可拆卸封装结构及其制备方法与流程

文档序号:16782783发布日期:2019-02-01 19:15阅读:342来源:国知局
可拆卸封装结构及其制备方法与流程

本发明属于mems封装结构的技术领域,特别是涉及一种可拆卸封装结构及其制备方法。



背景技术:

微机电系统(mems,micro-electro-mechanicalsystem)综合微电子和微机械加工技术,以批量化生产的微电子技术为基础,沿用了成熟的半导体制造工艺技术,对沉积的、生长的薄膜及块状材料进行干法和湿法刻蚀,制造出各种尺寸在微米甚至纳米量级的智能系统,主要由传感器、执行器和微能源三大部分组成。微机电系统解决了系统的微型化和集成化问题,在国防、空间、通信、仪器仪表、汽车、工业控制等领域都有广泛的应用。

对于某些特定的mems器件,如光mems器件、mems气体传感器、湿度传感器等,环境中的微小颗粒、水蒸汽等均会导致器件功能的失效。因此,要制作高质量的mems器件,在制作过程中必须提供足够的封装保护。现有封装技术一般采用四周框架与顶部盖片结合的形式,对器件提供保护,其缺点在于四周框架与顶部盖片的引入大大增加了整体的封装结构尺寸,且顶部盖板无法实现可拆卸,对于某些需要进行后续工艺制作的mems器件而言,这种封装保护形式不再适用。



技术实现要素:

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种可拆卸封装结构及其制备方法,用于解决现有技术中封装技术采用四周框架与顶部盖片结合的方式对器件进行保护存在的整体封装结构尺寸大,顶部盖板无法实现可拆除,对某些需要进行后续工艺制作的mems器件适用性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种可拆卸封装结构,所述可拆卸封装结构包括:

基板,所述基板的上表面形成有凹槽;

可拆卸盖板,所述可拆卸盖板卡置于所述凹槽的内部,以在所述可拆卸盖板与所述凹槽底部之间形成密封空腔;

mems器件结构,密封于所述密封空腔内。

可选地,所述可拆卸盖板底部的横向尺寸大于所述凹槽底部的横向尺寸且小于所述凹槽顶部的横向尺寸。

可选地,所述凹槽的纵截面形状为倒梯形,所述凹槽的侧壁与凹槽底部的夹角为50°~60°。

可选地,所述可拆卸盖板的纵截面形状为倒梯形;所述可拆卸盖板的侧壁与其相接触的所述凹槽的侧壁相平行。

可选地,所述密封空腔包括真空密封腔。

本发明还提供一种可拆卸封装结构的制备方法,所述可拆卸封装结构的制备方法包括如下步骤:

1)提供一基板;

2)于所述基板的上表面形成凹槽;

3)于所述凹槽内形成mems器件结构;

4)提供可拆卸盖板,将所述可拆卸盖板卡置于所述凹槽内,以在所述可拆卸盖板与所述凹槽底部之间形成密封空腔;所述mems器件结构密封于所述密封空腔内。

可选地,步骤4)中提供的所述可拆卸盖板底部的横向尺寸大于步骤2)中形成的所述凹槽底部的横向尺寸且小于所述凹槽顶部的横向尺寸。

可选地,步骤2)中采用湿法腐蚀工艺于所述基板的上表面形成所述凹槽,所述凹槽的纵截面形状为倒梯形,所述凹槽的侧壁与凹槽底部的夹角为50°~60°。

可选地,步骤4)中提供的所述可拆卸盖板的纵截面形状为倒梯形;所述可拆卸盖板的侧壁与其相接触的所述凹槽的侧壁相平行。

可选地,步骤4)中包括以下步骤:

4-1)提供所述可拆卸盖板;

4-2)将步骤3)所得结构置于预设真空度条件下;

4-3)在所述预设真空度条件下,将所述可拆卸盖板卡置于所述凹槽内,以使得形成所述可拆卸盖板与所述凹槽底部之间的所述密封空腔为真空密封腔。

如上所述,本发明的可拆卸封装结构及其制备方法,具有以下有益效果:

