一种以SU-8胶为回流焊阻焊层的MEMS元件低温封装方法

技术领域

本发明涉及一种以SU-8胶为回流焊阻焊层的微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)元件低温封装方法，特别涉及一种以SU-8胶为回流焊阻焊层的丝状、带状MEMS元件低温封装方法，属于微制造加工领域。

背景技术

由于电子产品PCB板不断小型化的需要，出现了片状元件，传统的焊接方法已不能适应需要。起先，只在混合集成电路板组装中采用了回流焊工艺，组装焊接的元件多数为片状电容、片状电感，贴装型晶体管及二极管等。随着表面贴装技术(SMT)整个技术发展日趋完善，多种贴片元件(SMC)和贴装器件(SMD)的出现，作为贴装技术一部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，其应用日趋广泛，几乎在所有电子产品领域都已得到应用。

在一些场合中，比如丝状、带状元件和电路的焊接，传统的焊接方式会使焊接处焊锡不均匀，且焊接区域难以控制在较小区域内，影响导电性、美观等，且不能进行批量焊接，以SU-8胶作为阻焊层的回流焊方法，可以很好地解决焊接处焊锡不均的问题，保证焊锡只存在于焊点处，避免了滑丝等问题的出现。由于SU-8光刻胶的玻璃化温度约为210℃，故使用熔点为138℃的锡铋合金，在150℃的环境中进行回流焊。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的焊接方式会使焊接处焊锡不均匀，且焊接区域难以控制在较小区域内的问题，提供了一种以SU-8胶为回流焊阻焊层的MEMS元件低温封装方法。

为实现上述的目的，本发明拟采用以下技术方案：

一种以SU-8胶为回流焊阻焊层的MEMS元件低温封装方法，具体步骤如下：

(1)采用磁控溅射的方法在玻璃晶圆片背面溅射厚的Cr金属作为对准标记的材料，溅射工艺条件：本底真空1.00E-6torr，溅射功率1000W，Ar压力5mtorr；

(2)在玻璃晶圆片背面旋涂1μm厚的AZP4620光刻胶，光刻胶烘干温度98℃，时间3min，用于Cr膜腐蚀时掩模材料；

(3)对玻璃晶圆片背面进行腐蚀光刻后曝露出的Cr膜，未腐蚀部分为套刻对准标记，具体工艺如下：Cr膜腐蚀采用硝酸铈铵溶液，其配比为：硝酸铈铵:水＝2:5(质量比)，时间20s；

(4)使用丙酮溶液去除玻璃晶圆片背面的光刻胶；

(5)在玻璃晶圆片正面采用磁控溅射的方法溅射种子层作为电铸时种子层，溅射工艺条件：本底真空1.00E-6torr，Cr溅射功率1000W，Ar压力5mtorr，Cu溅射功率2000W，Ar压力8mtorr；

(6)旋涂5μm厚AZP4620光刻胶，光刻胶烘干温度98℃，时间3min；

(7)曝光，利用玻璃晶圆片背面对准标记进行对准紫外光刻，硬接触，光强7.7mw/cm²，时间170s，显影3min；

(8)电镀Cu生成焊接圆盘；

(9)去胶，去种子层；

(10)将丝状、带状元件固定在玻璃晶圆片正面，元件管脚位于焊接圆盘处；

(11)涂SU-8胶、曝光，露出焊接圆盘；

(12)采用丝网印刷技术在步骤(11)的曝光处填入锡膏(锡铋合金)；

(13)放入回流焊炉，加热锡膏(锡铋合金)使其熔化；

(14)等待锡膏(锡铋合金)冷却凝固后便将元件管脚覆盖在内，完成封装。

有益效果

1、本发明以SU-8胶作为回流焊阻焊层，将焊接区域精确限制在小范围内，解决了丝状、带状元件封装过程中焊点不均匀、阻抗一致性差的问题。

2、本发明使用熔点138℃的锡铋合金锡膏，实现了丝状、带状元件的低温封装。

附图说明

图1为实施例中步骤5在玻璃晶圆片上溅射Cr/Cu种子层；

图2为实施例中步骤6涂抹AZP4620光刻胶；

图3为实施例中步骤7曝光、显影；

图4为实施例中步骤8电镀Cu生成焊接圆盘；

图5为实施例中步骤9去光刻胶、去种子层；

图6为实施例中步骤10固定丝状元件；

图7为实施例中步骤11涂覆SU-8负胶，并曝光、显影；

图8为实施例中步骤12使用丝网印刷技术在曝光处涂抹锡铋合金；

图9为实施例中步骤13、14将玻璃晶圆片放入回流焊炉，150℃加热熔化，冷却；

图10为实施例的非晶丝焊接模型图；

图11为实施例的非晶丝GMI磁传感器实物图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1：

一种以SU-8胶为回流焊阻焊层的非晶丝低温封装方法，具体步骤如下：

(1)采用磁控溅射的方法在玻璃晶圆片背面溅射厚的Cr金属作为对准标记的材料，溅射工艺条件：本底真空1.00E-6torr，溅射功率1000W，Ar压力5mtorr；

(2)在玻璃晶圆片背面旋涂1μm厚的AZ3100光刻胶，光刻胶烘干温度98℃，时间3min，用于Cr膜腐蚀时掩模材料；

(3)对玻璃晶圆片背面进行腐蚀光刻后曝露出的Cr膜，未腐蚀部分为套刻对准标记，具体工艺如下：Cr膜腐蚀采用硝酸铈铵溶液，其配比为：硝酸铈铵:水＝2:5(质量比)，时间20s；

(4)使用丙酮溶液去除玻璃晶圆片背面的光刻胶；

(5)在玻璃晶圆片正面采用磁控溅射的方法溅射种子层作为电铸时种子层，溅射工艺条件：本底真空1.00E-6torr，Cr溅射功率1000W，Ar压力5mtorr，Cu溅射功率2000W，Ar压力8mtorr，如图1所示；

(6)旋涂5μm厚AZP4620光刻胶，光刻胶烘干温度98℃，时间3min，如图2所示；

(7)曝光，利用玻璃晶圆片背面对准标记进行对准紫外光刻，硬接触，光强7.7mw/cm²，时间170s，显影3min，如图3所示；

(8)电镀Cu生成焊接圆盘，如图4所示；

(9)去胶，去种子层，如图5所示；

(10)将非晶丝固定在玻璃晶圆片正面，非晶丝管脚位于焊接圆盘处，如图6所示；

(11)涂SU-8胶、曝光，露出焊接圆盘，如图7所示；

(12)在步骤(11)的曝光处填入锡膏(锡铋合金)，如图8所示；

(13)放入回流焊炉，加热锡膏(锡铋合金)使其熔化；

(14)等待锡膏(锡铋合金)冷却凝固后便将非晶丝管脚覆盖在内，完成封装，如图9所示。

其中，1为SU-8胶，2为提取信号用的漆包线，3为非晶丝，4为锡铋合金，5为添加激励信号与提取响应信号用的铜引脚，6为玻璃晶圆片。

制作完成的非晶丝磁传感器实物图如图11所示，使用万用表对样品阻抗进行测试，测试结果如下表所示。

测试数据中，最小值为20.0，最大值为20.5，误差在1以内，方差为0.029。测试结果表明，样本具有良好的阻抗一致性。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。