基于硅-玻璃键合的mems光学芯片的封装结构及封装方法_2

文档序号:8482265阅读:来源:国知局
br>[0025]进一步地,所述光学玻璃键合于所述体硅衬底的裸露的硅表面,所述第一部件及第二部件键合后,所述电极焊盘位于所述密封腔体的外侧。
[0026]作为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装方法的一种优选方案,步骤A)中,采用玻璃的微型机械加工工艺于所述光学玻璃的下表面磨削出空腔,并对所述空腔的上表面进行光学抛光,以达到光学面的要求。
[0027]进一步地,步骤A)还包括步骤:采用机械加工磨削、紫外激光加工、或喷砂磨削工艺于所述光学玻璃对应MEMS光学芯片电极焊盘下表面加工长条状空腔。
[0028]作为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装方法的一种优选方案,步骤A)包括步骤:
[0029]A-1)提供第一光学玻璃,于所述第一光学玻璃的与MEMS光学芯片对应的位置加工出通孔;
[0030]A-2)提供第二光学玻璃,将具有通孔的第一光学玻璃与所述第二光学玻璃进行键合,玻璃键合后形成带空腔的光学玻璃。
[0031]进一步地,步骤A-2)中,先将所述第一光学玻璃与第二光学玻璃进行预键合,然后在一定压力下、在玻璃的软化温度附近进行退火,让第一光学玻璃与第二光学玻璃键合为一个具有一定强度的整体材料。
[0032]作为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装方法的一种优选方案,步骤A)中还包括于所述光学玻璃预先制作TGV结构的步骤,所述TGV结构的位置与MEMS光学芯片的电极焊盘位置一一对应,在第一部件及第二部件进行硅-玻璃键合后,所述TGV结构直接将MEMS光学芯片的电极焊盘引至光学玻璃的上表面,则不需要进行D)电极裸露的步骤。
[0033]作为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装方法的一种优选方案,步骤A)中,所述下光学增透膜的镀制时采用硬掩膜蒸镀的方法实现下光学增透膜的图形化,且所述下光学增透膜的尺寸仅稍大于光学通光的孔径。
[0034]如上所述,本发明提供一种基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装结构及封装方法,所述封装结构包括:第一部件,包括光学玻璃,其上表面镀制上光学增透膜,下表面形成有空腔,为MEMS光学芯片提供气密性的微镜运动空间,所述空腔上表面达到光学面光洁度要求,并镀制有下光学增透膜;第二部件,包括MEMS光学芯片,所述MEMS光学芯片在MEMS驱动器的作用下能够实现对光信号的操控;所述第一部件及第二部件通过硅-玻璃键合实现圆片级键合,并为每个MEMS光学芯片形成独立的密封腔体。本发明中采用玻璃封装光芯片的结构能够实现圆片级封装要求,可以提高芯片的可靠性及稳定性,极大地降低光学准直器等封装要求,不仅保证了光学芯片应用所需要的电性能、机械性能和光学性能,而且也提供了优于其它封装技术的综合水平。这些卓越性能可使光MEMS封装制造商极大地降低成本,提高封装效率,使芯片的光特性损耗将至最低,在未来的光通信器件及光传感器件的封装中有着广泛的应用前景。
【附图说明】
[0035]图1?图2显示为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装结构的主视结构示意图。
[0036]图3显示为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装结构的俯视结构示意图。
[0037]图4显示为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装结构的圆片级封装结构示意图。
[0038]图5a?图7e显示为本发明的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装方法的各步骤所呈现的结构示意图。
[0039]元件标号说明
[0040]101光学玻璃
[0041]102下光学增透膜
[0042]103上光学增透膜
[0043]104 空腔
[0044]105体娃衬底
[0045]106可动光学微镜
[0046]107硅弹性梁机构
[0047]108 电极焊盘
[0048]109高反射膜
[0049]110长条状空腔
[0050]201加工有通孔的光学玻璃
[0051]310 TGV 结构
【具体实施方式】
[0052]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。
[0053]请参阅图1?图7e。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,遂图式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型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0054]实施例1
[0055]如图1及图3?图4所示,本实施例提供一种基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的封装结构,包括:
[0056]第一部件,包括光学玻璃101,其上表面镀制上光学增透膜103,下表面形成有空腔104,为MEMS光学芯片提供气密性的微镜运动空间,所述空腔104上表面达到光学面光洁度要求,并镀制有下光学增透膜102 ;
[0057]第二部件,包括MEMS光学芯片,所述MEMS光学芯片在MEMS驱动器的作用下能够实现对光信号的操控;
[0058]所述第一部件及第二部件通过硅-玻璃键合实现圆片级键合,并为每个MEMS光学芯片形成独立的密封腔体。具体地,所述MEMS光学芯片包括体硅衬底105、活动腔体、位于所述活动腔体内并由硅弹性梁机构107固接于体硅衬底105上的可动光学微镜106、位于所述可动光学微镜106表面的高反射膜109、以及设置于所述活动腔体外侧的电极焊盘108,其中,所述电极焊盘108与活动腔体之间的体硅衬底105具有裸露的硅表面。
[0059]具体地,所述的光学玻璃101为适合硅-玻璃键合的玻璃材料,例如为Pyrex7740,所述光学玻璃101键合于所述体硅衬底105的裸露的硅表面,形成密封环,所述密封环使得所述光学玻璃及每个MEMS光学芯片间形成独立的密封腔体。键合后形成的密封腔体的漏率为10_8?10 -10atm.cc/s。并且,所述第一部件及第二部件键合后,所述电极焊盘108位于所述密封腔体的外侧。
[0060]作为示例,所述的光学玻璃101在对应MEMS光学芯片的电极焊盘108的下表面制作有长条状空腔110,该长条形空腔104能保证MEMS光学芯片在切割阶段中,电极焊盘108不容易被划伤。
[0061]本实施例的基于硅-玻璃键合的MEMS光学芯片的基本工作原理为:构成第一部件的光学玻璃101对一定范围内的光线透明(如光通信中的1.3 ym和1.55 μ m的红外光),第二部件中的可动光学微镜106通过MEMS驱动器实现某一运动(如空间扭转、垂直镜面平动等非平面内运动等),入射光线沿着垂直方向实现反射、透射或干涉,最终由光学玻璃101透射到空气中,从而实现特定的光学性能。所述光学玻璃101中的空腔104提供镜面非平面运动所需的密封空间,从而实现了对光芯片的封装。
[0062]图
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1