[发明专利]玻璃管与MEMS芯片气密性烧结装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃管与MEMS芯片气密性烧结装置，适用于微机电系统(MEMS)制 造中的谐振型压力传感器的封装工艺以及集成电路制造领域。

背景技术

微机电系统(MEMS)是将微机械结构、传感器、执行器和控制处理电路集成在一起， 大大提高了稳定性和可靠性，是整机向小型化、轻量化发展所需的关键元件。MEMS的封装 与集成电路封装有着显著区别，其封装要求气密性封装、真空封装、能感应外界信息等等。

对于高精度谐振型压力传感器的封装工艺，目前常规的方法是：采用玻璃浆料做粘接剂， 用丝网模制作图形，将玻璃浆料涂在芯片上形成环形浆料环，先进行预烧结，挥发掉玻璃浆 料的水分和有机溶剂，再将芯片与芯片之间对位后，在真空下加热到400-500℃进行真空烧结。 此种方法中，其烧结用的玻璃浆料会挥发出水分和有机溶剂，释放在传感器局部真空微腔中， 使真空微腔的真空度得不到有效控制，严重影响真空微腔的真空度，其真空度在10-4Pa左右。

发明内容

为克服常规高精度谐振型压力传感器封装工艺中的真空微腔真空度不能有效控制的问 题，本发明提供一种玻璃管与MEMS芯片气密性烧结装置，提高真空微腔的真空度，实现真 空微腔真空度的有效控制，同时提高高精度谐振型压力传感器产品的合格率。

为实现上述目的，本发明解决上述技术问题所采取的技术方案在于：一种玻璃管与MEMS 芯片气密性烧结装置，包括有：

主体机座(1)、加热炉体(2)、升降调节件(22)、升降压力调节手柄(23)和抽气连接件 (15)，其中，加热炉体(2)和接线座(10)均固定在主体机座(1)上，隔热石棉板(3) 水平位于加热炉体(2)内底部，石英船(6)底部连接有石英玻璃导管(4)，石英玻璃导管 (4)位于隔热石棉板(3)上，石英船(6)放置于加热炉体(2)的中间，电炉丝(5)位于 石英玻璃导管(4)内，电炉丝(5)的两头通过绝缘陶瓷(11)与接线座(10)连接，高温 隔热石棉(12)填充石英船(6)四周，石墨板(7)位于石英船(6)内，双层陶瓷片(8) 水平放置在石墨板(6)上，石英环(9)位于双层陶瓷片(8)中间，高温隔热石棉(12)填 充加热炉体(2)内空隙，炉体盖板(13)加盖在加热炉体(2)上，主体机座(1)的立柱(14) 上连接有固定手柄(21)、升降调节件(22)和抽气连接件(15)，抽气连接件位于加热炉体(2) 的上部，抽气连接件(15)用卡环(20)O型密封圈(21)与截止阀(24)连接，在抽气连 接件(15)上装有硅橡胶O型密封圈(16)、不锈钢垫圈(17)和玻璃管连接螺母(18)，升 降压力调节手柄(23)和截止阀开关手柄(25)分别位于升降调节件(22)和截止阀(24) 上。

所述双层陶瓷片(8)的每层厚度为300～500微米，上层陶瓷片中部开有一个与芯片外部 大小一样的方孔，以定位芯片，下层陶瓷片是为避免石墨板(7)加热后在空气中氧化产生石 墨粉末。

在所述双层陶瓷片(8)中间有石英环(9)，石英环(9)的直径为50mm、高为20mm， 高温隔热石棉(12)填充于加热炉体(2)的内空隙，以固定石英船(6)以及石英环(9)， 炉体盖板(13)加盖于炉体上，盖板中间开一直径为50mm的圆孔。

所述石英船(6)的长宽高分别为100mm×100mm×10mm，在加热炉体(2)的中间， 石英船(6)下面烧有9根长100mm的石英玻璃导管(4)，电炉丝(5)穿入石英玻璃导管 (4)内，通过绝缘陶瓷(11)连接在接线座(10)上，石英船(6)内放入石墨板(7)，石 墨板(7)的厚度为9～11mm。

所述抽气连接件(15)和不锈钢垫圈(17)的内径均为2.5～3.2mm。

有益效果：

1)本发明的玻璃管与MEMS芯片气密性烧结装置中，采用两个MEMS芯片与玻璃管烧 结在一起，玻璃管与抽真空设备相连抽真空，让玻璃管与通过玻璃粉将两个MEMS芯片烧结 在一起，形成真空微腔。本发明的装置解决了传统装置中的玻璃浆料烧结产生的有机气体释 放于真空微腔中无法排除的问题，其真空度可达5×10^-6Pa，同时，使高精度谐振型压力传感 器产品的合格率从原来的30％提高到了70％。