[发明专利]一种非制冷红外成像器件的圆片级封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及非制冷红外成像及电子器件封装技术领域，尤其涉及一种非制冷红外成像器件的圆片级封装方法。

背景技术

红外成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点，从一诞生就以其强大的技术优势在军事领域出尽风头。随着红外成像技术的发展与成熟，其在民用市场上也逐渐崭露头角。

非制冷红外成像技术是红外成像技术中的一种，由于不需要工作在低温下，所以这种类型的红外成像仪体积更小、成本更低、更具有市场优势。其研究始于上个世纪80年代末，在上个世纪90年代中后期，随着焦平面阵列、超大规模集成电路和MEMS技术以及信息处理技术的发展，非制冷红外成像仪的性能得到了极大的提高，并迅速进入了武器瞄准具、车载传感器套件、监视摄像机、消防搜救仪等军事与民用领域。

非制冷红外成像的工作原理是将所接收到的红外辐射转化为敏感单元的温度变化，再通过电学或光学手段读出各敏感单元的温度变化情况，从而获得目标物体的空间温度分布情况。为了使敏感单元对有限的红外辐射能量产生最大的温度变化响应，成像器件的真空封装技术是必不可少的。

非制冷红外成像系统的真空封装技术是伴随着非制冷成像技术一起出现的。现在国际市场上所销售的非制冷红外成像仪所使用的封装方式都是基于可伐合金(kovar)管壳加锗窗口的器件级封装方式。这种器件级封装方式，工艺繁琐成本高昂，体积较大。其中仅仅是锗窗口的价格就已不菲，锗单晶近几年在国际市场上的价格一直在1200美元/kg以上，再加上增透膜制作以及其与可伐合金管壳的焊接工作使得其成本很难压缩。由于这是一种器件级封装技术，其中器件与管壳的装配以及电学连接都需要较大的工作量，进一步限制了其成本。

随着非制冷传感器的批量化生产和工艺改进所带来的成本降低，封装工作的成本已经显的越来越突出。不仅如此，对于这种器件级封装方式来说由于封装管壳的存在必然会成倍的增大体积，占用更多的空间，增加重量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种非制冷红外成像器件的圆片级封装方法，以降低非制冷红外成像器件的真空封装成本，提高器件的封装效率。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种非制冷红外成像器件的圆片级封装方法，该方法是将具有非制冷红外成像器件3的晶圆1与具有对8～14微米波长红外光线具有透过能力的封盖2通过共晶合金键合技术在真空条件下进行键合，完成器件的封装。

上述方案中，该方法具体包括：在封盖2的黏附层6上涂敷共晶键合剂8，然后将封盖2放置在高真空容器内的热板上加热将吸气剂7激活，再将热板温度调节到共晶合金的熔融温度150度～300度，待温度稳定后将待封装晶圆1从上至下与封盖2对准压合，实现非制冷红外成像器件的圆片级封装。

上述方案中，所述封盖2的尺寸与具有非制冷红外成像器件3的晶圆1的尺寸完全相同，厚度为300微米～100000微米，封盖2的材料是红外透过材料锗玻璃、硫系玻璃或单晶硅。

上述方案中，所述封盖2的上下两面被抛光为平整镜面，并且在封盖2的上下两面附着有针对8～14微米波长的红外光线增透膜5，红外光线增透膜5的厚度为0.01微米～100微米，材料为硫化锌薄膜、类金刚石薄膜或氟化镱薄膜。

上述方案中，在所述封盖2上对应于非制冷红外成像器件3的引线焊盘9的位置制作有引线窗口10，其贯通封盖2的两面，形状为矩形或正方形，长宽尺寸在5000微米～10000微米之间。

上述方案中，在所述封盖2朝向被封装器件晶圆1的一侧附着有用于增加键合黏附力的金属黏附层6，其分布位置、尺寸都与晶圆1上的黏附层4完全对应，材料为金、钛、镍、铝、铅或锡中的任一种金属或任一种以上金属的合金，其厚度为100微米～10000微米。

上述方案中，在所述封盖2朝向封装器件晶圆1的一侧上附着有吸气剂7，其位于封盖上的黏附层6的矩形内但并不遮挡成像器件3的位置，其尺寸在200微米～10000微米，厚度为100微米～3000微米。

上述方案中，所述共晶键合剂8的材料为铅锡合金，铅的含量在10％～60％之间。