专利名称：控制键合过程中玻璃或有机胶塌陷的支撑体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制键合过程中玻璃或有机胶塌陷的支撑体，更确切地说涉及一种通过支撑体控制键合过程中玻璃或有机胶塌陷的结构。
背景技术：
微机电系统指体积微型化，构成元件尺寸在微米、纳米量级的可控制、可运动的微型机电系统。它集微型结构、微型传感器、微型执行器以及信号处理、控制、通信等功能于一体。微机电器件在航空航天、工业、医学、军事和其他各种领域中都有广阔的应用前景。近几年来，各种微机电器件不断涌现，并在许多场合得到实际应用。
微机电系统中通常含有可动部件，这些部件可用来采集外部信息，包括各种物理量，如位置、速度、加速度、压力、磁场、温度和湿度等，是微机电系统的核心部分。这些可动部件在工作状态下需要运动，因此不能直接采取灌封等手段对已完成贴片和丝焊的结构进行充胶。然而，灌封对某些器件是必需的，如能够承受很高加速度g的高g传感器，充胶是保护其引线的必要手段。此外，也不能对具有动件的微机电器件直接进行塑封，原因同上，而采用金属或陶瓷封装就会大大增加成本。另外，有些微机电器件要求在一个相对稳定的气压或真空下工作，内部环境要保持密封。
为解决上述问题，目前人们提出了多种微机电器件密封封装的方法，其基本思想是将一个有腔体的盖板键合到含可动部件的微机电芯片上，这样就能为可动部件提供一个不受外界不利环境影响且内部气氛可控的工作环境，同时保证可动部件不被后续的封装工艺如灌封或塑封等损伤。现在存在的微机电器件气密组装的键合方法有硅-玻璃阳极键合、硅-硅熔融键合、焊料键合、低温玻璃键合和有机粘接剂键合等。其中，低温玻璃和有机粘接剂键合是将玻璃浆料或有机胶用点胶或印刷的方法涂覆在盖板或芯片的周边区域，芯片和盖板对位后在一定温度下实现键合。其特点是可实现在较低温度下气密封装微机电器件，而这对保证微机电器件功能正常非常重要。同时，它对盖板和芯片表面的平整度要求不高。但玻璃和有机胶键合的缺点也是非常明显的，在键合过程中，玻璃和有机胶处于液体状态，盖板和芯片压合时，它们会流动，因而很难控制图形的一致性，往往会使胶体进入可动件区域使器件失效。目前常以放大芯片和盖板尺寸，留出更多面积以供浆料流淌的办法来解决此难题。这样就使器件的封装密度大大减小，弱化了微机电器件微机电器件微型化的特点。
发明内容
为了利用低温玻璃和有机粘接剂键合温度低同时对盖板和芯片表面平整度要求小的优点，本实用新型提供了一种新的控制玻璃浆料可有机胶在键合过程中塌陷的支撑体，避免它们的无控流淌，使最后形成的密封腔体尺度精确，不会固定芯片的可动部件。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是支撑体放置在芯片和盖板之间，它或位于芯片上或位于盖板上，当芯片和盖板压合有机胶或熔融玻璃而形成密封腔体时，支撑体控制了芯片和盖板间的距离，从而控制了有机胶或熔融玻璃的塌陷和流淌，使得最后得到的密封图形精确。在有机胶或玻璃密封封装工艺中，芯片和盖板对液体的有机胶和玻璃有压力作用，在压力作用下，它们会四处流动不会由于有机胶或熔融玻璃铺展至芯片的敏感区域使其失效。在上下两个平面和有机胶或玻璃浆料形成的密封腔体机构中，有机胶或熔融玻璃往往会无控流淌至微机电器件的可动部件处，使其功能失效。而有机胶或熔融玻璃的流淌是由于在键合过程中承受压力然后过分塌陷所至，盖板和芯片间搁置支撑体则能杜绝上述现象的发生。
支撑体的高度应略低于键合前有机胶或熔融玻璃的高度，具体高度决定于键合完成后的有机胶或玻璃密封线条的宽度和键合前有机胶或玻璃的宽度，即由键合前后的有机胶或玻璃的宽度通过体积计算来得到支撑体的高度。支撑体的个数和形状仅需保证能够稳定支撑住盖板和芯片。
本实用新型的有益效果是在有机胶或玻璃粉料密封方法中引入了支撑体，控制了液态的有机胶或玻璃的塌陷，从而避免了它们的流淌，使最后得到的有机胶或玻璃形成的图形精度较高，一致性好。用这种方法等到的密封腔体精度高，对芯片和盖板的要求低，可在单个芯片或原片级封装结构中得到使用。
图1是利用本实用新型所形成的密封腔体的剖面结构图。
图2是实施例中的已涂覆有机胶或玻璃浆料的盖板结构示意图。
图3是实施例中的芯片结构示意图。
图4是实施例中的密封腔体的剖面示意图。
