包括雙密封環(huán)的晶片級(jí)MEMS封裝件的制作方法

包括雙密封環(huán)的晶片級(jí)MEMS封裝件的制作方法研究背景近年來，隨著MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)的發(fā)展，越來越多的小型化、高精度、高可靠性的微型傳感器、執(zhí)行器和結(jié)構(gòu)件得以制造和應(yīng)用。而MEMS器件的封裝，則是MEMS器件的重要組成部分，封裝的品質(zhì)將直接影響到MEMS器件的性能和壽命，因此，在MEMS器件的封裝方面，越來越多的關(guān)注和研究被投入進(jìn)來。目前，封裝主要分為裸片封裝和表面微機(jī)械加工（SWM）封裝兩種。前者主要適用于大規(guī)模封裝的MEMS器件，而后者則主要適用于MEMS的集成制造。本文將介紹SWM封裝中的雙密封環(huán)封裝技術(shù)。雙密封環(huán)封裝技術(shù)簡(jiǎn)介雙密封環(huán)是將兩個(gè)密封環(huán)疊加在一起，利用它們的互補(bǔ)性來實(shí)現(xiàn)對(duì)MEMS器件的密封。具體地說，第一個(gè)密封環(huán)通過微機(jī)械加工的方式制成，它的作用是保護(hù)MEMS器件免受外部環(huán)境的影響，避免灰塵、濕氣等影響器件的性能。而第二個(gè)密封環(huán)則是由有機(jī)高分子材料制成，它作為襯底，支撐固定MEMS器件。由于雙密封環(huán)封裝技術(shù)能夠不斷優(yōu)化器件的性能，并且其制作工藝簡(jiǎn)單、封裝性能良好，因此在MEMS器件的封裝領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。下面我們來詳細(xì)了解一下雙密封環(huán)封裝技術(shù)的制作流程。制作流程1.加工第一層密封環(huán)第一步是采用微機(jī)械加工的方式在Si襯底上制造第一層密封環(huán)。具體加工流程為：粗加工：通過半導(dǎo)體加工設(shè)備，在襯底上進(jìn)行粗加工，制出密封環(huán)的初始形狀。這里的加工精度大約為20~30um。精加工：在粗加工之后，再通過掃描式電子束光刻機(jī)進(jìn)行精加工，使得密封環(huán)能夠更好地與襯底融為一體。這里的加工精度為2~3um。清洗：將加工過的襯底放入超聲波清洗機(jī)中，去除雜質(zhì)和粉塵等。2.合成有機(jī)高分子材料第二步是將有機(jī)高分子材料合成成適合封裝使用的材料。這里我們使用一個(gè)有機(jī)高分子材料作為第二層密封環(huán)和襯底的固定層。3.涂覆有機(jī)高分子材料在第一層密封環(huán)的制造完畢后，我們需要將第二層材料在其上覆蓋。具體步驟為：涂覆前的處理：將襯底放入真空爐中，進(jìn)行約5分鐘的真空預(yù)處理操作，將襯底表面進(jìn)行去氣處理。涂覆：將有機(jī)高分子材料從溶液中取出，使用旋涂機(jī)將其均勻涂覆在第一層密封環(huán)上。加速干燥：使用缸爐進(jìn)行高溫加速干燥，快速將材料干燥固化，并形成密封環(huán)。4.光刻制作二次開口在第二層密封環(huán)制造完畢后，我們需要在其上建立出二次開口，從而將MEMS器件集成進(jìn)來。這里我們采用光刻技術(shù)來進(jìn)行加工，具體步驟為：光刻前的處理：先將襯底放在真空爐中預(yù)熱、去氣。光刻：將光刻膠均勻涂敷在第二層密封環(huán)表面，并進(jìn)行曝光和顯影處理。清洗：使用專門的清洗溶液對(duì)襯底進(jìn)行清洗處理。5.安裝器件在進(jìn)行了二次開口之后，我們便可以將MEMS器件集成到雙密封環(huán)中了。具體步驟如下：預(yù)處理：進(jìn)行清洗、去膜、去極化等工序。夾持器件：使用微夾具將器件插入到二次開口中。粘合：將器件固定在襯底上，并進(jìn)行膠水粘合。6.加工第二層密封環(huán)當(dāng)器件集成完成后，我們需要再次進(jìn)行密封，以保證其長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用。具體步驟為：涂覆：使用相同的涂覆方法，將有機(jī)高分子材料均勻涂覆在MEMS器件上。加速干燥：將樣品放入缸爐中，進(jìn)行高溫加速干燥，使得材料能夠充分固化，達(dá)到密封的目的。至此，雙密封環(huán)封裝技術(shù)的制作流程便告完成。總結(jié)本文主要介紹了MEMS器件封裝技術(shù)中的雙密封環(huán)封裝技術(shù)，并詳細(xì)闡述了其制作流程。雙密封環(huán)封裝技術(shù)應(yīng)用廣泛，相比于傳統(tǒng)封裝技術(shù)，具有制作簡(jiǎn)單、封裝效果好等優(yōu)勢(shì)。然而