專利名稱：紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)，特別涉及一種紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬 化方法。
背景技術(shù)：
紅外焦平面探測(cè)技術(shù)的發(fā)展對(duì)器件封裝與紅外薄膜濾光片提出了更高的要求。新 一代封裝技術(shù)將紅外薄膜濾光片與紅外窗口集成一起，紅外薄膜濾光片直接鍍制在紅外窗 口上，再在窗口四周金屬化，最后將紅外窗口與紅外焦平面陣列焊接成紅外焦平面探測(cè)器。目前，紅外窗口制造工藝中通常采用真空蒸發(fā)與含氰電鍍方法實(shí)現(xiàn)金屬化。真空 蒸發(fā)方法是首先在Si基片上蒸發(fā)沉積一層鉚定層(金屬Cr或Ti)，然后蒸發(fā)沉積一層阻隔 層(金屬Ni，Pd或Pt)，最后再沉積一層焊接層(金屬Au)。蒸發(fā)方法的優(yōu)點(diǎn)在于金層厚度 易于控制，工藝過程簡單，對(duì)環(huán)境的污染小。含氰電鍍方法是在真空蒸發(fā)方法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 的。先利用真空蒸發(fā)方法制備種子層(即鉚定層與阻隔層)，以及一層薄金層。再利用電鍍 方法沉積一層厚金層作為焊接層。含氰電鍍方法具有選擇性，即只在種子層上沉積金層，其 它地方不沉積，并且設(shè)備簡單，因此具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。并且電鍍的金層應(yīng)力小，附著力高， 可焊性好，能夠提高產(chǎn)品的品質(zhì)。但是，蒸發(fā)方法與含氰電鍍鍍Au存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)蒸發(fā)方法鍍Au無選擇性。蒸發(fā)時(shí)Au均勻沉積在Si基片表面，不需焊接的區(qū)域也 會(huì)沉積Au層，該方法對(duì)Au的浪費(fèi)嚴(yán)重，Au的使用效率很低。因此蒸發(fā)方法鍍Au成本很高。蒸發(fā)方法Au層的牢固性能差。蒸發(fā)方法沉積的Au層為柱狀結(jié)構(gòu)，Au層的內(nèi)應(yīng)力 大，造成Au層的牢固性差。蒸發(fā)方法所需設(shè)備龐大，價(jià)格昂貴，能耗高。含氰電鍍Au具有環(huán)境污染性、管理成本高以及廢液處理成本高。無氰電鍍方法是近幾年發(fā)展起來的環(huán)保電鍍方法，具有比含氰電鍍法附著力高、 可焊性好的優(yōu)點(diǎn)，又避免了環(huán)境污染以及廢液處理困難的問題。是一種環(huán)保的清潔方法。因 此，電鍍Au可以有效降低生產(chǎn)成本，提高Au的使用效率和Au層的質(zhì)量，降低生產(chǎn)能耗以及 環(huán)境污染性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種將蒸發(fā)沉積法鍍Au和電鍍法鍍Au結(jié)合使用的紅外 焦平面探測(cè)器窗口金屬化區(qū)的金屬化方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種紅外焦平面探測(cè)器封裝窗 口金屬化區(qū)的金屬化方法，包括在基片的金屬化區(qū)用蒸發(fā)方法沉積一層Cr或Ti作為鉚定 層，在鉚定層上再沉積一層Ni、Pd或Pt作為阻隔層，再在阻隔層上沉積一層薄Au作為保護(hù) 層，然后在保護(hù)層上采用電鍍的方法鍍制一層Au膜作為焊接層；其中的Au膜焊接層采用無 氰電鍍工藝鍍制，所用無氰電鍍液配方及電鍍工藝參數(shù)如下
