本發(fā)明涉及一種圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，尤其涉及一種用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。

背景技術(shù)：

射頻微機(jī)電系統(tǒng)是微波射頻理論與微機(jī)械加工技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它以微波射頻理論為指導(dǎo)，利用微電子表面加工和體加工等工藝來制造無源器件。與傳統(tǒng)無源器件相比，射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件不但具有高隔離度、低損耗、高線性度、低功耗、寬頻帶等極其優(yōu)異的微波性能，同時(shí)具有批量制作、尺寸小、易于與先進(jìn)的微波射頻電路相集成的特點(diǎn)。

由于近年來射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件發(fā)展迅速，關(guān)于射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件的封裝研究也獲得長(zhǎng)足發(fā)展，但是目前提出的各種封裝方案仍有一些缺點(diǎn)，這主要是由射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件自身的特點(diǎn)所決定的。射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件除了需要傳統(tǒng)集成電路封裝的要求之外，還有很多其他的要求。首先，微機(jī)電系統(tǒng)(mems)工藝擁有它的復(fù)雜性，封裝工藝必須要和mems工藝相兼容；其次，由于其擁有可動(dòng)部分，需要一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境進(jìn)行保護(hù)；再次，射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件受水分和污染的影響很大，因此必須采用氣密性或近氣密性密封封裝，封裝工藝也要在惰性氣體的環(huán)境進(jìn)行；最后，射頻信號(hào)的互連是一個(gè)需要研究的問題，因?yàn)榉庋b本身有可能會(huì)對(duì)開關(guān)的電學(xué)性能造成影響。為了將射頻信號(hào)引出，目前主要存在襯底打通孔和有機(jī)材料封裝的方案，但它們分別存在工藝復(fù)雜和氣密性不足等問題。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。

本發(fā)明的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括有襯底，其特征在于：所述襯底上分布有微波傳輸層與電學(xué)連接層，所述微波傳輸層上連接有射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件，所述襯底通過有機(jī)材料封裝區(qū)和非有機(jī)材料封裝區(qū)與封裝頂蓋鍵合在一起，所述封裝頂蓋內(nèi)設(shè)置有封裝腔，所述射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件位于封裝腔內(nèi)，所述微波傳輸層從有機(jī)材料封裝區(qū)通過，所述電學(xué)連接線從非有機(jī)材料封裝區(qū)引出。

進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述封裝頂蓋的圓片鍵合界面上，設(shè)有的凹槽，所述凹槽的深度大于微波傳輸層的厚度。

更進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述微波傳輸層由若干微波傳輸線等距離排布構(gòu)成。

更進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，。

更進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述電學(xué)連接層為電學(xué)連接線構(gòu)成，所述電學(xué)連接線上設(shè)置有電學(xué)絕緣層，所述電學(xué)絕緣層為氮化硅層，或是為氧化硅層。

更進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述封裝腔的深度為50至100μm。

更進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述封裝腔內(nèi)充滿惰性氣體，所述惰性氣體為氮?dú)?、氦氣、氬氣中的一種或是多種混合。

更進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述封裝頂蓋的外圍左右兩側(cè)對(duì)稱分布有有機(jī)材料封裝區(qū)，所述封裝頂蓋的外圍前后兩側(cè)對(duì)稱分布非有機(jī)材料封裝區(qū)。

更進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述有機(jī)材料封裝區(qū)內(nèi)淀積有機(jī)粘結(jié)劑，所述有機(jī)粘結(jié)劑為苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂中的一種或是多種。

再進(jìn)一步地，上述的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述非有機(jī)材料封裝區(qū)為硅玻璃陽極鍵合區(qū)，或是為金屬共晶鍵合區(qū)，或是為玻璃漿料熔融鍵合區(qū)。

用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，通過體硅工藝，在封裝頂蓋的圓片上形成封裝腔；

步驟二，射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件、微波傳輸線、電學(xué)連接線上構(gòu)成襯底；

步驟三，襯底上的非有機(jī)材料封裝區(qū)內(nèi)，淀積封裝材料；

步驟四，將封裝頂蓋的圓片與襯底對(duì)準(zhǔn)，采用圓片級(jí)鍵合方法，在惰性氣體氛圍內(nèi)，控制鍵合壓強(qiáng)和溫度實(shí)現(xiàn)初步封裝，所述壓強(qiáng)為1000至3000mbar，所述溫度為180至250℃；

步驟五，對(duì)封裝頂蓋的圓片進(jìn)行體硅刻蝕，將各個(gè)射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件的封裝頂蓋分離開；

步驟六，在圓片鍵合后的片子上旋涂有機(jī)粘結(jié)劑材料；

步驟七，通過光刻工藝，使有機(jī)粘結(jié)劑材料只存在于有機(jī)材料封裝區(qū)內(nèi)，將射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件徹底密封；

步驟八，通過有機(jī)材料鍵合工藝，完成器件的最終封裝。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、封裝結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)的襯底打通孔工藝，利用較簡(jiǎn)單的工藝將射頻信號(hào)通過微波傳輸線從有機(jī)材料中引出。

2、存在非有機(jī)材料封裝區(qū)，彌補(bǔ)了僅有有機(jī)材料封裝時(shí)的氣密性和鍵合強(qiáng)度不足的問題。

3、能有效保證射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件的可動(dòng)結(jié)構(gòu)部分受到保護(hù)，形成密封環(huán)境，提高了射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件的可靠性。

