[发明专利]一种用于微型电子机械系统的低熔点封接玻璃粉体的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于微型电子机械系统的低熔点封接玻璃粉体及其制备方法，其特征在于：玻璃组分按质量百分比组成包括Bi₂O₃50~90%、B₂O₃8~30%、ZnO 5~20%，其玻璃组成还含有质量百分比不超过10%的P₂O₅、V₂O₅、Al₂O₃、MgO、Na₂O、Li₂O、SiO₂、K₂O、CaO其中的一种或多种按任意配比的混合物；将称量好的玻璃配合料充分混合，经高温熔制、水淬、干燥与除杂、破碎与粉磨、精密分级，得到一种具有熔封温度低、封接强度高、密封效果好和稳定性高等性能的微型电子机械系统封接玻璃粉体。

技术领域

本发明属玻璃制备技术领域，涉及一种用于微型电子机械系统的低熔点封接玻璃粉体的制备方法。

背景技术

封接玻璃粉是指通过加热，将同种或不同种材料封接在一起的特种玻璃，它可以实现半导体、玻璃、陶瓷、金属间的相互连接和密闭封装。MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems）微型电子机械系统封接玻璃粉是一种具有熔封温度低、封接强度高、密封效果好和稳定性高等特点的特种玻璃，是一种性能优异的无机非金属材料。MEMS封接主要实现三个功能：机械支撑、环境保护、电气连接，具体包括：1.基片之间的键合，例如将硅晶片键合到由玻璃、石英、蓝宝石、陶瓷和金属材料制成的承载晶片上；2.将微元件固定到承载基片上，例如将硅模片固定到由玻璃或陶瓷制成的基板上；3.微器件上转换器的输入输出引线及导电电线的连接。MEMS封装使用玻璃粉封接的优势在于，需要的封装温度低，键合强度高，同时对封装基板表面没有特殊要求；封接玻璃热膨胀系数与硅较为匹配，密封效果好，工艺简单，生产效率高，可实现低成本高可靠的圆片级封装。因此，在满足稳定性和可靠性的条件下，玻璃粉封装在圆片级封装中有广泛的应用，具体应用的器件领域包括压力传感器、光学传感器、MEMS麦克风、微马达、陀螺仪等。

由于MEMS器件体积非常小，大小只有几毫米左右，封装难度大，必须采用特殊的技术和材料进行封装。而且，MEMS封装成本高，其封装成本占整个MEMS器件成本的50%~80%左右，远高于普通电子器件封装的成本。国外只有美国Ferro公司、日本NEG公司、美国Diemat公司等少数公司有此类产品销售，像美国Ferro公司的牌号为11-036产品封接温度达到450℃，热膨胀系数为90×10^-7 /℃ (20~ 300 ℃)，与硅的26×10^-7/℃以及Pyrex玻璃的33×10^-7/℃相对接近（热膨胀系数的匹配更有利于封接性能的实现），且封接温度和封接强度适宜，故使用量最大；美国Diemat公司的牌号为DM2700的产品封接温度为320~370℃，热膨胀系数77×10^-7/℃，封接温度低，但是封接强度偏小；日本NEG的PbO-SiO₂-Al₂O₃型封接玻璃粉热膨胀系数虽然低至40×10^-7/℃，但是封接温度较高超过500℃。可以看出，目前市售的MEMS封接玻璃粉基本上是含铅封接玻璃粉，如PbO-ZnO-B₂O₃系或者PbO-B₂O₃-SiO₂系玻璃，其氧化铅含量最高可达80%。环保、无铅化已成为世界电子行业的发展方向。

发明内容