配方檸檬酸金鉀(5 6g/L)，開缸劑/純水(5L/100L)；電鍍工藝參數(shù)pH值5. 5 6. 5;溫度30 70°C ；陰極電流密度0. 001 0. 005A/cm2 ；陽極金板或鉬鈦網(wǎng)；電鍍速率1 3nm/s。所述的開缸劑成分為酒石酸、碳酸鉀、硫代硫酸鈉與乙二胺四乙酸乙鈉。所述的沉積在阻隔層上作為保護(hù)層的Au層的厚度為50 300nm。所述的作為焊接層的Au膜厚度為1. 00 5. 00 μ m。所述的電鍍液為含氰堿性電鍍液或含氰中性電鍍液或無氰電鍍液。本發(fā)明的紅外焦平面探測(cè)器窗口金屬化區(qū)的金屬化方法由于將蒸發(fā)沉積法鍍Au 和電鍍法鍍Au結(jié)合使用，電鍍法的優(yōu)點(diǎn)可以彌補(bǔ)蒸發(fā)方法的缺點(diǎn)，對(duì)于提高紅外焦平面探 測(cè)器的封裝質(zhì)量，降低成本與能耗具有重大意義。并具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1、電鍍Au的表面光亮細(xì)致，呈鮮艷的金黃色。電鍍后的紅外窗口經(jīng)過高低溫試 驗(yàn)、真空高溫沖擊試驗(yàn)和附著力試驗(yàn)后性能良好，沒有發(fā)現(xiàn)膜層脫落現(xiàn)象，光譜測(cè)試良好。2、焊接試驗(yàn)表明，電鍍方法制備的紅外窗口與紅外探測(cè)器結(jié)合牢固，沒有漏氣現(xiàn) 象。3、一系列測(cè)試表明，電鍍方法制備的紅外窗口性能良好，完全滿足紅外探測(cè)器的 焊接要求。該方法可以取代現(xiàn)有的蒸發(fā)方法制備金屬化區(qū)的Au膜，能夠明顯降低生產(chǎn)成 本，提高生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬化方法，包括在基片的金屬化 區(qū)用蒸發(fā)方法沉積一層Cr或Ti作為鉚定層，在鉚定層上再沉積一層Ni、Pd或Pt作為阻隔 層，再在阻隔層上沉積一層薄Au作為保護(hù)層，然后在保護(hù)層上采用無氰電鍍的方法鍍制一 層Au膜作為焊接層；所用無氰電鍍液配方及電鍍工藝參數(shù)如下配方檸檬酸金鉀(5 6g/L)，開缸劑/純水(5L/100L)；電鍍工藝參數(shù)pH值5. 5 6. 5;溫度30 70°C ；陰極電流密度0. 001 0. 005A/cm2 ；陽極金板或鉬鈦網(wǎng)；電鍍速率1 3nm/s。具體的操作步驟如下A、以Si或Ge晶圓作為基片，利用掩膜方法制備出需要的圖形結(jié)構(gòu)；B、采用蒸發(fā)方法在基片上沉積一層Cr或Ti作為鉚定層，然后在鉚定層上再沉積 一層Ni、Pd或Pt作為阻隔層；C、利用蒸發(fā)方法在阻隔層上沉積一層50 300nm厚的Au層作為保護(hù)層以及電鍍 Au的打底層；D、利用去掩膜液去除掩膜；E、將基片裝入夾具，用超聲波在洗滌液中清洗基片表面后烘干；F、在基片上焊接電極引線或用鱷魚夾作為電極夾住基片；G、將裝有基片的夾具浸入配制好的電鍍液中，設(shè)定電流對(duì)基片鍍金；H、電鍍好后取出夾具，放入超聲波中，用去離子水及清水漂洗，去除表面殘留的鍍 液；I、去掉電極弓丨線或鱷魚夾。
對(duì)于電鍍速率以及電鍍Au厚度的控制，可采用以下措施電鍍速率的控制相同電鍍時(shí)間條件下，控制鍍液濃度與電流強(qiáng)度，得到不同厚度 的Au膜。利用臺(tái)階膜厚儀測(cè)量Au膜厚度，從而計(jì)算標(biāo)定出不同鍍液濃度與電流強(qiáng)度下Au 膜的電鍍速率。厚度控制的控制在一定的鍍液濃度與電流強(qiáng)度下，利用事先標(biāo)定的電鍍速率，控 制電鍍時(shí)間，得到需要的Au膜厚度。實(shí)施例1 按照上述配方，配制了 500mL無氰電鍍液，放入一片IOmmX IOmm的待鍍片。電鍍 液pH值5. 5，溫度40°C，電流密度0. 