4、使封裝腔內(nèi)充滿惰性氣體，能在惰性氣體氛圍內(nèi)旋涂有機(jī)材料。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的鍵合界面的橫向示意圖。

圖2是圖1中a—a’處的剖面圖。

圖中各附圖標(biāo)記的含義如下。

1射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件2襯底

3微波傳輸線4非有機(jī)材料封裝區(qū)

5電學(xué)連接線6封裝腔

7封裝頂蓋8凹槽

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1、圖2的用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括有襯底2，其與眾不同之處在于：在襯底2上分布有微波傳輸層與電學(xué)連接層，微波傳輸層上連接有射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件1。同時(shí)，襯底2通過有機(jī)材料封裝區(qū)和非有機(jī)材料封裝區(qū)4與封裝頂蓋7鍵合在一起，實(shí)現(xiàn)射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝。并且，封裝頂蓋7內(nèi)設(shè)置有封裝腔6，射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件1位于封裝腔6內(nèi)。微波傳輸層從有機(jī)材料封裝區(qū)通過，電學(xué)連接線5從非有機(jī)材料封裝區(qū)4引出。

結(jié)合本發(fā)明一較佳的實(shí)施方式來看，在封裝頂蓋7的圓片鍵合界面上，設(shè)有預(yù)先刻蝕出的凹槽8，凹槽8的深度大于微波傳輸層的厚度。同時(shí)，微波傳輸層由若干微波傳輸線3等距離排布構(gòu)成。由此，能夠滿足共面波導(dǎo)或是微帶線等多種傳輸線形式。

進(jìn)一步來看，本發(fā)明采用的電學(xué)連接層為電學(xué)連接線5構(gòu)成，電學(xué)連接線5上設(shè)置有電學(xué)絕緣層。考慮到制造工藝的不同，電學(xué)絕緣層為氮化硅層，或是為氧化硅層。同時(shí)，為了有效容納射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件1，采用的封裝腔6的深度為50至100μm。并且，封裝腔6內(nèi)充滿惰性氣體，惰性氣體為氮?dú)?、氦氣、氬氣中的一種或是多種混合。結(jié)合實(shí)際制造來看，封裝頂蓋7的外圍左右兩側(cè)對(duì)稱分布有有機(jī)材料封裝區(qū)，封裝頂蓋7的外圍前后兩側(cè)對(duì)稱分布非有機(jī)材料封裝區(qū)4。

再進(jìn)一步來看，為了滿足有機(jī)材料封裝區(qū)的穩(wěn)定成型，本發(fā)明在有機(jī)材料封裝區(qū)內(nèi)淀積有機(jī)粘結(jié)劑。具體來說，有機(jī)粘結(jié)劑為苯并環(huán)丁烯(bcb)、聚酰亞胺(pi)、環(huán)氧樹脂中的一種或是多種有機(jī)鍵合材料。同時(shí)，非有機(jī)材料封裝區(qū)4為硅玻璃陽極鍵合區(qū)。并且，還可以為金屬共晶鍵合區(qū)。當(dāng)然，考慮到某些特殊加工工藝的需要，可以為玻璃漿料熔融鍵合區(qū)。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種用于射頻微機(jī)電系統(tǒng)的圓片級(jí)封裝方法，其包括以下步驟：

首先，通過體硅工藝，在封裝頂蓋的圓片上形成封裝腔。之后，在射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件、微波傳輸線、電學(xué)連接線上構(gòu)成襯底。接著，襯底上的非有機(jī)材料封裝區(qū)內(nèi)，淀積封裝材料。將封裝頂蓋的圓片與襯底對(duì)準(zhǔn)，采用圓片級(jí)鍵合方法，在惰性氣體氛圍內(nèi)，控制鍵合壓強(qiáng)和溫度，實(shí)現(xiàn)初步封裝。在此期間，為了滿足不同的制造加工需要，采用的壓強(qiáng)為1000至3000mbar，溫度為180至250℃。

隨后，對(duì)封裝頂蓋的圓片進(jìn)行體硅刻蝕，將各個(gè)射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件的封裝頂蓋分離開。在圓片鍵合后的片子上旋涂有機(jī)粘結(jié)劑材料。

然后，通過光刻工藝，使有機(jī)粘結(jié)劑材料只存在于有機(jī)材料封裝區(qū)內(nèi)，將射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件徹底密封。

最終，通過有機(jī)材料鍵合工藝，完成器件的最終封裝。

通過上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出，采用本發(fā)明后，擁有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、封裝結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)的襯底打通孔工藝，利用較簡(jiǎn)單的工藝將射頻信號(hào)通過微波傳輸線從有機(jī)材料中引出。

2、存在非有機(jī)材料封裝區(qū)，彌補(bǔ)了僅有有機(jī)材料封裝時(shí)的氣密性和鍵合強(qiáng)度不足的問題。

3、能有效保證射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件的可動(dòng)結(jié)構(gòu)部分受到保護(hù)，形成密封環(huán)境，提高了射頻微機(jī)電系統(tǒng)器件的可靠性。

4、使封裝腔內(nèi)充滿惰性氣體，能在惰性氣體氛圍內(nèi)旋涂有機(jī)材料。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。