專利名稱：一種半導(dǎo)體器件封殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體器件的封殼。更確切的說，涉及一種用于空間光調(diào)制器(簡稱“SLM”)的保護(hù)封殼?？臻g光調(diào)制器包括一有源區(qū)陣列，每一有源區(qū)又包括一可偏轉(zhuǎn)反光梁和選擇性偏轉(zhuǎn)此反光梁的地址電路。
人們已經(jīng)知道許多用來在半導(dǎo)體晶片的第一層表面上制作有源區(qū)的工藝方法。有源區(qū)可以包含一個(gè)或多個(gè)晶體管，也可以包括一個(gè)有多種其他電路元件的集成電路。晶片最終被分離成許許多多個(gè)芯片(也稱作小片或小條)，每一芯片包括一有源區(qū)陣列和一部分原晶片的第一層表面。每一有源區(qū)與第一層表面上的一個(gè)或多個(gè)鍵合點(diǎn)相連。通常用淀積或者在晶片頂部成形鍵合點(diǎn)的方法，使鍵合點(diǎn)與有源區(qū)成為電連通、并與晶片上形成的導(dǎo)體保持電接觸。通常一些用來制作有源區(qū)的步驟同樣也用來制作導(dǎo)體，這些導(dǎo)體本身與有源區(qū)就是電連通的。
把晶片分離成一個(gè)個(gè)芯片是用一種叫做“切割”的工序來完成的。切割工序是沿著相鄰有源區(qū)之間或有源區(qū)與晶片邊緣之間的切割線(lines)或切割槽(paths)來分離晶片的。
晶片常常是在進(jìn)行制作有源區(qū)的工藝之前被切割成芯片的。切割后，芯片仍保持在芯片矩陣內(nèi)，并對芯片矩陣進(jìn)行工藝處理，從而在每一芯片上生成有源區(qū)。有源區(qū)可以包括一個(gè)空間光調(diào)制器(簡稱“SLM”)或與一個(gè)空間光調(diào)制器關(guān)聯(lián)，如人們所熟知的偏轉(zhuǎn)鏡器件或數(shù)字微鏡器件(合稱為“DMD”)。
一個(gè)DMD包括一反光梁或類似的機(jī)械構(gòu)件，此反光梁或類似的機(jī)械構(gòu)件與有源區(qū)有關(guān)，因而被安裝在(或鉸接于)晶片及制成的芯片材料上，從而可以在一正常位置和一個(gè)或多個(gè)其他位置之間偏轉(zhuǎn)或移動。梁的偏轉(zhuǎn)是采用把梁吸向或吸至一鄰近電極的方法來實(shí)現(xiàn)的。鄰近電極與此梁處于不同的電位。梁的偏轉(zhuǎn)將能量儲存在安裝構(gòu)件或鉸鏈內(nèi)，儲存的能量趨于使梁恢復(fù)到其正常位置。梁的運(yùn)動是由與此梁關(guān)聯(lián)的有源區(qū)的數(shù)字電路或模擬電路來控制的。用在梁下刻一阱的方法可以使梁的偏轉(zhuǎn)變得容易起來。阱是用對晶片/芯片材料刻蝕方法形成的。
實(shí)際操作中，排列好的DMD陣列或矩陣接收來自某一光源的光。入射到反光梁上的接收光，視梁的位置而定，有選擇地被反射到或不被反射到一個(gè)顯示面上。只有當(dāng)每一梁處于其所有可能位置中的一個(gè)特定位置時(shí)，反射光才被此反射梁反射到顯示面上。當(dāng)每一反射梁處于其他位置時(shí)，入射光的反射光不會落到顯示面上。對與每一有源區(qū)的每一梁有關(guān)聯(lián)的電路施加恰當(dāng)激勵(lì)可使到達(dá)顯示面上的梁反射光呈現(xiàn)為一像素光柵化陣列(如普通電視機(jī)中的情況)，或?yàn)橐幌袼貟呙杈€(如行打印機(jī)中的情況)。
因?yàn)橐粋€(gè)DMD既包括有電路元件，又包括有超微型可偏轉(zhuǎn)梁，所以DMD對環(huán)境特別敏感，因而通常將DMD封裝在一個(gè)封殼內(nèi)，此封殼可允許光線進(jìn)入，也允許光線從梁陣列上反射出來。封殼的制作和安裝應(yīng)該成本低廉，并且不應(yīng)對DMD的操作使用產(chǎn)生不利影響。另外，如上所述，非調(diào)制光是不被梁陣列反射到顯示面上去的。然而，除非仔細(xì)對非調(diào)制光進(jìn)行適當(dāng)“處理”，否則DMD中的或者周圍的表面會如同調(diào)制光那樣對非調(diào)制光進(jìn)行反射和(或者)吸收，非調(diào)制光會被投射到顯示面上。因此，最好DMD封殼也能防止(或者有助于防止)非調(diào)制光投射到顯示面上。
解決上述迫切需要解決的問題是本發(fā)明的目的之一。
鑒于上述以及其他一些發(fā)明目的，本發(fā)明從一個(gè)方面改慮設(shè)計(jì)一種用作半導(dǎo)體器件的封殼。所述器件可以是一個(gè)包含有一反光梁陣列的DMD。反光梁可以各自在一個(gè)正常位置和另一個(gè)(或多個(gè))位置之間運(yùn)動。正常位置時(shí)，入射到反光梁上的光被調(diào)制，也即，入射光被反光梁反射到一個(gè)顯示面上。在其他位置時(shí)，入射光不被調(diào)制，也即，反光梁不把反射光投射到顯示面上。
封殼包含一個(gè)陶瓷底座，陶瓷底座上有一用來支托器件的安裝面。此安裝面可以是一個(gè)成形在陶瓷底座上、與器件形狀相似以及可放置器件的空腔底面。陶瓷底座最好用模壓制成。底座上的第一層金屬圖形包括從底座的周邊附近沿伸到安裝面的周邊附近的第一層金屬通路。通路與被安裝器件相連。
一條環(huán)形電絕緣耐熔密封環(huán)覆蓋在底座和底座與安裝面的周邊之間的第一層金屬通路上。密封環(huán)的下表面與下面的底座以及第一層金屬通路熔合在一起。將密封環(huán)的上表面研磨并拋光成一與安裝面呈一選定的角度關(guān)系的光學(xué)平面。
