[实用新型]一种用于低水汽含量封装的除气充气设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及气密性封装领域，具体涉及一种用于低水汽含量封装的除气充气设备。

背景技术

对于MEMS传感器特别是MEMS力学传感器，如MEMS压力传感器、MEMS加速度传感器和MEMS角速率传感器，在其封装过程中，如果敏感结构封装体内部含有水汽，会吸附或凝结在敏感结构表面，并且吸附或凝结量随温度的变化而不断变化，从而造成了敏感结构参数的变化，直接影响MEMS传感器的性能。因此，水汽含量控制是MEMS传感器封装的关键。对于微电子器件的密封，根据GJB597A-96《半导体集成电路总规范》及GJB548A-96《微电子器件实验方法和程序》方法中的规定：产品的内部水汽含量不得超过5000×10^-6。但是对于MEMS传感器，5000×10^-6的水汽含量对应的露点温度仅为-3℃左右，在更低的温度下，封装体内部就可能出现水或者冰，这对MEMS传感器来讲是致命的。军事用途的器件一般要求可在-40℃下使用，因此就要求封装体内部的水汽含量必须低于500×10^-6。同时高精度的MEMS传感器还对其敏感结构工作的气体环境有严格的要求，一般常用的气体种类有氢、氦、氮、氩等，气体纯度一般要求控制在99％以上，气压一般要求为低气压或极限真空，对于在低真空环境中工作的MEMS传感器，气压精度一般要求控制在±100Pa以内。

传统的TO封装是一种成熟的封装方式，在电子器件的气密封装中已经得到广泛的应用，其优点是成本低、可靠性高。传统的TO封装方法，一般采用的是在手套箱内充入干燥的工艺气体，然后采用平行封焊、储能焊等密封封焊工艺进行封焊。该方法虽然适用于普通电子器件的密封，但应用于MEMS传感器封装有以下难点，第一，水汽含量较高。由于TO封装内部水汽的来源主要有两个方面，一是来自封装环境气氛中的水汽，二是来自TO组件内部所含的水汽和表面吸附的水汽。而手套箱的内部空间较大，并且气密性不高，封装环境容易留存大量水分子，虽然可以对手套箱内部和充入的工艺气体进行加热，但由于加热温度较低(一般不高于150℃)，封装环境和封装零部件中仍会残留大量的水汽。因此水汽含量一般只能达到5000×10^-6，远高于MEMS传感器对水汽含量的要求；第二，传统的TO封装采用的是一次封焊实现密封的方案，一般是使用平行封焊、熔焊等密封封焊工艺。由于这些方法的原理都是靠金属熔化将TO组件固联在一起实现密封，所以都无法避免的会遇到因金属熔化时所释放出的杂质气体留存在敏感结构封装体内部，从而影响封装体内部的气体纯度的问题；第三，手套箱不能严格控制充入气体的压力，因此无法精确控制封装体内部工艺气体的压力。

目前需要采用一种新的TO封装方式来解决上述问题，而相应的除气充气设备是实现该种封装方式的关键，但现有的国内外除气充气设备不能满足工艺要求，并且未能找到相关报道。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于低水汽含量封装的除气充气设备，通过采用该设备进行封装可以实现水汽含量低、气体纯度高，压力控制精度高，满足微小型器件封装要求。

实现本实用新型目的的技术方案：实现本实用新型目的的技术方案：

一种用于低水汽含量封装的除气充气设备，包括依次连接的真空系统、工作系统、充气系统；

真空系统包括机械泵、分子泵、液氮冷阱、真空计和四个双通阀门，机械泵通过双通阀门与分子泵的一端连接，分子泵的另一端与液氮冷阱的一端连接、液氮冷阱的另一端分别与双通阀门、双通阀门和真空计连接，机械泵还依次通过双通阀门、双通阀门分别与真空计、液氮冷阱、双通阀门连接；

工作系统包括真空计，以及与真空计连接的若干路工作管路，每一路管路包括依次连接的三通阀门、双通阀门和密封罐；

充气系统包括并联的微调阀门和双通阀门，微调阀门、双通阀门均与露点仪、真空计和充气管路连接；充气管路包括依次连接的双通阀门、储气罐、双通阀门、液氮冷阱、加热装置、气源；储气罐与露点仪、真空计连接；双通阀门、液氮冷阱之间安装有残余气体分析仪。

如上所述的一种用于低水汽含量封装的除气充气设备，工作系统包括三路工作管路，第一管路包括依次连接的三通阀门、双通阀门和密封罐，第二管路包括依次连接的三通阀门、双通阀门和密封罐，第三管路包括依次连接的三通阀门、双通阀门和密封罐。