一种全金属低温MEMS真空封装技术
专利汇可以提供一种全金属低温MEMS真空封装技术专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于低温 真空 封焊的微 机电系统 (Micro－Electronic－Mechanic System以下简称MEMS)的真空封装 外壳 的设计以及相应的封装工艺。它结合了微 电子 技术与真空电子技术的技术特长,对传统混合集成 电路 所用的金属管壳进行了局部的改进,开发出低成本的MEMS真空封装管壳,并且相应地革新了低温钎焊工艺和 吸气剂 激活工艺流程,从而实现了简便实用的MEMS真空封装,可广泛应用于微陀螺等MEMS的封装。，下面是一种全金属低温MEMS真空封装技术专利的具体信息内容。
1.一种用于低温真空封焊的MEMS真空封装外壳的设计，其特征在于：管座采用传统混合集成电路的金属封装外壳，外型为矩形或圆形；管帽采用同种金属材料，具有安置低温吸气剂的结构和容纳低温焊料的密封槽。
2.一种根据权利要求1所述的真空封装外壳设计、用于低温真空封焊的MEMS真空低温封装工艺步骤，其特征在于：步骤1：首先在管座内定位好MEMS表头并且进行粘合，同时键合好电连接引线，并且在管帽内安置好低温吸气剂；步骤2：在管帽的密封槽内置入低温焊料；步骤3：将管座和管帽放置在各自的定位架上，并且移入带有真空获得系统的真空室中；步骤4：启动真空获得系统，使真空室内的真空度达到10-3帕以上；步骤5：按低温吸气剂关于激活的技术要求(一般为400℃-450℃)加热管帽数分钟，以便激活吸气剂；步骤6：在真空度保持10-3帕以上、150℃-180℃保温数小时，以便使管帽、管座及其它零件彻底除气，同时融化低温金属焊料；步骤7：将管座端面导入管帽密封槽；步骤8：在真空状态下逐步降温，全部封装工艺完成。
3.根据权利要求2所述的用于低温真空封焊的MEMS真空低温封装工艺步骤，其特征在于：同时进行吸气剂的激活与低温焊料熔融的局部加热，并且同时实行保温。
一种全金属低温MEMS真空封装技术
本发明涉及用于低温真空封焊的MEMS的真空封装外壳和封装设备的设计以及相应的封装工艺。
真空封装是决定某些MEMS产品技术性能与成本价格的重要因素，因而是MEMS领域的重要问题。它要求对MEMS表头进行真空封装，以保证表头长期处于10-2帕以上的高真空环境中稳定工作，并且保证表头和外界有良好的电信号连接。目前解决该问题的同类技术主要有：1．在片低压封装技术：该技术是在专用的真空设备上，通过对玻璃-硅-玻璃、或硅-硅-硅等三层结构的外腔进行键合，以达到使表头处于真空条件的目的；它存在的主要问题在于电信号的连接传输，因为在硅表面上制作了金属电极后，键合的质量和漏气率难以控制。
2．金属平行封焊或储能焊技术：该技术是在精细加工处理的金属管座和盖板间通过施予高频大电流来实现密封焊接，这在混合集成电路等微电子领域得到大量的应用；但是漏率偏高、达不到高真空度的密封要求是限制其应用在真空封装领域的主要问题。
3．低温金属钎焊封装技术：该技术是在金属管座与管帽或盖板间用环氧树脂或低温金属焊料进行封接，这在电真空技术领域得到广泛的使用。其主要工艺包括，用环氧树脂或低温金属焊料在大气常压中将端面固定和密封，经细软金属管抽气至真空并用专用工具夹紧夹死，其中为了维持腔体的高真空性能，需要内置低温吸气剂，并且进行400℃以上的激活处理。这带来的主要问题有表头需要承受400℃以上的温度冲击，因此可能影响器件的机械或电性能；管座结构复杂、加工成本高；需要分别进行吸气剂激活、焊料熔融、封接等多道工艺程序，因而工艺复杂等。
而上述技术中没有解决的这些问题都制约了真空封装MEMS相关器件的产品化和应用。
本发明博采微电子技术与真空电子技术的技术特长，对传统混合集成电路所用的金属管壳进行了局部的改进，从而开发出低成本的MEMS真空封装管壳，并且相应地革新了低温钎焊工艺和吸气剂激活工艺流程，从而实现了简便实用的MEMS真空封装。本发明主要包括MEMS真空封装外壳与封装设备的设计和相应的低温封接工艺两个部分的内容。
1．MEMS真空封装外壳与封装设备的设计：(1)管座采用传统混合集成电路的金属封装外壳，外型为矩形或圆形。(见附图1a、图1b、图1c、图1d)(2)管帽采用同种金属材料。同时对管帽的结构进行了改进，设计了具有安置低温吸气剂的结构和容纳低温焊料的密封槽。(见附图1b、1d)2．针对改进后的真空封装外壳与封装设备设计、用于低温真空封焊的MEMS真空低温封装工艺步骤及特征：(1)工艺步骤：步骤1：首先在管座内定位好MEMS表头并且进行粘合，同时键合好电连接引线(见附图2-1a)，并且在管帽内安置好低温吸气剂(见附图2-1b)；步骤2：在管帽的密封槽内置入低温焊料；(见附图2-2)步骤3：将管座和管帽放置在各自的定位架上(见附图2-3)，并且移入带有真空获得系统的真空室中；步骤4：启动真空获得系统，使真空室内的真空度达到10-3帕以上；步骤5：按低温吸气剂关于激活的技术要求(一般为400℃-450℃)加热管帽数分钟，以便激活吸气剂；步骤6：在真空度10-3帕以上、150℃-180℃保温数小时，以便使管帽、管座及其它零件彻底除气，同时融化低温金属焊料；步骤7：将管座端面导入管帽密封槽；(见附图2-4)步骤8：在真空状态下逐步降温，全部封装工艺完成。
(2)工艺步骤的特征：本发明中由于对MEMS真空封装设备的管壳进行了重新的设计，因此在上述步骤5中对吸气剂的激活与低温焊料熔融的局部加热是同时进行的，并且在步骤6中同时实现了保温。
本发明将低温熔封技术与混合集成电路金属封装技术巧妙地结合了起来，不仅工艺成熟，而且流程简单，大大降低了生产成本。采用本发明技术进行真空封装的MEMS产品可靠性高、性能优良，可实现MEMS真空封装的批量生产。
说明书附图说明
：图1a矩形结构管座外型示意图图1a-1结构剖面视图图1a-2结构左视图图1a-3结构俯视图1-1表示图1a-3中箭头所指位置与方向图1b矩形结构管帽外型示意图图1b-1结构剖面视图图1b-2结构左视图图1b-3结构俯视图1-1表示图1b-3中箭头所指位置与方向图1c圆形结构管座外型示意图图1c-1结构剖面视图图1c-2结构俯视图1-管座图1d圆形结构管帽外型示意图图1d-1结构剖面视图图1d-2结构俯视图2-管帽图2封装工艺流程示意图(参见本申请说明书第2页中工艺步骤部分)3-MEMS表头4-吸气剂5-焊料6-带加热器的定位架
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