基于吸氣劑的mems高真空封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及MEMS器件的高真空封裝，特別涉及一種基于吸氣劑的MEMS高真空封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS真空封裝是一種采用密封腔體提供高氣密真空環(huán)境的封裝技術(shù)，真空封裝使MEMS器件的可動(dòng)部分工作于真空環(huán)境下，保障了MEMS器件的品質(zhì)因素JEMS封裝在MEMS器件生產(chǎn)過(guò)程中占有非常重要的地位，是器件能夠?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵一步。
[0003]MEMS器件的真空封裝可以分為器件級(jí)和晶圓級(jí)。晶圓級(jí)的真空封裝是指以硅圓片為單位進(jìn)行封裝操作后再進(jìn)行切片，能夠提高封裝效率，但由于待封裝芯片在封裝前不檢測(cè)，因此合格率較低，更為重要的是在在紅外熱成像傳感器等光學(xué)傳感器的制作中會(huì)浪費(fèi)價(jià)格昂貴的光學(xué)窗口，例如鍺窗。因此，在生產(chǎn)紅外熱成像等光學(xué)MEMS傳感器中，我們?nèi)匀徊捎脗鹘y(tǒng)的器件級(jí)真空封裝，先將單個(gè)芯片從硅原片上切片分離出來(lái)，檢測(cè)合格后利用金屬、陶瓷或者硅基底等管殼依次完成封裝工序。
[0004]在MEMS器件的封裝結(jié)構(gòu)中，普遍采用吸氣劑來(lái)吸收封裝腔體內(nèi)部緩慢釋放的氣體、水分等污染物，用于維持MEMS器件工作在10—1?10—2pa的高真空環(huán)境下。在此前提下，吸氣劑的激活效率和壽命就成為延長(zhǎng)MEMS器件使用壽命的關(guān)鍵之一。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用非蒸散型吸氣劑，通過(guò)對(duì)吸氣劑進(jìn)行加熱激活得到活性表面來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體吸收，而吸氣劑的形態(tài)則主要有帶狀和薄膜狀。在現(xiàn)有的封裝結(jié)構(gòu)中，例如公布號(hào)為CN104022046A、CN104003352A以及CN102351141A等的發(fā)明專利申請(qǐng)中，無(wú)論是帶狀吸氣劑或者薄膜吸氣劑都是直接設(shè)置在基底或蓋板上的，吸氣劑表面與腔體內(nèi)表面是緊密的面接觸。這種設(shè)置方式存在的問(wèn)題是在對(duì)吸氣劑進(jìn)行加熱激活(溫度約為350?550°C)的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量通過(guò)蓋板或基底大量傳導(dǎo)至1C芯片或MEMS器件上，不僅對(duì)封裝器件造成不良影響，還會(huì)導(dǎo)致吸氣劑激活效率低下甚至失效，導(dǎo)致整個(gè)MEMS封裝結(jié)構(gòu)報(bào)廢。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型從結(jié)構(gòu)出發(fā)，提供一種基于吸氣劑的MEMS高真空封裝結(jié)構(gòu)，能夠顯著減少熱傳遞。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種基于吸氣劑的MEMS高真空封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝腔體、設(shè)置在腔體內(nèi)的MEMS器件和吸氣劑，所述封裝腔體包括封裝基底和封裝蓋板，在所述封裝基底或封裝蓋板上設(shè)置有用于支撐吸氣劑的支撐裝置，使吸氣劑懸置在腔體內(nèi)部，不與封裝腔體內(nèi)表面接觸。
[0007]優(yōu)選地，所述支撐裝置設(shè)置在封裝基底上，是與吸氣劑保持線接觸的肋條。
[0008]優(yōu)選地，所述支撐裝置設(shè)置在封裝基底上，是與吸氣劑保持點(diǎn)接觸的凸點(diǎn)。
[0009]優(yōu)選地，所述支撐裝置設(shè)置在封裝基底上，是肋條和凸點(diǎn)的組合，其中，所述肋條與吸氣劑線接觸，所述凸點(diǎn)與吸氣劑點(diǎn)接觸。
[0010]優(yōu)選地，所述支撐裝置設(shè)置在封裝蓋板上，是從封裝蓋板向腔體內(nèi)延伸的U型掛鉤。
[0011]優(yōu)選地，所述封裝基底是方盒狀，具有底面和側(cè)面，與封裝蓋板結(jié)合形成一個(gè)立方封裝腔體;所述吸氣劑是留有缺口的四周環(huán)繞式結(jié)構(gòu)，其形狀與封裝腔體相配合，沿著MEMS器件打線區(qū)域外圍一周放置于支撐裝置上，吸氣劑通過(guò)缺口形成的兩端上引出的加熱激活金屬絲焊接至封裝基底上的焊盤(pán)上。
[0012]優(yōu)選地，所述支撐裝置與封裝基底或封裝蓋板一體化形成。
[0013]優(yōu)選地，所述吸氣劑為帶狀或薄膜狀，所述帶狀吸氣劑是指中間部分為加熱激活金屬絲的方形帶狀吸氣劑，所述薄膜狀吸氣劑是指在加熱激活金屬板上濺射沉積的吸氣劑薄膜。
