銦互連機(jī)構(gòu)及其制備方法、焦平面裝置及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于焦平面器件封裝的銦互連機(jī)構(gòu)及其制備方法，還涉及一種焦平面裝置及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，焦平面器件被廣泛引用于各種光電器件的研發(fā)工作中，尤其是焦平面紅外探測(cè)器。紅外焦平面器件是紅外系統(tǒng)及熱成像器件的關(guān)鍵部件，是置于紅外光學(xué)系統(tǒng)焦平面上，可使整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)景物的每一個(gè)像元與一個(gè)敏感元相對(duì)應(yīng)的多元平面陣列紅外探測(cè)器件，在軍事領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，擁有巨大的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用前景。焦平面探測(cè)器的焦平面上排列著感光元件陣列，從無(wú)限遠(yuǎn)處發(fā)射的紅外線經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)成像在系統(tǒng)焦平面的這些感光元件上，探測(cè)器將接受到光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并進(jìn)行積分放大、采樣保持，通過(guò)輸出緩沖和多路傳輸系統(tǒng)，最終送達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)形成圖像。目前許多國(guó)家，尤其是美國(guó)等西方軍事發(fā)達(dá)國(guó)家，都花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行此方面的研究與開(kāi)發(fā)，并獲得了成功。
[0003]在制作制冷型焦平面器件的過(guò)程中，一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)焦平面器件與硅的讀出電路之間的互連。參閱附圖1，目前常用的方法是:首先直接在焦平面器件T-70和讀出電路T-60上分別制備銦凸點(diǎn)T-50，然后通過(guò)倒裝焊接實(shí)現(xiàn)焦平面器件T-70與讀出電路T-60的互連。這種互連要求制備的銦柱具有較高的高度均勻性，根據(jù)報(bào)道，通過(guò)蒸發(fā)剝離方式制備的銦柱高度均勻性要高于電鍍的方式，但是蒸發(fā)剝離方式對(duì)于制備小像素的銦柱，剝離成品率較低，為此想要做到更小像素，更高密度的焦平面銦柱互連，可采用電鍍的方式。同時(shí)，器件尤其是讀出電路的制備工藝復(fù)雜，成本極高，而常規(guī)工藝的銦柱制備是在完成焦平面器件和讀出電路工藝后來(lái)進(jìn)行，一旦銦柱制備失敗，焦平面器件和讀出電路都將報(bào)廢，增大了器件的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種銦互連機(jī)構(gòu)，用于焦平面器件的封裝，將焦平面器件與讀出電路分別與銦互連機(jī)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)焦平面器件與讀出電路的連接，提高了器件連接的良品率以及連接質(zhì)量，大大降低了器件的生產(chǎn)成本。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0006]一種銦互連機(jī)構(gòu)，用于焦平面器件的封裝，其包括一絕緣基板，所述絕緣基板上設(shè)置有通孔，所述通孔中填充有一銦柱，所述銦柱延伸出所述通孔的兩端，在所述銦柱的兩端分別形成焊球。
[0007]優(yōu)選地，所述絕緣基板的材料為高阻硅、Al2O3或A1N。
[0008]優(yōu)選地，所述通孔的壁上設(shè)置有一金屬層。
[0009]優(yōu)選地,所述金屬層包括粘附層和導(dǎo)電層,其材料為Ti/Au或Ni/Au。
[0010]優(yōu)選地，所述金屬層的厚度為200?300nm。
[0011]如上所述的銦互連機(jī)構(gòu)的制備方法，包括步驟:
[0012](I)、提供一絕緣基板并在所述絕緣基板上開(kāi)設(shè)多個(gè)盲孔；
[0013](2)、在所述盲孔的壁上制備金屬層；
[0014](3)、在所述盲孔中填充銦形成銦柱；
[0015](4)、減薄所述絕緣基板，使所述盲孔形成通孔，并使所述銦柱的兩端延伸出所述通孔的兩端；
[0016](5)、應(yīng)用回流工藝使所述銦柱的兩端分別形成焊球，獲得所述銦互連機(jī)構(gòu)。
[0017]優(yōu)選地，步驟(I)中采用刻蝕工藝在所述絕緣基板上開(kāi)設(shè)多個(gè)盲孔。
[0018]優(yōu)選地，步驟⑵中步驟⑵中采用濺射工藝制備所述金屬層；具體包括:首先采用濺射工藝在所述盲孔的壁上制備Ti或Ni粘附層，然后在所述粘附層上制備Au導(dǎo)電層。
