基于吸氣劑的mems高真空封裝結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及MEMS器件的高真空封裝，特別涉及一種基于吸氣劑的MEMS高真空封裝結構。
【背景技術】
[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，真空封裝使MEMS器件的可動部分工作于真空環(huán)境下，保障了 MEMS器件的品質因素。MEMS封裝在MEMS器件生產(chǎn)過程中占有非常重要的地位，是器件能夠實際應用的關鍵一步。
[0003]MEMS器件的真空封裝可以分為器件級和晶圓級。晶圓級的真空封裝是指以硅圓片為單位進行封裝操作后再進行切片，能夠提高封裝效率，但由于待封裝芯片在封裝前不檢測，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傳感器的制作中會浪費價格昂貴的光學窗口，例如鍺窗。因此，在生產(chǎn)紅外熱成像等光學MEMS傳感器中，我們仍然采用傳統(tǒng)的器件級真空封裝，先將單個芯片從硅原片上切片分離出來，檢測合格后利用金屬、陶瓷或者硅基底等管殼依次完成封裝工序。
[0004]在MEMS器件的封裝結構中，普遍采用吸氣劑來吸收封裝腔體內部緩慢釋放的氣體、水分等污染物，用于維持MEMS器件工作在10:~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MEMS器件使用壽命的關鍵之一。在現(xiàn)有技術中，通常采用非蒸散型吸氣劑，通過對吸氣劑進行加熱激活得到活性表面來實現(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)有的封裝結構中，例如公布號為CN104022046A、CN104003352A以及CN102351141A等的發(fā)明專利申請中，無論是帶狀吸氣劑或者薄膜吸氣劑都是直接設置在基底或蓋板上的，吸氣劑表面與腔體內表面是緊密的面接觸。這種設置方式存在的問題是在對吸氣劑進行加熱激活(溫度約為350~550° C)的過程中，產(chǎn)生的熱量通過蓋板或基底大量傳導至1C芯片或MEMS器件上，不僅對封裝器件造成不良影響，還會導致吸氣劑激活效率低下甚至失效，導致整個MEMS封裝結構報廢。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明從結構出發(fā)，提供一種基于吸氣劑的MEMS高真空封裝結構，能夠顯著減少熱傳遞。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案為:一種基于吸氣劑的MEMS高真空封裝結構，包括封裝腔體、設置在腔體內的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置有用于支撐吸氣劑的支撐裝置，使吸氣劑懸置在腔體內部，不與封裝腔體內表面接觸。
[0007]優(yōu)選地，所述支撐裝置設置在封裝基底上，是與吸氣劑保持線接觸的肋條。
[0008]優(yōu)選地，所述支撐裝置設置在封裝基底上，是與吸氣劑保持點接觸的凸點。
[0009]優(yōu)選地，所述支撐裝置設置在封裝基底上，是肋條和凸點的組合，其中，所述肋條與吸氣劑線接觸，所述凸點與吸氣劑點接觸。
[0010]優(yōu)選地，所述支撐裝置設置在封裝蓋板上，是從封裝蓋板向腔體內延伸的U型掛鉤。
[0011]優(yōu)選地，所述封裝基底是方盒狀，具有底面和側面，與封裝蓋板結合形成一個立方封裝腔體；所述吸氣劑是留有缺口的四周環(huán)繞式結構，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高真空封裝結構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窗口組成。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明存在以下技術效果:
1)本發(fā)明創(chuàng)新性的在封裝腔體內設置支撐裝置，使吸氣劑懸置在腔體內部，不與封裝腔體內表面接觸。采用上述結構的封裝腔體，在真空環(huán)境下對吸氣劑進行加熱激活時就可有效減少其熱傳遞，一方面可以避免其產(chǎn)生的熱量通過封裝基底或封裝蓋板大量傳遞至MEMS器件上，對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構的報廢，進一步提尚成品率；
2)本發(fā)明的高真空封裝結構中采用的吸氣劑是留有缺口的四周環(huán)繞式結構，相比于傳統(tǒng)吸氣劑一側放置，在減少封裝體積的前提下顯著增大吸氣劑表面積，使腔體內真空度保持更持久，從而延長MEMS高真空封裝結構的使用壽命。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明立體結構示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例1不加封裝蓋板的立體結構示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例1不加封裝蓋板的俯視圖；
圖4是本發(fā)明實施例1封裝基底的立體結構示意圖；
圖5是本發(fā)明實施例2不加封裝蓋板的立體結構示意圖；
圖6是本發(fā)明實施例2不加封裝蓋板的俯視圖；
圖7是本發(fā)明實施例2封裝基底的立體結構示意圖；
圖8是本發(fā)明實施例3封裝基底立體結構示意圖；
圖9是本發(fā)明實施例4封裝基底立體結構示意圖；
圖10是圖1的側視圖；
圖11是圖10中沿A-A方向的剖視示意圖；
圖12是本發(fā)明實施例6的立體結構示意圖；
圖13是本發(fā)明實施例6的側視圖；
圖14是圖13中沿A-A方向的剖視示意圖；
圖15是本發(fā)明實施例7的剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0018]本發(fā)明實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明，所以僅顯示與本發(fā)明有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制。
[0019]參見圖1，是一種MEMS高真空封裝結構100，包括封裝腔體、設置在腔體內的吸氣劑和MEMS器件，所述封裝腔體由封裝基底10和封裝蓋板40組成。
[0020]本發(fā)明的關鍵在于: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部，不直接與封裝腔體內表面接觸。
[0021]實施例1:參見圖2至圖4，在本實施例中，所述封裝基底10是上部開口的方盒狀，具有底面和側面，與封裝蓋板40結合形成一個立方封裝腔體，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的個數(shù)為4，設置在方盒狀封裝基底底面的4個頂角上，形成1根向底面和側棱兩個方向延伸的肋條，其中向側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)繞式結構，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12上，再通過焊盤下方的內部引線從側面或者下面引出，引出方式可以為PGA、CLCC和植球式。
[0022]進一步地，所述肋條的形狀還可以根據(jù)封裝腔體內表面的形貌進行因地制宜的改變，例如在側棱上設置肋條時可采用具有方形橫截面的肋條，而在側面、底面等平面上設置肋條時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。
[0023]實施例2:參見圖5至7，與實施例1的主要區(qū)別在于:所述肋條11a的個數(shù)為8，分別設置在方盒狀