[0014]優(yōu)選地，所述MEMS高真空封裝結(jié)構(gòu)是紅外熱成像傳感器，所述MEMS器件是紅外焦平面陣列，所述封裝蓋板由可伐金屬和光學(xué)窗口組成。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型存在以下技術(shù)效果:
[0016]1)本實(shí)用新型創(chuàng)新性的在封裝腔體內(nèi)設(shè)置支撐裝置，使吸氣劑懸置在腔體內(nèi)部，不與封裝腔體內(nèi)表面接觸。采用上述結(jié)構(gòu)的封裝腔體，在真空環(huán)境下對(duì)吸氣劑進(jìn)行加熱激活時(shí)就可有效減少其熱傳遞，一方面可以避免其產(chǎn)生的熱量通過(guò)封裝基底或封裝蓋板大量傳遞至MEMS器件上，對(duì)MEMS器件造成不利影響；更重要的是能夠提高吸氣劑的激活效率和成功率，有效減少吸氣劑激活失敗引起的封裝結(jié)構(gòu)的報(bào)廢，進(jìn)一步提尚成品率；
[0017]2)本實(shí)用新型的高真空封裝結(jié)構(gòu)中采用的吸氣劑是留有缺口的四周環(huán)繞式結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)吸氣劑一側(cè)放置，在減少封裝體積的前提下顯著增大吸氣劑表面積，使腔體內(nèi)真空度保持更持久，從而延長(zhǎng)MEMS高真空封裝結(jié)構(gòu)的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1不加封裝蓋板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1不加封裝蓋板的俯視圖；
[0021 ]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1封裝基底的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2不加封裝蓋板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2不加封裝蓋板的俯視圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例2封裝基底的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例3封裝基底立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例4封裝基底立體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖10是圖1的側(cè)視圖；
[0028]圖11是圖10中沿A-A方向的剖視示意圖；
[0029]圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例6的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例6的側(cè)視圖；
[0031]圖14是圖13中沿A-A方向的剖視示意圖；
[0032]圖15是本實(shí)用新型實(shí)施例7的剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0034]本實(shí)用新型實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明，所以僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制。
[0035]參見(jiàn)圖1，是一種MEMS高真空封裝結(jié)構(gòu)100，包括封裝腔體、設(shè)置在腔體內(nèi)的吸氣劑和MEMS器件，所述封裝腔體由封裝基底10和封裝蓋板40組成。
[0036]本實(shí)用新型的關(guān)鍵在于:在所述封裝基底10或者封裝蓋板40上還具有用于支撐吸氣劑的支撐裝置，使吸氣劑懸置在腔體內(nèi)部，不直接與封裝腔體內(nèi)表面接觸。
[0037]實(shí)施例1:參見(jiàn)圖2至圖4，在本實(shí)施例中，所述封裝基底10是上部開(kāi)口的方盒狀，具有底面和側(cè)面，與封裝蓋板40結(jié)合形成一個(gè)立方封裝腔體，所述支撐裝置是具有三角形或方形橫截面的肋條11a，肋條11a的個(gè)數(shù)為4，設(shè)置在方盒狀封裝基底底面的4個(gè)頂角上，形成1根向底面和側(cè)棱兩個(gè)方向延伸的肋條，其中向側(cè)棱延伸的肋條的橫截面為方形，而向底面延伸的肋條的橫截面為三角形。所述吸氣劑是留有缺口的四周環(huán)繞式結(jié)構(gòu)，沿著MEMS器件30打線區(qū)域外圍一周放置于4根肋條上，吸氣劑20通過(guò)缺口形成的兩端上引出的加熱激活金屬絲21焊接至封裝基底10上的焊盤(pán)12上，再通過(guò)焊盤(pán)下方的內(nèi)部引線從側(cè)面或者下面引出，引出方式可以為PGA、CLCC和植球式。
[0038]進(jìn)一步地，所述肋條的形狀還可以根據(jù)封裝腔體內(nèi)表面的形貌進(jìn)行因地制宜的改變，例如在側(cè)棱上設(shè)置肋條時(shí)可采用具有方形橫截面的肋條，而在側(cè)面、底面等平面上設(shè)置肋條時(shí)就可以選擇具有三角形橫截面的肋條，使其與吸氣劑保持線接觸。
[0039]實(shí)施