[实用新型]适用于低温键合式封装结构

说明书

本实用新型涉及一种适用于低温键合式封装结构，在封装盖板上旋涂有机材料并图形化，然后溅射Cr、Au，再采用TMHA溶液体硅腐蚀腔体的方法，获得了有机材料分布均匀的带有腔体的封装盖板。布满腔体的盖板是经过TMAH溶液湿法腐蚀而获得腔体的高阻硅材料。该封装方法使得有机材料在键合区域能够平整的分布，增加了圆片级键合的有效键合面积，进而增强了产品键合后的气密性及可靠性等性能。采用低温键合工艺进行射频器件的低温封装，在获得了良好的机械强度与气密性的同时还满足了对温度敏感的RF MEMS器件封装要求。

技术领域

本实用新型涉及一种圆片级封装结构，尤其涉及一种适用于低温键合式封装结构。

背景技术

射频微机电系统是微波射频理论与微机械加工技术的有机结合，它以微波射频理论为指导，利用微米纳米尺度的微机械加工技术来制造无源器件。与传统无源器件相比，射频微机电系统器件不但具有高隔离度、低损耗、高线性度、低功耗、宽频带等极其优异的微波性能，同时具有尺寸小、易于集成的特点，在下一代通信系统中有着极高的应用价值。然而由于射频MEMS器件本身特殊结构特性，对封装性能的要求极为严格，是MEMS封装的关键领域之一。在射频MEMS器件中至少会用到一种金属(金或铝)作为薄结构材料，因此对射频器件的封装必须是低温封装，以避免高温对结构的影响；由于射频MEMS器件中包含有可动悬臂梁或者双端固支梁结构，容易受到外界环境中水汽及一些杂质的影响而发生粘连失效，所以针对射频MEMS芯片的封装必须采用气密性或近气密性密封封装，封装工艺也要在惰性气体的环境进行；由于MEMS器件要实现与外界信号的交互，因此封装也必须能实现与外界的电气连接。

目前，适用于MEMS封装的具有多种工艺，如硅至玻璃等材料的阳极键合工艺、焊料共晶焊接工艺、表面活化低温键合工艺、环氧树脂等有机材料粘接工艺等。阳极键合温度通常为300～400℃，偏压通常为800～2000V，键合所加的高电压及高温，会对射频器件造成严重的影响甚至导致芯片失效。焊料焊接的工艺温度较低，但是焊接工艺较大的塑性易导致焊接界面产生疲劳失效，同时焊料添加的有机物质在焊接的过程中会释放到封装腔体内，会为射频器件带入可靠性问题。表面活化低温键合是利用化学方法使待键合硅表面活化处理，进而实现硅硅的低温键合。但表面活化低温键合工艺时间长(一般为几小时到几十小时)，效率较低，退火温度高且易形成空洞，由于涉及表面处理，难以满足含图形电路和圆片键合的要求。有机材料粘接工艺需要在封装盖板上形成厚度均匀分布平整的有机材料膜，但往往封装盖板上需要时刻有腔体以容纳MEMS的关键器件，有机材料在这种不平整的封装盖板上形成均匀的分布就有了难度。

MEMS器件导线互连通常有两种方法，即纵向通孔型(TSV技术)和横向埋线型两种。TSV技术实现的垂直方式的导线互连技术虽然能大大提高引线的密度，但TSV技术的成本较高，对于引线密度要求不高的器件来说并没有太大优势，同时也造成了衬底材料较大的应力。横向引线互连的结构简单，成本相对较低，非常适用于射频MEMS器件的封装。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种适用于低温键合式封装结构，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种适用于低温键合式封装结构。

本实用新型的适用于低温键合式封装结构，包括有衬底，其中：所述衬底上铺设有微波传输线，所述衬底上还铺设有电学连接线，所述微波传输线、电学连接线不接触，所述微波传输线上设置有射频微机电器件，所述衬底上分布有机材料键合环，所述机材料键合环上键合连接有封装盖板，所述有机材料键合环与微波传输线相接触，所述封装盖与衬底之间分布有封装腔体，所述射频微机电器件位于封装腔体内。

进一步地，上述的适用于低温键合式封装结构，其中，所述微波传输线上开设有走线过道，所述电学连接线垂直分布在走线过道内。

更进一步地，上述的适用于低温键合式封装结构，其中，所述封装腔体内填充有惰性气体。