[发明专利]填塞孔的方法和填塞的孔

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造用于孔和腔室的塞子的技术。

背景技术

对于在生命科学装置、液体状态可提高感知性能的高灵敏度传感器和MEMS透镜中应用的MEMS，已经在微型品制造阶段的液体集成是其具有的一个新特征。具体实例包括预填装了药物或蛋白溶液的基于MEMS的药物递送系统，灵敏度水平能够达到ppb范围的使用液体电解质的基于液体的电化学传感器，和小型化的光学透镜。与MEMS中的液体集成相关的困难通常与液体集成时处理过程中缩减的温度预算有关。这对于比如生命科学应用中的敏感或生物材料，可以低至37℃。在传统的晶片级集成程序中，晶片接合工艺的过程中，液体被气密性地堵在腔室内部。这迫使腔室的形成和密封(即晶片接合)使用室温工艺，特别是粘结晶片接合。

以前使用通过金环压印(gold ring embossing)进行的晶片级室温气密性液体密封法，其中将位于一个晶片上的较小金环压向并部分地嵌入位于另一个晶片上的较大金环里。还公开了使用冷焊来重叠具有负坡度的侧壁角的金密封环的方法。这两种方法在晶片接合过程中将液体密封在腔室内，并且在之后需要另外的机械稳定。这是使用聚合物底部填充来实施的。这些方法的优点是它们会比单纯的粘接晶片接合法的气密性更好，因为其用金属密封取代了聚合物密封。潜在的局限性在于需要使用一种连续方法用移液管将所述液体移入每个腔室。近期报道了一种使用浸在待集成的液体中的晶片进行的腔室形成和腔室密封的方法。然而对于某些应用领域，这种方法与连续移液法相比是不合适的。这些应用领域可以为集成可能污染或改变与其接触的表面的溶液、例如表面污染蛋白的情况，或者为来自“浸入接合”过程本身的液体存在受到污染的风险的情况。所述移液方法还具有能够集成两种液体的优点，这对于前述透镜是必需的。

因此，在MEMS(微电子机械系统)装置的封装过程中需要提供气密性的封装体，以保护其结构远离严酷的外部环境和/或确保封装内特定的大气条件或温度敏感液体，以确保装置的性能。

为达到这个目的广泛地采用了晶片级接合技术。常规技术比如熔融接合、压力接合、阳极接合或共晶接合均需要高温、高压、高电压或特殊的表面条件。这些技术存在与许多MEMS装置的工艺不相容性，并且与标准微电子制造工艺不相容。根据现有技术的MEMS装置和/或微型电子电路的气密性密封需要很高的制造成本。

已经投入了大量努力来开发与标准微电子工艺相兼容的接合技术。较新的技术比如局部加热接合，需要复杂的结构和制造步骤。用焊剂接合法密封腔室会影响腔室内部的气压。使用低温粘接接合技术不能得到气密性填塞的腔室。

因此，需要一种通过在晶片或芯片水平上密封腔室的孔来气密性地填塞腔室的技术，以封住在低温下填充在所述腔室内的气体、真空或液体。

发明内容

本发明目的在于消除现有技术的至少一部分缺点，并提供和改善用于至少部分地将塞子插入孔中的方法，以及填塞的孔。

本发明的第一方面提供了一种用于至少部分地将塞子插入孔中的方法，所述方法包括如下步骤：a)提供具有至少一个孔的至少一个基体，其中所述至少一个孔的最大尺寸为1μm到300μm，b)提供材料块，其中所述材料块的尺寸大于所述至少一个孔，c)用工具将所述材料块压向所述孔，以形成塞子，其中所述材料块的至少一部分被压入所述孔，d)从所述材料块移去所述工具。

本发明的第二方面提供了一种通过提供材料块制造的填塞的孔，其中所述材料块的尺寸大于所述至少一个孔，其中将所述材料块用工具压向所述孔，以便使所述材料的至少一部分位于所述孔中形成塞子，其中所述孔的最大尺寸为1μm到300μm。

本发明的其他方面和实施方式限定在所附的权利要求书中，其通过全文引用合并在此。

实施方式的一个优点是可以将工业上可获得的引线接合技术用于填塞不同的腔室。现有的引线接合技术使得该方法快速而廉价。

附图说明

现在以实施例的方式，参考附图对本发明进行描述，其中：

图1a-v示出了填塞的孔的各种实施方式。

图2示出了为了评价填塞使用光学轮廓测量仪进行的随时间的变化膜的曲度的测定。装置4具有大约6*10^-8mbarL/s的微弱泄漏。填塞的腔室的曲度变化与大气压力的变化相符。填塞的腔室的泄漏率低于检测极限，在所述条件下检测极限为每个填塞口6*10^-12mbarL/s。