002A/cm2,時(shí)間25分鐘，陽極采用鉬鈦網(wǎng)。電鍍后測(cè)量 Au層厚度為3. 38 μ m。真空中320°C高溫沖擊30min后，利用3M高溫膠帶撕拉法測(cè)試了電 鍍層的牢固性，結(jié)果良好。實(shí)施例2 按照上述配方，配制了 500mL無氰電鍍液，放入一片IOmmX IOmm的待鍍片。電鍍 液pH值5. 5，溫度55°C，電流密度0. 002A/cm2,時(shí)間15分鐘，陽極采用鉬鈦網(wǎng)。電鍍后測(cè)量 Au層厚度為2. 18 μ m。真空中320°C高溫沖擊30min后，利用3M高溫膠帶撕拉法測(cè)試了電 鍍層的牢固性，結(jié)果良好。實(shí)施例3 按照上述配方，配制了 500mL無氰電鍍液，放入一片IOmmX IOmm的待鍍片。電鍍 液pH值5. 5，溫度65 °C，電流0. 002A/cm2,時(shí)間35分鐘，陽極采用金板。電鍍后測(cè)量Au層 厚度為4. 52 μ m。真空中320°C高溫沖擊30min后，利用3M高溫膠帶撕拉法測(cè)試了電鍍層 的牢固性，結(jié)果良好。
權(quán)利要求
1.一種紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬化方法，包括在基片的金屬化區(qū)用 蒸發(fā)方法沉積一層Cr或Ti作為鉚定層，在鉚定層上再沉積一層Ni、Pd或Pt作為阻隔層， 再在阻隔層上沉積一層薄Au作為保護(hù)層，然后在保護(hù)層上采用電鍍的方法鍍制一層Au膜 作為焊接層；其特征在于，所述的Au膜焊接層采用無氰電鍍工藝鍍制，所用無氰電鍍液配 方及電鍍工藝參數(shù)如下配方檸檬酸金鉀(5 6g/L)，開缸劑/純水(5L/100L)；電鍍工藝參數(shù)pH值5. 5 6. 5 ；溫度30 70°C ；陰極電流密度0. 001 0. 005A/ cm2 ；陽極金板或鉬鈦網(wǎng)；電鍍速率1 3nm/s。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬化方法，其特征在 于所述的開缸劑是由酒石酸、碳酸鉀、硫代硫酸鈉和乙二胺四乙酸二鈉混配而成的溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬化方法，其特征在 于所述的沉積在阻隔層上作為保護(hù)層的Au層的厚度為50 300nm。
4.如權(quán)利要求1所述的紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬化方法，其特征在 于所述的作為焊接層的Au膜厚度為1. 00 5. 00 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外焦平面探測(cè)器封裝窗口金屬化區(qū)的金屬化方法，包括在基片的金屬化區(qū)用蒸發(fā)方法沉積一層Cr或Ti作為鉚定層，在鉚定層上再沉積一層Ni、Pd或Pt作為阻隔層，再在阻隔層上沉積一層薄Au作為保護(hù)層，然后在保護(hù)層上采用無氰電鍍的方法鍍制一層Au膜作為焊接層。本發(fā)明的紅外焦平面探測(cè)器窗口金屬化區(qū)的金屬化方法由于將蒸發(fā)沉積法鍍Au和無氰電鍍法鍍Au結(jié)合使用，電鍍法的優(yōu)點(diǎn)可以彌補(bǔ)蒸發(fā)方法的缺點(diǎn)，對(duì)于提高紅外焦平面探測(cè)器的封裝質(zhì)量，降低成本與能耗具有重大意義。
文檔編號(hào)G01J5/10GK102116676SQ20091024764
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者周東平, 趙培 申請(qǐng)人:上海歐菲爾光電技術(shù)有限公司