图中1-盖板2-支撑体 3-有机胶或玻璃4-芯片5-芯片需密封保护区 6-金属布线7-引线8-盖板开口具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的特点，但绝非仅局限于所述的实施例。
请参阅图1所示，盖板1、芯片4和有机胶或玻璃3构成了一个密封腔体，支撑体2则决定了密封腔体的高度。制造此密封腔体需要在盖板1或芯片4上用点胶或印刷的方法涂覆有机胶或玻璃浆料，涂覆的有机胶或玻璃浆料将芯片需密封保护区5围住。支撑体可用腐蚀或生长的方法在盖板1或芯片4上制作凸点来获得，也可以将预制好的小块物体放置在盖板1或芯片4上来获得。涂覆好后的有机胶或玻璃浆料的高度需比支撑体2的高度高。支撑体的高度决定于键合完成后的有机胶或玻璃密封线条的宽度和键合前有机胶或玻璃的宽度，即由键合前后的有机胶或玻璃3的宽度通过体积计算来得到支撑体2的高度。完成上述步骤后，将盖板1和芯片4对准、压合，置一定温度下完成有机胶的固化或玻璃浆料的烧结。在整个密封腔体制造过程中，由于支撑体2的存在，有机胶或熔融玻璃3的塌陷得到控制，当涂覆的有机胶或玻璃浆料的用量一致时，就可以得到精度较高的密封腔体，避免有机胶或熔融玻璃进入芯片需密封保护区，不存在使芯片失效的风险。本实用新型既可在单个芯片的密封中使用，也可在圆片级的密封工艺中使用。此时，将有机胶或玻璃浆料涂覆在未切割的盖板圆片或芯片圆片上，支撑体也在盖板圆片或芯片圆片上制作，然后将盖板圆片或芯片圆片对准、压合，置一定温度下完成有机胶的固化或玻璃浆料的烧结。完成上述步骤后，可沿有机胶或玻璃所形成线条的中心将各个芯片单元切开。
再请参阅图2所示，其由芯片4、芯片需保护区5和金属布线6组成。芯片需保护区5通常就是微机电系统的可动部件，但也不限于可动部件，可以为任何需密封保护的区域。图3为实施例中的盖板。盖权上设有三个支撑体2和供引线进入盖板开口8，并用点胶或印刷的方法将有机胶或玻璃浆料涂覆在盖板上，围住盖板开口8和芯片需保护区域5在盖板上的对应区域。有机胶和玻璃浆料3的高度应低于支撑体2的高度。支撑体2既可做在盖板1上，也可做在芯片4上。支撑体2可为任意形状，长宽由芯片4上预留区域决定，支撑体的高度决定于键合完成后的有机或玻璃密封线条的宽度和键合前有机胶或玻璃的宽度，即由键合前后的有机胶或玻璃3的宽度通过体积计算来得到支撑体2的高度。支撑体2的个数选择以稳定支撑住盖板1和芯片4为原则。本实施例中三个支撑体，支撑体2的高度决定最后密封腔体的高度。支撑体2可由腐蚀、生长等方法获得，也可预制一定形状和大小的物体放置在盖板1或芯片4上得到。将芯片4对准放置在盖板1上，然后经过一定的温度处理就可使有机胶固化或使玻璃浆料熔化，降温凝固后就可得到所需的密封腔体。图4为本实施例I-I剖面图，从图中可见，芯片4、盖板1和有机胶或玻璃3通过支撑体2将芯片需保护区5密封起来。芯片需保护区5通过金属布线6和穿过盖板开口8的引线7和外界实现电连接。这种结构即保护了芯片需保护区5，又实现了芯片和外界的电连接，并使后续的灌封和塑封等工艺得以实现。本实施例既可在单个芯片结构上实现，也可在圆片级的封装结构中实现。
权利要求1.一种控制键合过程中熔融玻璃或有机胶塌陷的支撑体，其特征在于支撑体放置在芯片和盖板之间；或位于盖板上；或位于芯片上。
2.按照权利要求1所述的一种控制键合过程中熔融玻璃或有机胶塌陷的支撑体，其特征在于所述支撑体的高度略低于键合前有机胶或熔融玻璃的高度。
3.按照权利要求1所述的一种控制键合过程中熔融玻璃或有机胶塌陷的支撑体，其特征在于所述支撑体的个数和形状需保证能够稳定支撑住盖板和芯片。
专利摘要本实用新型涉及一种控制键合过程中熔融玻璃或有机胶塌陷的支撑体，其特征在于支撑体放置在芯片和盖板之间；或位于盖板上；或位于芯片上，所述支撑体的高度略低于键合前有机胶或熔融玻璃的高度，从而为微机械芯片的动件提供一个不受外界环境干扰或使后续的灌封和塑封工艺不影响芯片动件的密封腔体。相对其他微机械密封方法而言，本结构通过控制胶体的塌陷和铺张及胶体的体积，使最后获得的腔体尺寸小且均一性高，同时简化了微机械芯片和盖板制造工艺。
文档编号B81C99/00GK2626973SQ03231289
公开日2004年7月21日 申请日期2003年5月16日 优先权日2003年5月16日
发明者肖克来提, 罗乐 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所