一透光玻璃罩罩在此器件上。玻璃罩的周邊尺寸總體上與此密封環(huán)的外周邊相同。對玻璃罩的上下表面進(jìn)行研磨并拋光成相互之間呈一選定的角度關(guān)系的光學(xué)平面。這樣，玻璃罩下表面的外圍部分?jǐn)R在密封環(huán)上，上、下表面與安裝面呈一選定的角度關(guān)系。
玻璃罩的下表面可以帶有一環(huán)形反光涂層。涂層的中央露出一無涂敷的窗口，窗口與器件對齊。在幾個(gè)較佳實(shí)施例中，玻璃罩的下表面上有一環(huán)形槽，環(huán)形槽中有涂層涂敷。環(huán)形槽以及涂層本身，通常覆蓋在密封圈的內(nèi)周邊和安裝面的周邊之上。環(huán)形槽的截面最好呈三角形，環(huán)形槽的外壁與玻璃罩表面基本垂直，其內(nèi)壁與玻璃罩的下表面沿外壁呈一斜坡狀。
可以用一些方法將玻璃罩下表面的外圍部分封裝到密封環(huán)上去。這些方法可以取五種不同形式。
第一，封裝時(shí)，在密封環(huán)與玻璃罩的下表面的界面處可以放一些粘合劑。粘合劑最好是一種低漏氣粘合劑，也可以是(或者含有)一種熱凝環(huán)氧粘合劑，或者一種可以用紫外光復(fù)原的粘合劑。密封環(huán)漏氣到一定程度，可以在玻璃罩底部、有環(huán)形槽的話最好在環(huán)形槽內(nèi)，放一些人們所熟知的消氣劑。
第二，封裝時(shí)，可以在密封環(huán)和玻璃罩的下表面的界面處放一種軟金屬。最好是如銦或者銦合金之類的軟金屬，在垂直于或平行于界面處施加使其冷變形的力將玻璃罩與密封環(huán)封裝在一起。平行力可以振動方式施加。
第三，封裝時(shí)，對密封環(huán)和玻璃罩的下表面進(jìn)行研磨和拋光。確切地說，如果研磨和拋光至光學(xué)平面，那么對垂直界面施加的力就可以將玻璃罩熔合到密封環(huán)上。上面所說的研磨、拋光而成的光學(xué)平面大約為一個(gè)或一個(gè)以下干涉條紋。
在上述第二和第三種方法中，封裝材料可以進(jìn)一步包括一種放在玻璃罩和密封環(huán)之間的界面外周邊上的粘接物質(zhì)。粘接物質(zhì)可以是一種環(huán)氧樹脂粘合劑，也可以是其他材料的粘合劑，從而可以在相對移動玻璃罩和密封環(huán)時(shí)，避免產(chǎn)生平行界面的剪切力。
第四，封裝時(shí)可以將一種可濕焊材料涂敷在密封圈的上表面和玻璃罩的下表面上。焊料層將此二涂層密封在一起。焊料層的制作最好是把預(yù)制焊料放在玻璃罩和密封環(huán)的界面處，然后對此預(yù)制焊料加熱使之熔化。焊料重新固化時(shí)即把界面封牢?？梢杂媚軌蛲高^玻璃罩的幅射能把熱量施加到預(yù)制焊料上。在后一種情況下，如果玻璃罩下表面上的涂層反射光，涂層就會是不連續(xù)的，就象在環(huán)形帶的情況下，這種不連續(xù)性允許幅射能通過玻璃罩投射到預(yù)制焊料上。
第五，封裝時(shí)可以將一層玻璃熔接物放在玻璃罩和密封圈的界面處。可以用把一預(yù)制熔接物放在界面處、然后再使熔接物與玻璃罩和密封圈緊密熔合的方法來制作此玻璃熔接物層。與預(yù)制焊料情相同，玻璃罩和密封圈的緊密熔接是用通過玻璃罩將集中幅射能加到預(yù)制熔接物上去的方法來實(shí)現(xiàn)的。
反射涂層涂敷在成形于玻璃罩里的環(huán)形槽內(nèi)的情況下，最好在不掩蔽整個(gè)玻璃槽下表面(包括環(huán)形槽壁)的情況下，用金屬化方法來制備涂層。然后，對下表面的非環(huán)形槽部分進(jìn)行研磨和拋光以除去除環(huán)形槽壁以外的所有涂敷層。
在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，第一層金屬圖形包括一條接地通路。此接地通路與玻璃罩上的光反射涂層都是導(dǎo)電的。當(dāng)玻璃罩?jǐn)R在密封圈上時(shí)，可以將接地通路與光反射涂層電連接起來。如果玻璃罩內(nèi)有環(huán)形槽，電連接裝置在環(huán)形槽內(nèi)包括一個(gè)導(dǎo)電臺階，當(dāng)玻璃罩?jǐn)R在密封圈上時(shí)，導(dǎo)電臺階與光反射涂層以及連接于接地通路、用來彈性咬合導(dǎo)電臺階的附屬裝置是電連通的。上述結(jié)構(gòu)以及玻璃罩與器件之間留有的足夠間距限制或防止了玻璃罩上建立靜電荷。如果器件含有偏轉(zhuǎn)梁，玻璃罩上的靜電荷會不利于梁的偏轉(zhuǎn)。
本發(fā)明所述封殼可以包括前述半導(dǎo)體器件以及一個(gè)或多個(gè)電學(xué)上與器件有關(guān)的芯片。這樣，陶瓷底座可以包括一個(gè)或多個(gè)附加空腔。每一附加腔可用來固定一個(gè)芯片。密封環(huán)的大小可足以用來包圍所有的腔體，而玻璃罩的大小可足以用來罩住所有腔體。支托器件的腔體最好位于附加腔中心位置。第二層金屬通路從第一層金屬通路沿伸至第二個(gè)腔體。這些第二層金屬通路還在第二腔體之間沿伸，并從第二腔體沿伸至底座的邊緣。密封圈最好熔接于底座，并與下面的沿伸至底座邊緣的第一層和第二層金屬通路熔接在一起。二條或多條第二層金屬通路之間的電連接可以跨越在第一層金屬通路之上。這些跨越連接可以用導(dǎo)線進(jìn)行連接，這些導(dǎo)線絕緣跨越一些金屬通路而與另一些金屬通路相連。


圖1是半導(dǎo)體器件局部側(cè)視剖面圖，并表示基于本發(fā)明原理的一種封殼實(shí)施例，此封殼包括一個(gè)罩殼，罩殼包括一成形在罩殼內(nèi)的環(huán)形槽上的反光涂層;
圖2是本發(fā)明所使用的一種半導(dǎo)體器件的總體描述圖;
圖3描述的是罩殼的局部，罩殼構(gòu)成圖1所述本發(fā)明封殼的一個(gè)單元，本圖對在罩殼上淀積反光涂層作了示意描述;
