占用空间减小的用于光学MEMS镜的3D圆顶晶片级封装的制作方法

背景技术：

1、现今，新的微机电系统(mems)技术对其封装提出了全新的要求。特别地，对于诸如在激光束扫描应用中使用的mems微镜或光学气体传感器(例如，微机电系统(moems))的光学应用，需要用于使光测量信号到相应mems设备的光学通路，例如，以透明玻璃的形式。由于诸如透射和反射的参数对于光学应用的封装质量是重要参数，因此通常需要生成三维封装几何图形。如果透明覆盖玻璃被设计为例如平面平行，则主光束的反射在光学mems结构(即，mems微镜或微扫描仪)的视场中，在该视场中它比被扫描的信号更亮。结果为投影图像场中的亮点。另一方面，如果覆盖玻璃被设计成与用于设备的信号通路成精确指定的角度，则可以最小化或完全避免投影图像场中的可能损失、反射干扰或信号噪声。

2、如今，光学部件的封装实现基本上是在混合结构中进行的，该混合结构不仅非常复杂和成本密集，而且对气密性和再现性提出了很高的要求。此外，三维封装结构的处理和构造很困难。

3、封装或顶盖玻璃可以设计成半球形，以最小化损耗、反射干扰或信号噪声。也就是说，半球的曲率半径也可以防止入射信号被反射到微扫描仪的投影场中。这种解决方案的缺点是，mems的最小部件尺寸受到玻璃的必要半球(泡状物)的限制，因为位于半球下方的镜面必须始终精确地以半球的顶点(球体直径的一半)为中心。换言之，这些类型的封装相对较大。

4、因此，可能需要一种用于mems扫描仪的改进的晶片级封装，其具有3d圆顶形透明盖和减少的占用空间。

技术实现思路

1、一个或多个实施例提供了一种微机电系统(mems)镜封装组件，该mems镜封装组件包括：mems晶片，包括定子部分和转子部分，该定子部分被旋转地固定，该转子部分包括被配置为围绕至少一个轴线旋转的mems镜，其中mems镜自定子部分悬置在后腔之上，mems晶片包括正面和背面，其中mems晶片限定后腔的第一部分；间隔晶片，包括正面和背面，其中间隔晶片的背面被接合到mems晶片的正面，其中间隔晶片限定被布置在mems镜之上的前腔的第一部分；透明覆盖晶片，包括正面和背面，其中透明覆盖晶片的背面被接合到间隔晶片的正面，其中透明覆盖晶片包括被布置在mems镜之上并且限定前腔的第二部分的透明圆顶结构。mems镜的中心基本上布置在透明圆顶结构的顶点处。

2、一个或多个实施例提供了一种制造mems镜封装组件的方法，该制造方法包括：在间隔晶片中构造前腔的第一部分，其中前腔的第一部分通过从间隔晶片的正面部分地朝向间隔晶片的背面延伸而垂直地延伸到间隔晶片中；将透明覆盖晶片气密地接合到间隔晶片的正面，其中透明覆盖晶片包括基本上平坦的正面和背面，其中透明覆盖晶片的背面封闭前腔的第一部分；用过压对前腔的第一部分加压；将透明覆盖晶片至少加热到透明覆盖晶片的转变温度，在转变温度下，透明覆盖晶片转变为粘流态或高弹态，其中将透明覆盖晶片加热到透明覆盖晶片的软化点，并且过压导致透明覆盖晶片的被布置在前腔的第一部分之上的部分膨胀成泡状物，从而形成限定前腔的第二部分的透明圆顶结构；以及将间隔晶片的背面气密地接合到mems晶片的正面，其中mems晶片包括定子部分和转子部分，该定子部分被旋转地固定，该转子部分包括被配置为围绕至少一个轴线旋转的mems镜，其中mems镜自定子部分悬置在后腔之上，其中mems晶片限定后腔的第一部分，其中mems镜的中心基本上被布置在透明圆顶结构的顶点处。

技术特征：

1.一种微机电系统mems镜封装组件，包括：

2.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，还包括：

3.根据权利要求2所述的mems镜封装组件，其中所述封闭体积是气密密封体积。

4.根据权利要求2所述的mems镜封装组件，其中所述封闭体积具有真空压力或低压。

5.根据权利要求2所述的mems镜封装组件，其中所述间隔晶片的所述背面被气密地接合到所述mems晶片的所述正面，所述透明覆盖晶片的所述背面被气密地接合到所述间隔晶片的所述正面，并且所述腔晶片被气密地接合到所述mems晶片的所述背面。

6.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，其中所述间隔晶片的所述背面被气密地接合到所述mems晶片的所述正面，并且所述透明覆盖晶片的所述背面被气密地接合到所述间隔晶片的所述正面。

7.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，其中所述mems镜是所述mems晶片的一体式整体构件的一部分。

8.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，其中：

9.根据权利要求8所述的mems镜封装组件，其中所述前腔的所述第一部分包括被垂直地形成在所述间隔晶片的所述突起与所述致动结构之间的凹部，其中所述突起通过所述凹部与所述mems晶片垂直地分离。

10.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，其中由所述间隔晶片限定的所述前腔的所述第一部分的宽度等于由所述透明覆盖晶片限定的所述前腔的所述第二部分的宽度。

11.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，其中由所述间隔晶片限定的所述前腔的所述第一部分的宽度小于由所述透明覆盖晶片限定的所述前腔的所述第二部分的宽度。

12.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，还包括：

13.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，其中：

14.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，还包括：

15.根据权利要求1所述的mems镜封装组件，还包括：

16.一种制造微机电系统mems镜封装组件的方法，所述制造方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中在将所述透明覆盖晶片至少加热到所述透明覆盖晶片的所述转变温度时，前腔的所述第一部分内的封闭气体由于所述过压而等温膨胀以增大所述前腔的所述第二部分的体积，直到所述前腔内部的压力对应于外部压力为止。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述封闭体积是气密密封体积。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

21.根据权利要求16所述的方法，其中：

22.根据权利要求16所述的方法，还包括：

23.根据权利要求16所述的方法，其中：

24.根据权利要求16所述的方法，其中将所述透明覆盖晶片至少加热到所述透明覆盖晶片的所述转变温度包括将所述透明覆盖晶片至少加热到所述透明覆盖晶片的软化点，在所述软化点处，所述透明覆盖晶片表现得像牛顿液体。

25.根据权利要求16所述的方法，还包括：

26.根据权利要求16所述的方法，还包括：

技术总结本公开的实施例涉及占用空间减小的用于光学MEMS镜的3D圆顶晶片级封装。一种微机电系统(MEMS)镜封装组件，包括MEMS晶片，包括定子部分和转子部分，转子部分包括被配置为围绕轴线旋转的MEMS镜，其中MEMS镜悬置在后腔之上，其中MEMS晶片限定后腔的第一部分；间隔晶片，其中间隔晶片的背面被接合到MEMS晶片的正面，其中间隔晶片限定被布置在MEMS镜之上的前腔的第一部分；透明覆盖晶片，其中透明覆盖晶片的背面被接合到间隔晶片的正面，其中透明覆盖晶片包括被布置在MEMS镜之上并且限定前腔的第二部分的透明圆顶结构。MEMS镜的中心基本上被布置在透明圆顶结构的顶点处。技术研发人员：A·布罗克迈尔,U·巴尔特,K·索思查格受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15