[发明专利]一种高真空陶瓷LCC封装方法

说明书

技术领域

本发明属于MEMS器件封装技术领域，具体涉及一种高真空陶瓷LCC封装方法。

背景技术

陶瓷LCC(Leadless Chip Carrier：无引线芯片载体)高真空封装技术是谐振型MEMS器件的关键技术之一。谐振型MEMS器件对封装的要求如下：(1)对封装腔体内的真空度要求高，一般要求小于1Pa；(2)保存期限长，一般要求不小于15年。

谐振型MEMS器件封装腔体较小，对腔内材料的放气量和放气率，以及封接漏率均提出了较高的要求，此外，封装腔体内必须使用能够进行高真空度维持的吸气剂。由于上述要求，当前陶瓷LCC高真空封装技术主要涉及的关键技术和存在的问题如下：

(1)贴片技术。即把MEMS微结构芯片贴装至陶瓷LCC基座上，传统贴片方法有环氧树脂贴片、银胶贴片以及银玻璃贴片等。传统贴片方法存在的主要问题是贴片物质放气量较大，不能满足MEMS器件对封装腔体内小于1Pa的要求。

(2)吸气剂激活技术。谐振型MEMS器件只能选用激活温度较高的非蒸散型吸气剂。由于该类型吸气剂的激活温度较高，从而带来了贴片工艺温度和吸气剂激活温度矛盾的问题。传统的吸气剂激活方法不能解决该温度矛盾问题。

(3)封接技术。即在MEMS微结构芯片周围形成一个密封体，以满足MEMS微结构芯片对工作环境的需要。目前，一般采用共晶技术实现封接，但是所有的焊料共晶都会产生空洞，导致封装漏率大，从而导致MEMS器件失效。

本发明开发了一种陶瓷LCC高真空封装方法，能够解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种MEMS器件陶瓷LCC高真空封装方法，以解决MEMS器件陶瓷LCC高真空封装中在贴片、封接以及吸气剂激活工艺环节存在的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种高真空陶瓷LCC封装方法，步骤依次如下：

(1)对待封装零件进行等离子清洗；

(2)共晶贴片，把微结构芯片贴装至陶瓷LCC上；

(3)引线互连，将微结构芯片与陶瓷LCC的电气连接；

(4)将吸气剂激活；

(5)共晶封接，把密封盖板与陶瓷LCC封接在一起。

步骤(1)所采用的等离子清洗方法为射频等离子清洗方法，不同零件的射频等离子清洗参数不同，依据清洗零件的材料和结构形式不同而不同，一般情况下，等离子清洗功率为100W-400W，清洗时间为2min-5min。

步骤(2)共晶贴片步骤为：

a.把微结构芯片、贴片焊料和陶瓷LCC摆放在贴片专用工装上，并装入贴片设备真空腔室内；

b.对微结构芯片施加压力，该压力大小根据贴片区域面积不同而不同，贴片区域面积越大，施加压力越大；

c.通过执行温控曲线对贴片焊料进行加热，具体温控曲线要依据贴片焊料的共晶温度点和共晶时间来决定，此外，在加热至共晶后保温时，增加真空腔室内的压力。

步骤(3)采用WESTWOND7700E金丝球焊接机进行引线互连，完成互联金丝的焊接，金丝球焊接参数要视具体情况确定，一般可以如下：焊接压力30gf，焊接时间200ms，焊接功率1.5W，焊接温度150℃。

步骤(4)吸气剂激活步骤为：

a.将封装零件放入真空室，对封装零件进行除气，去除零件表面吸附的气体；

b.根据具体需要选用吸气剂的用量，封装体越大，吸气剂用量越大，封装体保存年限越长，吸气剂用量越大；确定激活参数，激活参数包括激活温度300℃-600℃、激活时间30min-60min以及激活真空度小于10^-2Pa；

c.分离陶瓷LCC底座和带有吸气剂的密封盖板，使带有吸气剂的密封盖板和带有封接焊料的陶瓷LCC底座分别位于高温区和低温区，高温区温度大于等于500℃，低温区温度小于等于200℃；

d.在激活环境真空度满足要求的情况下执行吸气剂激活温控曲线。

步骤(5)共晶封接步骤为：

a.在吸气剂激活后，打开吸气剂激活时所用隔热板，把陶瓷LCC与密封盖板结合在一起，并施加相应的压力，该压力大小根据封接区域面积不同而不同，封接区域面积越大，施加压力越大；

b.执行封接焊料共晶温控曲线，完成共晶封接，具体温控曲线要依据封接焊料的共晶温度点和共晶时间来决定。

所述的一种高真空陶瓷LCC封装方法，贴片焊料和封接焊料选用同一种焊料，例如金锡焊料、金锗焊料。

本发明的有益效果是：

(1)通过采用等离子清洗方法，提高了封装质量，降低了封装体的整体漏率，即外漏问题；