圖4描述的是圖3所述淀積反光涂層之后罩殼的局部，并去除部分反光涂層，從而使罩殼只在選定區(qū)域具有反光性能的情況作了示意描述;
圖5和圖6是類似于圖1所述罩殼實(shí)施例的另一種實(shí)施例;
圖7描述的是在類似于圖5所描述的罩殼上加上防止在罩殼上建立靜電荷的裝置的情況;
圖8描述的是圖1以及圖3-圖6所描述的本發(fā)明的另一種形式罩殼的情況;
圖9描述的是用于本發(fā)明所述封殼的底座的局部情況，所描述的底座是圖4-圖7所描述的底座的另一種形式;
圖10描述的是不同于圖4-圖7以及圖9的另一種底座形式，此底座按照半導(dǎo)體原理包括一將多個(gè)器件安裝并連系在一單個(gè)封殼內(nèi)的裝置。
首先參見圖1、圖2a和圖2b，圖中，半導(dǎo)體器件10做在從一塊晶片(圖中未畫出)上切割下來的半導(dǎo)體芯片12上。眾所周知，從晶片上可以切割出許許多多這樣的芯片12。芯片12包括一有源區(qū)陣列13(這里概括地表示為14)，以及一個(gè)或多個(gè)與之有關(guān)的鍵合點(diǎn)16。鍵合點(diǎn)16通過淀積在晶片上的導(dǎo)體18，與有源區(qū)14保持電連通。導(dǎo)體18是用與制作有源區(qū)14的一些相同的工藝方法制成的，并與有源區(qū)保持電連通。鍵合點(diǎn)16通常成形在數(shù)個(gè)合適的導(dǎo)體18之上，并與導(dǎo)體18保持電連通。最后，每一芯片12被安裝在管座20上，管座20上有導(dǎo)電面22，鍵合點(diǎn)16通過鍵合連線24與導(dǎo)電面保持為電連通。導(dǎo)電面22可以依次被連接到一框架28的一個(gè)個(gè)導(dǎo)線26上，這也是眾所周知的。導(dǎo)線26可以是平直的，或是一定形狀的，或者如圖6剖視圖所表示的那樣。線架28可以是有引線的，也可以是無引線的。再有，如眾所周知的那樣，預(yù)制線架(圖中未畫出)的導(dǎo)線可以取代一些或全部導(dǎo)電面22，或者如圖所描繪的那樣，一預(yù)制線架28可被連接到導(dǎo)電面22上，用以提供連接電路板或其他應(yīng)用元件的電通路。
每一個(gè)有源區(qū)14可以包括一個(gè)DMD或其他的SLM，這里概括地用30表示。DMD的30包括共同轉(zhuǎn)讓給霍恩貝克的美國專利5，061，049以及轉(zhuǎn)讓給李的美國專利3，600，798中所描述的那種類型。也可以是其他類型的DMD的30，如轉(zhuǎn)讓給凱德的美國專利4，356，730、轉(zhuǎn)讓給哈特斯坦等的美國專利4，229，732、轉(zhuǎn)讓給內(nèi)桑森等的美國專利3，896，338和轉(zhuǎn)讓給古爾貝爾等的美國專利3，886，310中所描述的那種類型。上述任何一種類型的DMD的有源區(qū)可用于共同轉(zhuǎn)讓給內(nèi)爾森等的美國專利5，101，236、轉(zhuǎn)讓給德蒙德等的美國專利5，079，544、轉(zhuǎn)讓給內(nèi)爾森的美國專利5，041，851以及轉(zhuǎn)讓給托馬斯的美國專利4，728，185所描述的任何一種系統(tǒng)。
如圖2所概述的那樣，一較佳DMD30包括一反射偏轉(zhuǎn)梁32以及有關(guān)的電路元件34，這些元件作為地址電路，用來選擇偏轉(zhuǎn)梁32。梁32和電路元件34形成單片的較佳方法和其他方法詳見上述專利中的描述。通常，梁32的偏轉(zhuǎn)是由一個(gè)或多個(gè)鉸鏈或扭力構(gòu)件35上下移動或轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)的。每一梁32的下面，芯片12的一個(gè)層面上成形有一底切阱36，用以容納梁的偏轉(zhuǎn)。通常，梁32的偏轉(zhuǎn)是用加到梁上的一個(gè)電場產(chǎn)生的吸引力來實(shí)現(xiàn)的，而電場來自于位于阱36中的電極38上的電位。電極電位是由電路元件34產(chǎn)生的，梁32、電極38與電路元件34為電連通。
按照本發(fā)明，管座20與罩殼42組成一封殼44。
管座20包括一用模制陶瓷材料制成的底座46。導(dǎo)電面22可用淀積于底座46上的方法制成，原材料用繞結(jié)工藝將導(dǎo)電面22與底座46連接在一起。然而，導(dǎo)電面22的更精確的定位燒結(jié)，是在底座46經(jīng)燒結(jié)后，將導(dǎo)電面淀積到底座上，然后再適當(dāng)加熱，把導(dǎo)電面與底面熔合在一起來實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)線26是用任何熟知的方法鍵合到導(dǎo)電面上去的。
在一些實(shí)施例中，未經(jīng)燒結(jié)的模制底座46上有一個(gè)成形在底座46上的空腔48。采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，從而使空腔底?0成為芯片12的一個(gè)精確安裝面。也即，底面或安裝面50是一個(gè)平面，且與芯片12及其有源區(qū)14(特別是反射梁32)的臨界面呈一確定的角度關(guān)系。圖9描述的是底座146的另一種形式，它沒有空腔48，但卻有一個(gè)高出來的表面150，從而劃定了一個(gè)與芯片12的臨界表面呈一確定關(guān)系的安裝平面。無論是罩殼42還是罩殼142與底座146一起使用，都可能有必要在底座146上成形一個(gè)凹下去或低洼的區(qū)域，從而可以容納高于表面150的器件體10。在有空腔48的情況下，通常是將空腔構(gòu)筑成與芯片12同形，從而可以容納芯片12。如已知的那樣，底面50(以及表面150)可以包含一導(dǎo)電層52，該層接地是為了方便地防止底座上靜電荷的生成，靜電荷對器件10的工作產(chǎn)生不利的影響。
