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基于BCB键合的MEMS加速度计圆片级封装工艺

刘磊;展明浩;李苏苏;陈博

【摘要】对基于BCB的圆片级封装工艺进行了研究，该工艺代表了MEMS加速

度计传感器封装的发展趋势，是MEMS加速度计产业化的关键。选用3000系列

BCB材料进行MENS传感器的粘结键合工艺试验，解决了圆片级封装问题，在低

温250℃和适当压力辅助下≤2．5bar（1bar=100kPa）实现了加速度计的圆片级

封装，并对相关的旋涂、键合、气氛、压力等诸多工艺参数进行了优化。%The

wafer-leveladhesivebondingbasedonBCBisstudied.Itisthepackaging

trendfortheMEM5accelerometerandisessentialtotheindustrialization

oftheMEMSaccelerometer.AnovelMEMSwaferlevelpacka-gingmethod

isachievedbytheBCBbondingtechniquewiththeBCB3000asabonding

material.Thewaferlevelpackagingatlowtemperature（250℃）and

properpressure（≤2.5bar）isrealized.Therelatedprocessparameters

ofspincoating,bonding,atmosphere,andbondingpressureandetc.are

optimized.

【期刊名称】《电子科技》

【年(卷),期】2012(025)009

【总页数】4页(P9-12)

【关键词】MEMS加速度计;圆片级封装;苯并环丁烯（BCB）

【作者】刘磊;展明浩;李苏苏;陈博

【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009;中国兵器

工业集团214研究所工艺1部,安徽蚌埠233042;中国兵器工业集团214研究所工

艺1部,安徽蚌埠233042;中国兵器工业集团214研究所工艺1部,安徽蚌埠

233042

【正文语种】中文

【中图分类】TN305.94

圆片级封装是指以硅圆片为单位进行封装操作，即芯片封装之间的连接等所有封装

工序全部都以硅圆片为单位进行操作。近年来，圆片级封装已成为MEMS技术发

展和实用化的关键技术。由于MEMS器件具有感应外界信号的可动部件，以及长

时间接触工作环境中的灰尘、气流、水汽和机械杂质等物质的影响，所以MEMS

器件的封装很重要，而圆片级封装既能满足器件所要求的内部环境，又可以提高器

件的性能，同时可以对器件内部环境进行调整，减少器件尺寸和降低封装成本。

1BCB材料特点和键合机理

苯并环丁烯(Benzo－Cyclo－Butene，BCB)是一种目前较常用于圆片级键合的有

机粘结材料，其具有低的介电常数、优良的热学、化学和力学稳定性。用于圆片级

粘结时，优点如下［1］:良好的粘结性能;固化温度较低、无副产品、固化过程中

不需要催化剂，且收缩率可以忽略;固化以后BCB对于可见光透明，可用于光学器

件;固化的BCB能抵抗多种酸碱溶剂的侵蚀，可用于流体方面;封装过程中不影响器

件及电路的引线;吸水率低，有利于气密性封装;BCB可以进行光刻或刻蚀，可以进

行选择性粘结。

实际使用型号为3022－46的非光敏型BCB预聚体胶水，由美国DowChemical

公司生产。非光敏型BCB树脂为46%，经过高温固化后BCB会交联、聚合。进

行BCB圆片级键合时，需要用到增粘剂AP3000和清洗剂T1100。表1为3000

型系列BCB材料的机械、电、热特性参数［2］。

表13000型系列BCB材料的机械、电、热特性参数2.65at1～20GHz

DissipationFactor0.0008BreakdownVoltage5.3×106V/cm