本发明提供的可拆卸封装结构在对mems器件结构提供足够的保护的前提下,结构紧凑,大大减小整体封装结构的尺寸,整个封装结构灵活多变,其可拆卸功能大大增加其封装保护范围;可拆卸封盖结构的制备方法中利用湿法腐蚀形成,且其加工尺寸具有很高的鲁棒性,工艺简单,易于实现,可以实现与ic芯片的系统级封装,可通过倒装工艺减少系统级封装的整体尺寸。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的可拆卸封装结构的制备方法的流程图。

图2至图7显示为本发明实施例一中提供的可拆卸封装结构的制备方法中各步骤所得结构的截面结构示意图;其中,图5至图7显示为本发明提供的可拆卸封装结构的截面结构示意图。

图8显示为本发明提供的可拆卸封装结构拆除可拆卸盖板的示意图。

组件标号说明

10基板

11凹槽

12mems器件结构

13可拆卸盖板

14密封空腔

15真空拾取装置

α凹槽的侧壁与凹槽底部的夹角

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1~图5。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1,本实施例提供提供一种可拆卸封装结构的制备方法,所述可拆卸封装结构的制备方法包括如下步骤:

1)提供一基板;

2)于所述基板的上表面形成凹槽;

3)于所述凹槽内形成mems器件结构;

4)提供可拆卸盖板,将所述可拆卸盖板卡置于所述凹槽内,以在所述可拆卸盖板与所述凹槽底部之间形成密封空腔;所述mems器件结构密封于所述密封空腔内。

在步骤1)中,请参阅图1中的s1步骤及图2,提供一基板10。

作为示例,所述基板10可以包括但不仅限于硅片,优选地,本实施例中,所述基板10可以为<100>晶向的硅片。

在步骤2)中,请参阅图1中的s2步骤及图3,于所述基板10的上表面形成凹槽11。

作为示例,可以采用但不仅限于湿法腐蚀工艺腐蚀所述基板10的上表面以于所述基板10的上表面形成所述凹槽11。具体的,当所述基板10为<100>晶向的硅片时,可以使用koh(氢氧化钾)溶液腐蚀所述基板10的上表面以形成所述凹槽11。

作为示例,所述凹槽11的纵截面形状可以根据实际需要进行设定,所述凹槽11的纵截面形状可以包括但不仅限于倒梯形、梯形、矩形等等,优选地,本实施例中,所述凹槽11的纵截面形状为倒梯形。

作为示例,所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α的大小可以根据实际需要进行设置,优选地,所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α可以为50°~60°,更为优选地,所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α为54.74°。

在步骤3)中,请参阅图1中的s3步骤及图4,于所述凹槽11内形成mems(micro-electro-mechanicalsystem,微机电系统)器件结构12。

作为示例,可以采用但不仅限于表面硅加工技术或体硅加工技术形成所述mems器件结构12。

作为示例,所述mems器件结构12优选地位于所述凹槽11的底部。

作为示例,所述mems器件结构12可以包括但不仅限于光mems器件、mems气体传感器或mems湿度传感器等。

在步骤4)中,请参阅图1中的s4步骤及图5至图7,提供可拆卸盖板13,将所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内,以在所述可拆卸盖板13与所述凹槽11的底部之间形成密封空腔14;所述mems器件结构12密封于所述密封空腔14内。

步骤4)中包括以下步骤:

4-1)提供所述可拆卸盖板13;

4-2)将步骤3)所得结构置于预设真空度条件下,所述预设真空度可以根据实际需要设定,只需要满足所述预设真空度小于标准大气压即可;

4-3)在所述预设真空度条件下,将所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内,以使得形成所述可拆卸盖板13与所述凹槽13底部之间的所述密封空腔14为真空密封腔。通过在所述预设真空度条件下将所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内,可以确保所述可拆卸盖板13与所述凹槽11之间的所述密封空腔14内为负压,即所述密封空腔14内的压强小于外部环境的压强(譬如,标准大气压),从而可以确保所述可拆卸盖板13可以紧密卡置于所述凹槽11内而不会发生移动或脱落,从而保证所述密封空腔14具有良好的密封性。

