[实用新型]基于吸气剂的MEMS高真空封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及MEMS器件的高真空封装，特别涉及一种基于吸气剂的MEMS高真空封装结构。

背景技术

MEMS真空封装是一种采用密封腔体提供高气密真空环境的封装技术，真空封装使MEMS器件的可动部分工作于真空环境下，保障了MEMS器件的品质因素。MEMS封装在MEMS器件生产过程中占有非常重要的地位，是器件能够实际应用的关键一步。

MEMS器件的真空封装可以分为器件级和晶圆级。晶圆级的真空封装是指以硅圆片为单位进行封装操作后再进行切片，能够提高封装效率，但由于待封装芯片在封装前不检测，因此合格率较低，更为重要的是在在红外热成像传感器等光学传感器的制作中会浪费价格昂贵的光学窗口，例如锗窗。因此，在生产红外热成像等光学MEMS传感器中，我们仍然采用传统的器件级真空封装，先将单个芯片从硅原片上切片分离出来，检测合格后利用金属、陶瓷或者硅基底等管壳依次完成封装工序。

在MEMS器件的封装结构中，普遍采用吸气剂来吸收封装腔体内部缓慢释放的气体、水分等污染物，用于维持MEMS器件工作在10^-1~10^-2pa的高真空环境下。在此前提下，吸气剂的激活效率和寿命就成为延长MEMS器件使用寿命的关键之一。在现有技术中，通常采用非蒸散型吸气剂，通过对吸气剂进行加热激活得到活性表面来实现气体吸收，而吸气剂的形态则主要有带状和薄膜状。在现有的封装结构中，例如公布号为CN104022046A、CN104003352A以及CN102351141A等的发明专利申请中，无论是带状吸气剂或者薄膜吸气剂都是直接设置在基底或盖板上的，吸气剂表面与腔体内表面是紧密的面接触。这种设置方式存在的问题是在对吸气剂进行加热激活（温度约为350~550°C）的过程中，产生的热量通过盖板或基底大量传导至IC芯片或MEMS器件上，不仅对封装器件造成不良影响，还会导致吸气剂激活效率低下甚至失效，导致整个MEMS封装结构报废。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型从结构出发，提供一种基于吸气剂的MEMS高真空封装结构，能够显著减少热传递。

本实用新型采用的技术方案为：一种基于吸气剂的MEMS高真空封装结构，包括封装腔体、设置在腔体内的MEMS器件和吸气剂，所述封装腔体包括封装基底和封装盖板，在所述封装基底或封装盖板上设置有用于支撑吸气剂的支撑装置，使吸气剂悬置在腔体内部，不与封装腔体内表面接触。

优选地，所述支撑装置设置在封装基底上，是与吸气剂保持线接触的肋条。

优选地，所述支撑装置设置在封装基底上，是与吸气剂保持点接触的凸点。

优选地，所述支撑装置设置在封装基底上，是肋条和凸点的组合，其中，所述肋条与吸气剂线接触,所述凸点与吸气剂点接触。

优选地，所述支撑装置设置在封装盖板上，是从封装盖板向腔体内延伸的U型挂钩。

优选地，所述封装基底是方盒状，具有底面和侧面，与封装盖板结合形成一个立方封装腔体；所述吸气剂是留有缺口的四周环绕式结构，其形状与封装腔体相配合，沿着MEMS器件打线区域外围一周放置于支撑装置上，吸气剂通过缺口形成的两端上引出的加热激活金属丝焊接至封装基底上的焊盘上。

优选地，所述支撑装置与封装基底或封装盖板一体化形成。

优选地，所述吸气剂为带状或薄膜状，所述带状吸气剂是指中间部分为加热激活金属丝的方形带状吸气剂，所述薄膜状吸气剂是指在加热激活金属板上溅射沉积的吸气剂薄膜。

优选地，所述MEMS高真空封装结构是红外热成像传感器，所述MEMS器件是红外焦平面阵列，所述封装盖板由可伐金属和光学窗口组成。

与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：

1）本实用新型创新性的在封装腔体内设置支撑装置，使吸气剂悬置在腔体内部，不与封装腔体内表面接触。采用上述结构的封装腔体，在真空环境下对吸气剂进行加热激活时就可有效减少其热传递，一方面可以避免其产生的热量通过封装基底或封装盖板大量传递至MEMS器件上，对MEMS器件造成不利影响；更重要的是能够提高吸气剂的激活效率和成功率，有效减少吸气剂激活失败引起的封装结构的报废，进一步提高成品率；

2）本实用新型的高真空封装结构中采用的吸气剂是留有缺口的四周环绕式结构，相比于传统吸气剂一侧放置，在减少封装体积的前提下显著增大吸气剂表面积，使腔体内真空度保持更持久，从而延长MEMS高真空封装结构的使用寿命。

附图说明