[發(fā)明專利]一種封裝間距可高精度控制的MEMS封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710725952.3
• 申請(qǐng)日: 2017-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107572474B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范繼;伍文杰;涂良成;劉金全;邱文瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B81B7/00
• 分類號(hào): B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

1.一種MEMS封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，所述MEMS封裝結(jié)構(gòu)包括：硅基底、限位裝置、第一封裝環(huán)、上蓋帽、第二封裝環(huán)以及被封裝結(jié)構(gòu)，所述限位裝置的高度大于所述第一封裝環(huán)和所述第二封裝環(huán)的高度之和；所述限位裝置和第一封裝環(huán)設(shè)置在所述硅基底上，所述第二封裝環(huán)設(shè)置在所述上蓋帽上，所述第一封裝環(huán)與所述第二封裝環(huán)的位置相對(duì)應(yīng)；所述限位裝置與所述上蓋帽制備封裝環(huán)的一面接觸，所述第一封裝環(huán)上承載有流動(dòng)性的封裝焊料，以使所述第一封裝環(huán)與所述第二封裝環(huán)在所述流動(dòng)性的封裝焊料的作用下進(jìn)行鍵合封裝；所述限位裝置的熔點(diǎn)高于焊料以及焊料與第一封裝環(huán)、第二封裝環(huán)所形成的合金的熔點(diǎn)，以使所述第一封裝環(huán)與所述第二封裝環(huán)進(jìn)行鍵合封裝時(shí)，所述限位裝置保持固態(tài)，固定所述硅基底與上蓋帽之間的間距；被封裝結(jié)構(gòu)位于所述上蓋帽和硅基底之間，包括：第一金屬板和第二金屬板，所述第一金屬板設(shè)置在所述硅基底上，所述第二金屬板設(shè)置在所述上蓋帽上，所述第一金屬板和所述第二金屬板的位置相對(duì)應(yīng)，所述第一金屬板和所述第二金屬板的高度之和低于所述第一封裝環(huán)和所述第二封裝環(huán)的高度之和；所述第一金屬板和所述第二金屬板位于所述第一封裝環(huán)、所述第二封裝環(huán)以及硅基底所包圍的區(qū)域內(nèi)部，所述第一封裝環(huán)和所述第二封裝環(huán)位于限位裝置和硅基底所包圍的區(qū)域內(nèi)部，所述限位裝置設(shè)置在所述硅基底的外圍；所述硅基底的中間部分分為：硅結(jié)構(gòu)彈簧和檢驗(yàn)質(zhì)量，所述硅結(jié)構(gòu)彈簧與所述檢驗(yàn)質(zhì)量彈性相連，所述檢驗(yàn)質(zhì)量通過(guò)所述硅結(jié)構(gòu)彈簧與所述硅基底外部區(qū)域相連，以使得所述檢驗(yàn)質(zhì)量能夠在外界有信號(hào)時(shí)自由運(yùn)動(dòng)；其特征在于，所述封裝方法包括以下步驟：

(1)利用刻蝕或者剝離的方法在硅基底表面制備金屬種子層，所述金屬種子層所在位置對(duì)應(yīng)所述限位裝置、第一封裝環(huán)以及第一金屬板所在位置，所述金屬種子層用于將所述限位裝置、第一封裝環(huán)以及第一金屬板電鍍；

(2)利用光刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，在金屬種子層上制備圖形化的光刻膠掩膜，電鍍時(shí)該光刻膠掩膜被用作限制電鍍位置的倒模，通過(guò)在所述的金屬種子層上分別電鍍得到所述限位裝置、第一封裝環(huán)以及第一金屬板；

(3)進(jìn)行電鍍，利用不同電鍍時(shí)間控制不同功能區(qū)域電鍍的厚度，從而實(shí)現(xiàn)三維電鍍，分別得到所需高度的限位裝置、第一封裝環(huán)以及第一金屬板，所述第一封裝環(huán)的高度大于所述第一金屬板的高度；

(4)電鍍完成后，去除所述光刻膠掩膜，得到設(shè)置在所述硅基底上端的限位裝置、第一封裝環(huán)以及第一金屬板。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：

(5)將封裝焊料制備于所述第一封裝環(huán)上；

(6)在上蓋帽上參照所述步驟(1)至步驟(4)制備出與所述第一封裝環(huán)和第一金屬板位置相對(duì)應(yīng)的第二封裝環(huán)和第二金屬板；

(7)利用對(duì)準(zhǔn)裝置將所述上蓋帽與硅基底進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并通過(guò)加熱加壓的方式進(jìn)行回流焊，所述上蓋帽與硅基底間的間距為所述限位裝置的高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于，所述步驟(1)進(jìn)一步包括如下步驟：

(1-1)采用熱蒸發(fā)或者濺射鍍膜的方式先后在所述硅基底上端沉積鉻膜和金膜；

(1-2)在所述金膜上制備圖形化的光刻膠掩膜，所述光刻膠掩膜的布局與所述限位裝置、第一封裝環(huán)以及第一金屬板的位置相關(guān)；

(1-3)濕法刻蝕去除多余的鉻和金，剝離光刻膠掩膜，最外層的金屬層為電鍍時(shí)與電極接觸點(diǎn)，最外層以外的金屬層為電鍍時(shí)所需的金屬種子層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于，所述步驟(2)進(jìn)一步包括如下步驟：

(2-1)將所述硅基底置于勻膠機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)上，將光刻膠倒于硅片表面；

(2-2)烘干所述硅基底表面的光刻膠；

(2-3)將步驟(2-2)得到的硅基底置于對(duì)準(zhǔn)光刻機(jī)中，安裝光刻掩模，并進(jìn)行光刻；

(2-4)配置顯影液與水的混合液，將步驟(2-3)得到的硅基底置于混合溶液中顯影，隨后將所述硅基底取出，并用去離子水清洗后用氮?dú)鈽尨蹈桑罱K得到圖形化的光刻膠掩膜。