[發(fā)明專利]一種基于晶圓級封裝的微型熱導(dǎo)檢測器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010973230.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112034017A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許向東;胡君杰;熊可;馮元婷;張敏剛;蔣亞東;谷雨;成曉夢;劉晉榮;周玉龍;李尤;徐明輝
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01N27/18
• 分類號: G01N27/18;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 軒勇麗

本發(fā)明公開了一種基于晶圓級封裝的微型熱導(dǎo)檢測器及其制備方法，涉及氣體檢測領(lǐng)域，所述微型熱導(dǎo)檢測器包括具有氣流溝道的硅基片、熱敏電阻、電極、支撐介質(zhì)層的微結(jié)構(gòu)以及用于封裝的玻璃基片頂層，在所述玻璃基片的表面，制作具有與硅基片相匹配的氣流溝道以及與相鄰檢測器單元的氣流溝道的間隔區(qū)域的圖形化凹槽陣列；所述玻璃的圖形化凹槽的長度A長于檢測器氣流溝道長度B；所述玻璃的圖形化凹槽的寬度M小于兩相鄰檢測器單元的氣流溝道的間距N。該結(jié)構(gòu)能夠防止劃片的碎屑落入微型檢測器的氣流溝道中，避免由此堵塞氣流溝道，提高了批量制作檢測器單元的成品率；并且，能夠快速、準(zhǔn)確、有效地暴露微型熱導(dǎo)檢測器的電極，克服電極與外部電路的快速、準(zhǔn)確、有效連接問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于晶圓級封裝的微型熱導(dǎo)檢測器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著化工、石油、生物、能源等各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，對于物質(zhì)的成分和濃度進(jìn)行定性和定量分析的要求越來越嚴(yán)格。近年發(fā)展的采用微機(jī)電系統(tǒng)(MicroelectroMechanical Systems，MEMS)技術(shù)制作的微型熱導(dǎo)檢測器具有重量輕、體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且容易集成到檢測系統(tǒng)中，這對于推動便攜式的微型氣體檢測器工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。

目前，人們已經(jīng)發(fā)展了幾種類型的微型熱導(dǎo)檢測器。例如，孫建海等人報(bào)導(dǎo)的集成溫度傳感器的微型熱導(dǎo)檢測器、采用并行熱敏電阻的微型熱導(dǎo)檢測器等。前者利用復(fù)合支撐梁結(jié)構(gòu)使熱敏電阻產(chǎn)生的熱量分布集中，減少結(jié)構(gòu)的熱損失。后者通過設(shè)置并行電阻于同一個(gè)熱導(dǎo)池中，消除工藝上帶來的電阻阻值不一致性，由此提升微型熱導(dǎo)檢測器的靈敏度(詳參見崔大付，孫建海，張璐璐，陳興等，“一種微型熱導(dǎo)檢測器集成芯片其制造方法”，中國發(fā)明專利，2011年4月1日申報(bào)，專利申請?zhí)?01110082184.7；孫建海，薛寧，劉春秀，馬天軍等，“微型熱導(dǎo)檢測器”，中國發(fā)明專利，2018年7月10日申報(bào)，專利申請?zhí)?01810750496.2)。但是，前人文獻(xiàn)主要集中在提升單個(gè)檢測器單元的檢測靈敏度的方法，還未見關(guān)于能夠大批量制作微型熱導(dǎo)檢測器的封裝方法的文獻(xiàn)報(bào)道。

而基于MEMS技術(shù)制備的微型器件的一大特點(diǎn)是可批量生產(chǎn)。由于微型熱導(dǎo)檢測器需要利用電極外接電路，收集惠斯通電橋的電位差信號，據(jù)此對檢測氣體進(jìn)行定性和定量的分析。因此，對于基于晶圓級封裝的微型熱導(dǎo)檢測器單元，首先需要解決檢測器單元的電極與外部電路的快速、準(zhǔn)確連接的問題。但是，如果采用鍵合工藝直接進(jìn)行封裝，上下兩個(gè)基片的表面被緊密地鍵合在一起。這將導(dǎo)致在利用劃片機(jī)切割、分離得到單個(gè)微型熱導(dǎo)檢測器的時(shí)候，由于位于硅基片表面的電極區(qū)域已被鍵合在一起的玻璃完全覆蓋，所以在不損傷電極及微結(jié)構(gòu)的情況下，難于快速、準(zhǔn)確地剝離特定區(qū)域的玻璃。這影響了微結(jié)構(gòu)的電極與外部電路的快速、準(zhǔn)確連接，限制了微型熱導(dǎo)檢測器的快速、批量化生產(chǎn)。因此，本領(lǐng)域亟待提供一種易于快速、準(zhǔn)確地與電路連接并且可以大批量生產(chǎn)的微型熱導(dǎo)檢測器制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，本發(fā)明專利提供一種基于晶圓級封裝的微型熱導(dǎo)檢測器及其制備方法，防止劃片的碎屑落入微型檢測器的氣流溝道中，避免由此堵塞氣流溝道，提高了批量制作檢測器單元的成品率；能夠快速、準(zhǔn)確、有效地暴露微型熱導(dǎo)檢測器的電極，克服電極與外部電路的快速、準(zhǔn)確、有效連接問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于晶圓級封裝的微型熱導(dǎo)檢測器，所述微型熱導(dǎo)檢測器包括具有氣流溝道的硅基片、熱敏電阻、電極、支撐介質(zhì)層的微結(jié)構(gòu)以及用于封裝的玻璃基片頂層，在所述玻璃基片的表面，制作具有與硅基片相匹配的氣流溝道以及與相鄰檢測器單元的氣流溝道的間隔區(qū)域的圖形化凹槽陣列，所述的玻璃基片圖形化凹槽與硅基片表面的電極區(qū)域形成空腔；所述玻璃基片圖形化凹槽的長度A長于氣流溝道長度B；所述玻璃基片圖形化凹槽的寬度M小于兩相鄰檢測器單元的氣流溝道的間距N。