作为示例,所述可拆卸盖板13可以包括但不仅限于硅片,优选地,本实施例中,所述可拆卸盖板13可以为<100>晶向的硅片。

具体的,所述可拆卸盖板13为经过湿法腐蚀工艺加工成特定形状的硅片。所述可拆卸盖板13底部的横向尺寸大于步骤2)中形成的所述凹槽11底部的横向尺寸且小于所述凹槽11顶部的横向尺寸,以确保所述可拆卸盖板13可以卡置于所述凹槽11且确保所述可拆卸盖板13与所述凹槽11的底部之间具有间隙。

作为示例,所述可拆卸盖板13的具体形状可以根据实际需要进行设定,优选地,本实施例中,所述可拆卸盖板13的纵截面形状可以为倒梯形。

作为示例,所述可拆卸盖板13的侧壁可以与与其相接触的所述凹槽11的侧壁相平行,以确保所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的侧壁可以与所述凹槽11的侧壁紧密贴合在一起。

作为示例,所述可拆卸盖板13的侧壁与所述可拆卸盖板13的底部的夹角可以与所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α相同。

在一示例中,所述可拆卸盖板13顶部的横向尺寸等于所述凹槽11顶部的横向尺寸,如图5所示,所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的上表面与所述基板10的上表面相平齐。

在另一示例中,所述可拆卸盖板13顶部的横向尺寸大于所述凹槽11顶部的横向尺寸,如图6所示,所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的上表面高于所述基板10的上表面。

在又一示例中,所述可拆卸盖板13顶部的横向尺寸小于所述凹槽11顶部的横向尺寸,如图7所示,所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的上表面低于所述基板10的上表面。

综上可知,本发明的所述可拆卸盖板13的横向尺寸相较于所述凹槽11顶部的横向尺寸过大或过小均可满足密封要求。

由于所述mems器件结构12如果暴露于大气环境中,大气环境中的微小颗粒、水蒸气等就会附着在所述mems器件结构12的表面而影响所述mems器件结构12的性能,通过使用所述可拆卸盖板13将所述mems器件结构12密封于所述密封空腔14内,可以避免微小颗粒及水蒸气对所述mems器件结构12的影响,从而确保所述mems器件结构12的性能。

本发明提供的可拆卸封装结构的制备方法制备的所述可拆卸封装结构在对mems器件结构提供足够的保护的前提下,结构紧凑,大大减小整体封装结构的尺寸,其可拆卸功能大大增加其封装保护范围;所述可拆卸封盖结构的制备方法中利用湿法腐蚀形成,且其加工尺寸具有很高的鲁棒性,工艺简单,易于实现,可以实现与ic芯片的系统级封装,可通过倒装工艺减少系统级封装的整体尺寸。

实施例二

请继续参阅图5至图7,本发明还提供一种可拆卸封装结构,所述可拆卸封装结构可以采用但不仅限于实施例一中所述的制备方法制备而得到,所述可拆卸封装结构包括:基板10,所述基板10的上表面形成有凹槽11;可拆卸盖板13,所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11的内部,以在所述可拆卸盖板13与所述凹槽11底部之间形成密封空腔14;mems器件结构12,所述mems器件结构12密封于所述密封空腔14内。

作为示例,所述基板10可以包括但不仅限于硅片,优选地,本实施例中,所述基板10可以为<100>晶向的硅片。

作为示例,所述凹槽11的纵截面形状可以根据实际需要进行设定,所述凹槽11的纵截面形状可以包括但不仅限于倒梯形、梯形、矩形等等,优选地,本实施例中,所述凹槽11的纵截面形状为倒梯形。

作为示例,所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α的大小可以根据实际需要进行设置,优选地,所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α可以为50°~60°,更为优选地,所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α为54.74°。