圖1和圖5-圖7所示的罩殼42含有一環(huán)形槽54，其槽壁56和58上覆蓋有反光涂層60，從而在罩殼42的周邊64范圍內(nèi)構(gòu)成了一個(gè)環(huán)形反光系統(tǒng)62。圖8所示的另一種罩殼142基本上是平面狀的，它不包括環(huán)形槽54，但也包括一反光涂層160，反光涂層160在其周邊范圍164內(nèi)構(gòu)成了一個(gè)環(huán)形反光系統(tǒng)162。通常，不論器件10是否擱在空腔48內(nèi)，均使用罩殼42，并且與器件10一起使用的光學(xué)系統(tǒng)(圖中未畫)包括棱鏡。如果光學(xué)系統(tǒng)中不包含有棱鏡，則應(yīng)該用平面形罩殼142。如上所述，如果器件不擱在空腔48內(nèi)，則罩殼42或142必須經(jīng)過凹切或低洼切屑加工以容納器件10。
罩殼42或142最好通過一中間玻璃密封圈70安裝到底座46或146上。密封圈70是一個(gè)薄形、平面環(huán)形體，其形狀與罩殼42或142的周邊形狀類似。密封圈70由玻璃、或是一種類似的可經(jīng)拋光至高度光學(xué)平面的材料、最好可用加熱方法使之熔合到底座46(以及導(dǎo)電面22)上去的材料制成。
正如前文所指出的那樣，安裝面50和150平坦的，與裝在安裝面上的器件臨界面呈一已知角度。同樣，安裝面50、150和一部分帶有導(dǎo)電面的底座46和146之間的角度也是已知的。這樣，擱在安裝面50或150上的器件10的臨界面與底座46或146的帶導(dǎo)電面的安裝面成一已知角度。如果密封圈70的上表面72和下表面74經(jīng)研磨并拋光成光學(xué)平面，則當(dāng)下表面74擱在底座46(或146)和導(dǎo)電面22上時(shí)，上表面72就將與器件10的臨界面成一已知的角度。同樣，如果罩殼42(或142)的上表面76和下表面78經(jīng)研磨并拋光成光學(xué)平面，并且罩殼的下表面78擱在密封圈70的上表面72上，則上下表面76和78，以及上下表面76和78之間通過罩殼42(或142)的光路與器件10的臨界面之間將有一已知關(guān)系。
在一種實(shí)施例中，環(huán)形槽54的截面呈V形或三角形，如圖1和圖5-圖7所示的那樣。環(huán)形槽54的一個(gè)槽壁56與罩殼42的上下表面76和78垂直，而上下表面76和78是互相平行的。環(huán)形槽54的另一槽壁58向罩殼42的周邊64和向罩殼42的下表面78傾斜且與槽壁56相截。罩殼42的上下表面76和78未經(jīng)涂敷，環(huán)形槽54的槽壁56和58上涂有反光涂層60，從而制成一環(huán)形反光系統(tǒng)62。此光學(xué)系統(tǒng)62劃定了罩殼42上、下表面76和78之間一個(gè)未經(jīng)涂敷的中央窗口80。窗口80應(yīng)能直接覆蓋器件10，特別是覆蓋DMD30有源區(qū)14的陣列13。
罩殼42下表面78的外周邊區(qū)域擱在密封70的上表面72上，就獲得了上述角度關(guān)系，窗口80就正中地覆蓋DMD30。后文將對罩殼42封裝到密封圈70上去的不同方法作簡要描述，采用這種方法，當(dāng)光線投射到DMD30的梁32上，并經(jīng)梁反射時(shí)，使有源區(qū)14特別是DMD30免受環(huán)境污染和其他污染。
在環(huán)形槽54的槽壁56和58上涂敷環(huán)形反射涂層60時(shí)可用無掩模工藝來實(shí)現(xiàn)。制作圖1和圖5-圖7的罩殼時(shí)，如圖3所示，總體結(jié)構(gòu)與罩殼42一致、并帶有環(huán)形槽54的玻璃體42＇和下表面78＇上用一種金屬反光材料(如銀或鋁)涂敷成涂層60＇。涂敷工藝可用濺射、蒸氣或等離子體淀積的方法或其他方便的辦法來實(shí)現(xiàn)，從而毫無區(qū)別地涂敷整個(gè)下表面78，包括環(huán)形槽54的槽壁56和58。這里，涂敷在圖3中用箭頭82表示。涂層42＇如圖4所示。
金屬涂層60＇淀積以后，平行于上表面76的下表面78上的涂層經(jīng)研磨并拋光，其目的有兩個(gè)。其一，從下表面78的上面一層平行部分上除去涂層60＇，僅僅留下環(huán)形槽54的槽壁56和58上的涂層60。涂層60＇的去除可以用常用方法來實(shí)現(xiàn)，見圖4中的箭頭84所示。從而露出具有銳利邊界的反光涂層60。其二，研磨和拋光還使得下表面具有所要求的光學(xué)平面(約為1個(gè)或1個(gè)以下干涉條紋)。涂層42＇的上表面76，如前所述，可以與下表面同時(shí)，或者在下表面之前或之后進(jìn)行研磨及拋光，從而完成罩殼42的制作。
參見圖1，該圖描繪了將罩殼42封裝到底座46上去，從而形成封殼44的第一種工藝方法。將一種最好是低漏氣的粘接劑90涂敷到密封環(huán)70的經(jīng)研磨和拋光的上表面72以及/或者罩殼42的經(jīng)研磨和拋光的下表面78的外周邊區(qū)域上。圖1中大大放大了界面72/78處粘接劑90的高度或者厚度。
