底的中部，其中，在所述襯底厚度方向上，位于所述空腔投影范圍內(nèi)的所述柱狀凸部被刻蝕，位于所述空腔投影范圍內(nèi)的所述金屬結(jié)構(gòu)露出包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防水透氣結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述金屬結(jié)構(gòu)采用電鍍填充的方式附著于所述金屬膜層上，并沉積于所述溝槽中。

9.一種防水透氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的防水透氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底(10)包括支撐層(101)和絕緣層(102)，所述支撐層(101)和所述絕緣層(102)沿所述襯底(10)的厚度方向?qū)盈B設(shè)置，所述金屬結(jié)構(gòu)(30)嵌設(shè)于所述絕緣層(102)中。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的防水透氣結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括金屬膜層(301)，所述金屬膜層(301)覆蓋所述金屬結(jié)構(gòu)(30)的部分表面。

12.一種mems芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：封裝殼體、mems芯片以及權(quán)利要求9-11任一所述的防水透氣結(jié)構(gòu)，所述mems芯片設(shè)置于所述封裝殼體內(nèi)，所述封裝殼體開設(shè)有通氣孔，所述防水透氣結(jié)構(gòu)安裝于所述通氣孔處。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種防水透氣結(jié)構(gòu)、制造方法及封裝結(jié)構(gòu)，其中制造方法包括：提供襯底；在襯底的一側(cè)形成多個(gè)柱狀凸部，相鄰的柱狀凸部之間具有溝槽，相鄰的溝槽之間互相連通；制作填充于溝槽中的金屬結(jié)構(gòu)，相連通的溝槽中的金屬結(jié)構(gòu)相連接；制作貫通襯底的中部的空腔，以使得在襯底厚度方向上，位于空腔投影范圍內(nèi)的柱狀凸部被刻蝕，位于空腔投影范圍內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)露出，構(gòu)成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；制作疏水膜層。通過設(shè)置嵌入襯底中的金屬的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得防水透氣結(jié)構(gòu)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐久性、耐腐蝕性和一致性，能夠在較大的壓力和機(jī)械應(yīng)力下維持網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不變形、不破損，從而確保了防水性能的持續(xù)性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州敏芯微電子技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/14