作为示例,所述mems器件结构12优选地位于所述凹槽11的底部。

作为示例,所述mems器件结构12可以包括但不仅限于光mems器件、mems气体传感器或mems湿度传感器等。

作为示例,所述可拆卸盖板13可以包括但不仅限于硅片,优选地,本实施例中,所述可拆卸盖板13可以为<100>晶向的硅片。

具体的,所述可拆卸盖板13为经过湿法腐蚀工艺加工成特定形状的硅片。所述可拆卸盖板13底部的横向尺寸大于步骤2)中形成的所述凹槽11底部的横向尺寸且小于所述凹槽11顶部的横向尺寸,以确保所述可拆卸盖板13可以卡置于所述凹槽11且确保所述可拆卸盖板13与所述凹槽11的底部之间具有间隙。

作为示例,所述可拆卸盖板13的具体形状可以根据实际需要进行设定,优选地,本实施例中,所述可拆卸盖板13的纵截面形状可以为倒梯形。

作为示例,所述可拆卸盖板13的侧壁可以与与其相接触的所述凹槽11的侧壁相平行,以确保所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的侧壁可以与所述凹槽11的侧壁紧密贴合在一起。

作为示例,所述可拆卸盖板13的侧壁与所述可拆卸盖板13的底部的夹角可以与所述凹槽11的侧壁与凹槽11的底部的夹角α相同。

在一示例中,所述可拆卸盖板13顶部的横向尺寸等于所述凹槽11顶部的横向尺寸,如图5所示,所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的上表面与所述基板10的上表面相平齐。

在另一示例中,所述可拆卸盖板13顶部的横向尺寸大于所述凹槽11顶部的横向尺寸,如图6所示,所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的上表面高于所述基板10的上表面。

在又一示例中,所述可拆卸盖板13顶部的横向尺寸小于所述凹槽11顶部的横向尺寸,如图7所示,所述可拆卸盖板13卡置于所述凹槽11内后,所述可拆卸盖板13的上表面低于所述基板10的上表面。

综上可知,本发明的所述可拆卸盖板13的横向尺寸相较于所述凹槽11顶部的横向尺寸过大或过小均可满足密封要求。

由于所述mems器件结构12如果暴露于大气环境中,大气环境中的微小颗粒、水蒸气等就会附着在所述mems器件结构12的表面而影响所述mems器件结构12的性能,通过使用所述可拆卸盖板13将所述mems器件结构12密封于所述密封空腔14内,可以避免微小颗粒及水蒸气对所述mems器件结构12的影响,从而确保所述mems器件结构12的性能。

作为示例,所述密封空腔14包括真空密封腔。所述密封空腔14为真空密封腔,即所述可拆卸盖板13与所述凹槽11之间的所述密封空腔14内为负压,亦即所述密封空腔14内的压强小于外部环境的压强(譬如,标准大气压),从而可以确保所述可拆卸盖板13可以紧密卡置于所述凹槽11内而不会发生移动或脱落,从而保证所述密封空腔14具有良好的密封性。

本发明提供的所述可拆卸封装结构在对mems器件结构提供足够的保护的前提下,结构紧凑,大大减小整体封装结构的尺寸,其可拆卸功能大大增加其封装保护范围。

本发明的所述可拆卸封装结构在需要拆封时,只需将所述可拆卸封装结构置于预设真空度条件下,使用专用的真空拾取装置15对所述可拆卸盖板13施加向上的分离力取走所述可拆卸盖板13,接着便可以进行后续的器件工艺步骤,非常简单便捷。所述真空拾取装置15的具体结构为本领域技术人员所知晓,此处不再累述。

综上所述,本发明的可拆卸封装结构及其制备方法,所述可拆卸封装结构包括:基板,所述基板的上表面形成有凹槽;可拆卸盖板,所述可拆卸盖板卡置于所述凹槽的内部,以在所述可拆卸盖板与所述凹槽底部之间形成密封空腔;mems器件结构,密封于所述密封空腔内。本发明提供的可拆卸封装结构在对mems器件结构提供足够的保护的前提下,结构紧凑,大大减小整体封装结构的尺寸,整个封装结构灵活多变,其可拆卸功能大大增加其封装保护范围;可拆卸封盖结构的制备方法中利用湿法腐蚀形成,且其加工尺寸具有很高的鲁棒性,工艺简单,易于实现,可以实现与ic芯片的系统级封装,可通过倒装工艺减少系统级封装的整体尺寸。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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