本發(fā)明可以使罩殼42相對于密封圈70精確定位，從而確保表面72和78之間相互平行。這種平行關(guān)系進(jìn)一步確保槽壁56和58以及槽壁上的反光涂層60相對于有源區(qū)14，特別是相對于DMD30的反光梁32，具有所要求的角度關(guān)系。更具體地說，粘合劑90中可以含有精細(xì)玻璃或者塑料微粒。這些塑料微粒的直徑為2密耳±1.5微米。這種塑料微粒為公眾所知，并可從市場上買到。
含有塑料微?？墒沟谜謿?2與密封圈(其上下表面72和78上涂有帶塑料微粒的粘接劑90)可以擠壓一起，直至在上下表面72和78的界面上只留有一層塑料微粒。擠壓在一起只留下一層塑料微粒是因?yàn)椋?dāng)罩殼42和密封圈70擠壓在一起時(shí)，某些原先直接位于另一些塑料微粒之上或之下的塑料微?；蛞贿叺木壒?。因?yàn)檫@些塑料微粒具有一定的直徑，一旦只形成單塑料微粒層時(shí)，這一直徑就控制并確定了上下表面72和78之間的間距。此間距當(dāng)然也就是2密耳±1.5微米，此間距空隙間充滿有同樣厚度的粘接劑90。還有，界面72和78上的塑料微?？墒股舷卤砻?2和78大體上保持平行。
粘接劑90可處理或硬化，隨后器件10被密封以免受會對器件工作產(chǎn)生不利影響的污染。如果粘接劑90漏氣產(chǎn)生麻煩，在環(huán)形槽54中任一便利之處可以放些消氣劑(圖中在位置92處)，消氣劑被反射涂層60“隱藏”在槽壁56和58處。這樣，環(huán)形槽54就為消氣劑提供了一個(gè)在其他情況下不會有的、具有一密封容積的消氣劑貯槽。
罩殼42的上下表面76和78與器件10以及DMD30的反射梁32之間的已知角度關(guān)系確保光恰好透過罩殼42和它的窗口80入射到反射梁32上，當(dāng)對光調(diào)制時(shí)，再由反射梁通過罩殼42把反射光反射出來。槽壁56和58的角度取向，也即反射涂層60的角度取向的選擇使得入射到反射梁32上未經(jīng)調(diào)制的入射光從反射梁32上反射至涂層60上，再從涂層60上反射的反射光方向使得非調(diào)制光不會也不能到達(dá)顯示面上。這樣，反射涂層60的作用是阻止非調(diào)制光進(jìn)入此光學(xué)系統(tǒng)，正是通過此光學(xué)系統(tǒng)，DMD30將光線投射到顯示面上的。
繼續(xù)參見圖1，在把罩殼42封裝到底座46上去的第二種工藝方法中，標(biāo)號90表示位于界面72/78處的一種軟金屬，如銦或銦合金。圖1中同樣大大放大了軟金屬90的高度和厚度。一種合適的軟金屬在垂直于以及(或者)平行于界面72/78的方向上施壓時(shí)會充分冷變形，從而將罩殼42粘接到密封環(huán)70上。視軟金屬而定，可用一恰當(dāng)頻率在平行于界面方向施加一振動力。因?yàn)楫?dāng)對界面施加一剪切力時(shí)，軟金屬90不會阻止罩殼42和密封環(huán)70之間的相對運(yùn)動，所以可以把粘合劑94(如環(huán)氧樹脂粘合劑)的碎?；蚍蛛x小塊(dads)涂抹在交界面72/78的外面。因?yàn)檎澈蟿?4是涂抹在界面72/78外面的，所以即使是潛在的漏氣也是不成問題的。
第三種用于把罩殼42封裝到底座46上去的工藝方法包括使用一種預(yù)制燒結(jié)玻璃，圖1中也用標(biāo)號90表示，其高度或厚度也被放大了。在把預(yù)制燒結(jié)玻璃放在界面72/78上以后，就對預(yù)制燒結(jié)玻璃90加熱(最好用集中幅射能方法加熱)。對預(yù)制燒結(jié)玻璃90施加輻射能還最好通過罩殼42進(jìn)行，在圖1中用箭頭96表示。施加的輻射能把預(yù)制燒結(jié)玻璃90與界面72和78熔接在一起，從而把罩殼42與底座46密封在一起。
圖5描繪的是把罩殼42封裝到底座46上去的第四種工藝方法。這種工藝方法包括一開始對罩殼42的下表面78的外周邊區(qū)域，以及密封圈70的上表面72進(jìn)行拋光而成光學(xué)平面，其精度約為一個(gè)或一個(gè)以下干涉條紋。然后，用垂直于和/或平行于界面72/78的方向?qū)缑?2/78施加足夠大小的力，從而把界面72/78粘接在一起。與第二種工藝方法類似，粘接界面72/78也不能耐受施加在界面上的剪切力。因而相應(yīng)地也可以在界面72/78的外部涂抹小滴或小塊粘接劑94。
圖6表示把罩殼42封裝到底座46上去的第五種工藝方法。這種工藝方法使用一種放在界面72/78處的預(yù)制焊料100。放置前，分別在罩殼42的下表面78的外周邊處以及密封圈70的上表面處涂抹一種可濕焊的金屬涂層102和104。因?yàn)樽詈萌鐖D中用箭頭106所示的那樣通過罩殼42，用集中輻射能熔化預(yù)制焊料100，因而涂層102含有一最好呈環(huán)形的陡變面108，輻射能106通過這一陡變面將預(yù)制焊料100熔化。如果沒有這一陡變面108，涂層102會反射太多的輻射能106，從而不能有效地熔化預(yù)制焊料100。如前幾個(gè)附圖一樣，涂層102、104和厚度以及預(yù)制焊料100的厚度在圖6中也是被放大了的。
上述五種工藝方法可以被用來把罩殼42封裝到另一種上面不帶空腔48的平面底座146上去。調(diào)整窗口80處罩殼42的下表面78的高度，從而使得在器件10的上方留有足夠的空間。這一步可以通過研磨以及拋光窗口80處的下表面78，或者最好通過適當(dāng)調(diào)整密封圈70的厚度來實(shí)現(xiàn)。
上述五種工藝方法也可以用來將另一種平面罩殼142封裝到帶有空腔48的底座46上去。在這種情況下，環(huán)形反射系統(tǒng)162可在確定窗口180的下表面78上含有一環(huán)形反光涂層160。因?yàn)檫@里沒有環(huán)形槽54，所以如果需要使用消氣劑92的話，必須另外有個(gè)地方(圖中未畫)用以存放消氣劑92。將密封圈70的厚度調(diào)整至所需的間距和間隙。在使用上述五種工藝方法把平面罩殼142封裝到平面底座146上去時(shí)有必要采用類似的方法。
