[發明專利]一種非制冷紅外成像器件的圓片級封裝方法

無效

• 申請號: 200910087316.8
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101920930A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 焦斌斌;陳大鵬;葉甜春
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00;G01J5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及非制冷紅外成像及電子器件封裝技術領域，尤其涉及一種非制冷紅外成像器件的圓片級封裝方法。

背景技術

紅外成像具有作用距離遠、抗干擾性好、穿透煙塵霧霾能力強、可全天候、全天時工作等優點，從一誕生就以其強大的技術優勢在軍事領域出盡風頭。隨著紅外成像技術的發展與成熟，其在民用市場上也逐漸嶄露頭角。

非制冷紅外成像技術是紅外成像技術中的一種，由于不需要工作在低溫下，所以這種類型的紅外成像儀體積更小、成本更低、更具有市場優勢。其研究始于上個世紀80年代末，在上個世紀90年代中后期，隨著焦平面陣列、超大規模集成電路和MEMS技術以及信息處理技術的發展，非制冷紅外成像儀的性能得到了極大的提高，并迅速進入了武器瞄準具、車載傳感器套件、監視攝像機、消防搜救儀等軍事與民用領域。

非制冷紅外成像的工作原理是將所接收到的紅外輻射轉化為敏感單元的溫度變化，再通過電學或光學手段讀出各敏感單元的溫度變化情況，從而獲得目標物體的空間溫度分布情況。為了使敏感單元對有限的紅外輻射能量產生最大的溫度變化響應，成像器件的真空封裝技術是必不可少的。

非制冷紅外成像系統的真空封裝技術是伴隨著非制冷成像技術一起出現的。現在國際市場上所銷售的非制冷紅外成像儀所使用的封裝方式都是基于可伐合金(kovar)管殼加鍺窗口的器件級封裝方式。這種器件級封裝方式，工藝繁瑣成本高昂，體積較大。其中僅僅是鍺窗口的價格就已不菲，鍺單晶近幾年在國際市場上的價格一直在1200美元/kg以上，再加上增透膜制作以及其與可伐合金管殼的焊接工作使得其成本很難壓縮。由于這是一種器件級封裝技術，其中器件與管殼的裝配以及電學連接都需要較大的工作量，進一步限制了其成本。

隨著非制冷傳感器的批量化生產和工藝改進所帶來的成本降低，封裝工作的成本已經顯的越來越突出。不僅如此，對于這種器件級封裝方式來說由于封裝管殼的存在必然會成倍的增大體積，占用更多的空間，增加重量。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種非制冷紅外成像器件的圓片級封裝方法，以降低非制冷紅外成像器件的真空封裝成本，提高器件的封裝效率。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種非制冷紅外成像器件的圓片級封裝方法，該方法是將具有非制冷紅外成像器件3的晶圓1與具有對8～14微米波長紅外光線具有透過能力的封蓋2通過共晶合金鍵合技術在真空條件下進行鍵合，完成器件的封裝。

上述方案中，該方法具體包括：在封蓋2的黏附層6上涂敷共晶鍵合劑8，然后將封蓋2放置在高真空容器內的熱板上加熱將吸氣劑7激活，再將熱板溫度調節到共晶合金的熔融溫度150度～300度，待溫度穩定后將待封裝晶圓1從上至下與封蓋2對準壓合，實現非制冷紅外成像器件的圓片級封裝。

上述方案中，所述封蓋2的尺寸與具有非制冷紅外成像器件3的晶圓1的尺寸完全相同，厚度為300微米～100000微米，封蓋2的材料是紅外透過材料鍺玻璃、硫系玻璃或單晶硅。

上述方案中，所述封蓋2的上下兩面被拋光為平整鏡面，并且在封蓋2的上下兩面附著有針對8～14微米波長的紅外光線增透膜5，紅外光線增透膜5的厚度為0.01微米～100微米，材料為硫化鋅薄膜、類金剛石薄膜或氟化鐿薄膜。

上述方案中，在所述封蓋2上對應于非制冷紅外成像器件3的引線焊盤9的位置制作有引線窗口10，其貫通封蓋2的兩面，形狀為矩形或正方形，長寬尺寸在5000微米～10000微米之間。

上述方案中，在所述封蓋2朝向被封裝器件晶圓1的一側附著有用于增加鍵合黏附力的金屬黏附層6，其分布位置、尺寸都與晶圓1上的黏附層4完全對應，材料為金、鈦、鎳、鋁、鉛或錫中的任一種金屬或任一種以上金屬的合金，其厚度為100微米～10000微米。

上述方案中，在所述封蓋2朝向封裝器件晶圓1的一側上附著有吸氣劑7，其位于封蓋上的黏附層6的矩形內但并不遮擋成像器件3的位置，其尺寸在200微米～10000微米，厚度為100微米～3000微米。

上述方案中，所述共晶鍵合劑8的材料為鉛錫合金，鉛的含量在10％～60％之間。