[0019]優(yōu)選地，步驟(3)中采用電鍍工藝在所述盲孔中填充銦。
[0020]優(yōu)選地，步驟(4)具體包括:首先采用拋光工藝減薄所述絕緣基板，使所述盲孔形成通孔，露出所述銦柱的兩端；然后再采用刻蝕工藝進(jìn)一步減薄所述絕緣基板，使所述銦柱的兩端延伸出所述通孔的兩端。
[0021]本發(fā)明還提供了一種焦平面裝置，包括焦平面器件以及讀出電路，還包括如上所述的銦互連機(jī)構(gòu)；所述焦平面器件和讀出電路通過(guò)所述銦互連機(jī)構(gòu)連接。
[0022]本發(fā)明還提供了如上所述的焦平面裝置的封裝方法，采用如前所述的銦互連機(jī)構(gòu)，首先將焦平面器件連接到所述銦柱的一端的焊球，然后將讀出電路連接到所述銦柱的另一端的焊球，實(shí)現(xiàn)焦平面器件與讀出電路的連接。
[0023]優(yōu)選地，所述焦平面器件與所述銦互連機(jī)構(gòu)之間的空隙以及所述讀出電路與所述銦互連機(jī)構(gòu)之間的空隙分別采用底封膠填充。
[0024]有益效果:
[0025]本發(fā)明提供了一種銦互連機(jī)構(gòu)，將焦平面器件與讀出電路分別與銦互連機(jī)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)焦平面器件與讀出電路的連接，提高了器件連接的良品率以及連接質(zhì)量，大大降低了器件的生產(chǎn)成本；并且，該銦互連機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)便，適于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中焦平面器件與讀出電路之間的互連過(guò)程的示例性圖示。
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的銦互連機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的銦互連機(jī)構(gòu)的制備方法的示例性圖示。
[0029]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的焦平面裝置的封裝方法的示例性圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如前所述，為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種銦互連機(jī)構(gòu)，用于焦平面器件的封裝，其包括一絕緣基板，所述絕緣基板上設(shè)置有通孔，所述通孔中填充有一銦柱，所述銦柱延伸出所述通孔的兩端，在所述銦柱的兩端分別形成焊球。其中，所述絕緣基板的材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)當(dāng)盡可能與焦平面器件和封裝電路的接近，優(yōu)選為高阻硅、Al2O3或A1N。比較優(yōu)選地是，所述通孔的壁上還設(shè)置有一金屬層，所述金屬層主要是為了提高互連機(jī)構(gòu)的導(dǎo)電性能以及增強(qiáng)銦柱與基板的粘附性，因此，在比較優(yōu)選的方案中，所述金屬層包括粘附層和導(dǎo)電層，其材料為Ti/Au或Ni/Au。S卩，粘附層制備于通孔的壁上，材料為Ti或Ni ;導(dǎo)電層制備于粘附層上，材料為Au。金屬層的厚度并無(wú)特殊的要求，比較優(yōu)選地厚度范圍是200?300nm。
[0031]該銦互連機(jī)構(gòu)的制備方法，包括步驟:
[0032](I)、提供一絕緣基板并在所述絕緣基板上開(kāi)設(shè)多個(gè)盲孔；
[0033](2)、在所述盲孔的壁上制備金屬層；
[0034](3)、在所述盲孔中填充銦形成銦柱；
[0035](4)、減薄所述絕緣基板，使所述盲孔形成通孔，并使所述銦柱的兩端延伸出所述通孔的兩端；
[0036](5)、應(yīng)用回流工藝使所述銦柱的兩端分別形成焊球，獲得所述銦互連機(jī)構(gòu)。
[0037]本發(fā)明通過(guò)將焦平面器件與讀出電路分別與銦互連機(jī)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)焦平面器件與讀出電路的連接，提高了器件連接的良品率以及連接質(zhì)量，大大降低了器件的生產(chǎn)成本；并且，該銦互連機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)便，適于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0038]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將結(jié)合附圖用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]如圖2所示，本實(shí)施例提供的銦互連機(jī)構(gòu)3包括絕緣基板10，所述