窗口80處罩殼42的下表面78的間距最好是這樣，在罩殼42(或142)上有電荷建立起來時(shí)，因電荷的建立對DMD反射梁32偏轉(zhuǎn)的影響應(yīng)為最小。如上所述，調(diào)整間距的一種方法可以是調(diào)整密封環(huán)70的厚度。圖7描繪的是一種用來大大防止在罩殼42上建立靜電荷的工藝方法。
明確地說，罩殼42的下表面78上的環(huán)形槽54中含有一臺面112，或位于一處或多處的其他平面構(gòu)件。臺面112最好位于槽54的每一角落。臺面112和罩殼42通常為矩形。每一臺面112的下表面116上覆蓋有一導(dǎo)電涂層114，涂層114可與涂層60相同，并可與涂層60同時(shí)淀積，并與涂層60保持電連通。因?yàn)槊恳慌_面112的下表面116是在罩殼42的下表面78的下面向下凹切而成的，所以在對下表面78進(jìn)行研磨和拋光時(shí)涂層114不會受到影響，并且涂層114與反光涂層60保持電連通。當(dāng)連線24鍵合在鍵合點(diǎn)16和導(dǎo)電面22之間時(shí)，連線環(huán)路118可與成形在導(dǎo)電面22之上的拋光導(dǎo)電層120導(dǎo)通，并與絕緣層122絕緣。連線環(huán)路118應(yīng)具有足夠的高度，從而當(dāng)罩殼42的下表面78擱在密封環(huán)70上時(shí)，連線環(huán)路118可彈性接觸每一臺面112上的導(dǎo)電涂層114。在這種情況下，涂層114以及反光涂層60是接地的。接地可大體上降低(如果不是消除的話)在罩殼42上靜電荷的建立。
圖10描繪的是另一種底座246，用前面描述的工藝方法可以把罩殼封裝到底座246上去。底座246可含有多個(gè)空腔248，并與器件210同形，從而可以容納多個(gè)器件210。罩殼42或142可以是平面形狀的，或是在每一覆蓋DMD230的區(qū)域處含有槽54，每一槽54的槽壁56和58上涂有反光層60。罩殼42或142分別覆蓋每個(gè)器件210，并封裝到底座246上，以及/或者在基座的外周邊處封裝到底座246上。在一種較佳實(shí)施例中，只有一個(gè)DMD230，而其他器件210與此DMD230關(guān)聯(lián)，則此DMD以及空腔248位于底座246的中間。金屬帶222從DMD230沿伸至其他器件210、兩個(gè)或多個(gè)器件210之間，以及從DMD230和其他器件210延伸至底座246的周邊。這些金屬帶222可以通過任一種合適的工藝〔如鎂離子(magion)法〕淀積制得。密封環(huán)70最好包圍所有的器件210，并與底座246以及下面的金屬帶熔合在一起。兩個(gè)金屬帶222之間的必要跨越電連接包括鍵合在相應(yīng)金屬帶222的連線200，以及與金屬帶222絕緣的交錯(cuò)跨越線，如圖中300所示。器件210習(xí)慣上可設(shè)計(jì)成便于器件210之間通過導(dǎo)電帶222的單層布線?？缭骄€300最好在整個(gè)單層布線無法實(shí)現(xiàn)時(shí)再使用。
在對本發(fā)明的幾個(gè)較佳實(shí)施例作了描述以后，本行業(yè)的技術(shù)人員會意識到，在不偏離后文權(quán)利要求書所涉及的本發(fā)明的情況下，可以對上述實(shí)施例作出種種變異和添加。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體器件的封殼，其特征在于所述器件包括一反光梁，反光梁可以在一個(gè)正常位置與另一個(gè)或多個(gè)其他位置之間運(yùn)動，正常位置下，入射到反光梁上的光被調(diào)制，在其他位置下，入射光不被調(diào)制，封殼包括一帶有一安裝面的陶瓷底座，安裝面用于支托器件；在底座上的第一層金屬圖形，包括從近底座的周邊沿伸至安裝面周邊的第一層金屬通路，該通路用于與所述被安裝器件的電連接；一總體上說由電絕緣耐熔材料制成的環(huán)形平面密封圈，密封圈覆蓋在底座以及底座周邊、安裝面之間的第一層金屬通路之上，安裝面的下表面與下面的底座以及第一層金屬通路相融合，安裝面的上表面經(jīng)研磨和拋光成光學(xué)平面，并與安裝面呈一選定的角度關(guān)系；一覆蓋在器件之上的透光玻璃罩殼，所述罩殼總體上與密封圈的外周邊吻合，罩殼的上表面和下表面經(jīng)研磨和拋光成光學(xué)平面，并相互之間呈一選定的角度關(guān)系，從而在罩殼下表面的外圍部分?jǐn)R在密封圈上時(shí)，上表面和下表面相對于安裝面呈一選定的角度關(guān)系；一涂敷在罩殼下表面上的環(huán)形反光涂層，所述反光涂層中央有一未經(jīng)涂敷的窗口，窗口與所述器件對準(zhǔn)；將罩殼下表面的外圍部分封裝到密封環(huán)上去的裝置。。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述罩殼和下表面上成形有一環(huán)形槽，環(huán)形槽總體上覆蓋住密封圈的內(nèi)周邊和安裝面空腔的周邊，環(huán)形槽槽壁上涂敷有反光涂層。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形槽的截面通常為三角形，其外槽壁通常垂直于罩殼的上下表面，其內(nèi)槽壁從外槽壁向罩殼的下表面傾斜。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置包含一位于密封圈和罩殼下表面的界面上的粘接劑。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述粘接劑是一種低漏氣粘接劑。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述的粘接劑含有位于界面處的、充滿所述界面寬度的單層微粒。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述微粒是塑料微粒或玻璃微粒。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括一種位于由底座、密封圈和罩殼所界定的容積內(nèi)的消氣劑，所述消氣劑用于防止因粘接劑漏氣而導(dǎo)致的對器件的不利影響。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述密封是在密封圈和罩殼的下表面界面上含有一種軟金屬。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述的軟金屬是從含有銦和銦合金的一組材料中選擇出來的。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述罩殼和密封圈通常是用施加垂直于界面的力，從而使軟金屬變形的方法密封在一起的。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述罩殼和密封圈通常是用施加平行于界面的力，從而使軟金屬冷變形的方法密封在一起的。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述罩殼和密封圈是用既施加垂直于界面的力、又施加平行于界面的力，從而使軟金屬冷變形的方法密封在一起的。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述平行于界面的力是振動力。
15.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置進(jìn)一步包括在界面的外周邊處放在罩殼和密封圈上的粘合材料，所述粘合材料防止因加在界面處的剪切力而產(chǎn)生的罩殼和密封圈的相對移動。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置包括密封圈和罩殼下表面經(jīng)研磨拋光成光學(xué)平面部分，從而施加的垂直于界面的力可將罩殼熔合到密封圈上。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述研磨拋光部分的光學(xué)平面約為1個(gè)或1個(gè)以下干涉條紋。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置，進(jìn)一步包括所述放在罩殼和密封圈上界面外周邊處的粘合材料，所述粘合材料防止因平行于界面所施加的剪切力而產(chǎn)生的罩殼和密封圈之間的相對移動。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置包括在密封圈表面上涂敷的可濕焊料涂層，一在罩殼下表面的外圍部分上涂敷的可濕焊料涂層。一將涂層密封在一起的焊料層。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，焊接層的制作方法是把預(yù)制焊料放到罩殼和密封圈的界面上，然后對預(yù)制焊料施加足夠的熱量使其熔化、焊料重新凝固從而密封界面。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述對預(yù)制焊料加熱是用集中輻射能的形式來實(shí)現(xiàn)的。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述輻射能是通過罩殼加到預(yù)制焊料上去的。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述涂敷在罩殼下表面，外圍部分的涂層可以反射輻射能，其中所述罩殼下表面外圍部分上的涂層，外圍部分的整個(gè)周界上的內(nèi)周邊和外周邊之間是不連續(xù)的，這種不連續(xù)性允許輻射能投射到預(yù)制焊料上并使之熔化。
24.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置在罩殼和密封圈的界面處含有一層燒結(jié)玻璃層。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述燒結(jié)玻璃層是用把預(yù)制燒結(jié)玻璃放在界面上，然后將預(yù)制燒結(jié)玻璃熔合到罩殼和密封圈上去的辦法制得的。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)制燒結(jié)玻璃的熔合是用對預(yù)制燒結(jié)玻璃施加集中輻射能的方法來實(shí)現(xiàn)的。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述輻射能是通過罩殼加到預(yù)制燒結(jié)玻璃上去的。
28.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)陶瓷底座未經(jīng)燒結(jié)時(shí)，把第一層金屬圖形淀積到底座上，隨后底座經(jīng)燒結(jié)使第一層金屬圖形熔合到底座上去。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述密封圈未經(jīng)燒結(jié)時(shí)，把所述密封圈放置在底座上，然后密封圈經(jīng)燒結(jié)，使密封圈熔合到底座和第一層金屬圖形上。
30.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在陶瓷底座經(jīng)燒結(jié)以后，把第一層金屬圖形淀積到底座上，然后第一層金屬圖形經(jīng)燒結(jié)使之熔合到底座上。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于，當(dāng)密封圈未經(jīng)燒結(jié)時(shí)，把密封圈擱置在底座上，然后燒結(jié)密封圈使之熔合到底座和第一層金屬圖形上。
32.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括第一層金屬圖形中的接地通路，所述接地通路與反光涂層電連通，當(dāng)罩殼擱在密封圈上時(shí)，接地通路與反光涂層為電連接的裝置。
33.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述電連接裝置包括一位于槽內(nèi)、且與反光涂層電連通的導(dǎo)電面，連接于接地通路、用來當(dāng)罩殼擱在密封圈上時(shí)彈性電吻合于所述表面的附屬裝置。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述接地通路與反光涂層之間的連接可有效地消除因罩殼上出現(xiàn)足夠多的靜電荷而對反射梁的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響。
35.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋在器件上的罩殼之間留有足夠的間距，從而消除因罩殼上的任何靜電荷而對反射梁的運(yùn)動產(chǎn)生的不利影響。
36.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，所述接地通路與反光涂層之間的連接可有效地消除因罩殼上出現(xiàn)足夠多的靜電荷而對反射梁的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響，所述連接和罩殼-器件間距可將罩殼上的靜電荷減低到最小，從而防止當(dāng)靜電荷出現(xiàn)時(shí)對反射梁的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不利影響。
37.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述底座具有一與器件同形、可容納器件的第一空腔。安裝面為空腔底面。
38.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置用作所述器件以及一個(gè)或多個(gè)與所述器件電關(guān)聯(lián)的芯片的封殼，所述封殼進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)底座上的第二空腔，每一第二空腔用來容納一個(gè)芯片，密封圈的大小足以包住所有的空腔，罩殼的大小足以覆蓋所有的空腔。
39.如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，所述第一空腔相對于所述第二腔來說，位于中央位置。
40.如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括所述第二層金屬路徑(ⅰ)從所述第一金屬通路沿伸至所述第二空腔，(ⅱ)沿伸在所述第二空腔之中，(ⅲ)從所述第二空腔沿伸至所述底座的周邊，所述密封圈熔合到底座以及沿伸至底座周邊底下的金屬通路上。
41.如權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，在所述金屬圖形熔合到底座上去之后，以及在把密封圈擱置到底座上去之前，所述第二層金屬通路是由對底座進(jìn)行選擇性金屬化的方法成形的。
42.如權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括所述第二層金屬通路之間電連接為跨越在金屬通路之上的跨越連接。
43.如權(quán)利要求42所述的裝置，其特征在于，所述電連接包含跨越選定金屬通路并連接到其他選定金屬通路上的絕緣跨越線。
全文摘要
一種包括一帶有用于支托半導(dǎo)體器件的陶瓷底座和一透光罩殼和半導(dǎo)體器件封殼。一上表面為光學(xué)平面的密封環(huán)熔合于底座和底座上的導(dǎo)電通路，并與安裝面成一選定角度關(guān)系；罩殼呈光學(xué)平面的上下表面與安裝面之間成一選定角度關(guān)系；罩殼下表面上涂敷有環(huán)形反光涂層，反光涂層的中央有一與半導(dǎo)體器件對準(zhǔn)的未經(jīng)涂敷的窗口。
文檔編號H01L23/02GK1099520SQ94102269
公開日1995年3月1日 申請日期1994年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月16日
發(fā)明者弗蘭克·波拉迪希, 約翰·T·麥金利 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司