气压调节组件及mems器件的封装结构
技术领域
1.本技术涉及半导体技术领域，特别是涉及一种气压调节组件及mems器件的封装结构。
背景技术：
2.mems(微电子机械系统)器件是一种将微电子技术、微机电系统技术和微纳米加工技术相结合的新型微型器件，具有体积小、重量轻、功耗低等特点，广泛应用于各种传感器、光学器件、生物传感器等领域。
3.相关技术中的mems器件，通常需要工作于真空环境下，为了提供合适的真空度和干燥度，mems器件往往封装于密闭的封装腔内，并且在封装腔内设置包括吸气剂的吸气结构，以对封装腔内产生的气体杂质进行吸收，保持封装腔内部的真空度，从而使封装腔内部的元件处于良好的工作环境中，以确保mems器件的性能和可靠性。
4.相关技术中的吸气结构通用性较差，无法用于不同类型或规格的mems器件。
技术实现要素：
5.基于此，提供一种气压调节组件及mems器件的封装结构，旨在改善吸气结构通用性较差的问题。
6.本技术第一方面的实施例提出了一种气压调节组件，所述气压调节组件包括：基板；多个吸气单元，设置于所述基板上，每个所述吸气单元包括多个吸气模块，所述吸气模块包括吸气剂和用于激活所述吸气剂的发热件；其中，位于同一所述吸气单元内的各所述吸气单元中具有相同的所述吸气剂，位于不同的所述吸气单元内的所述吸气模块中具有不同的所述吸气剂。
7.本技术实施例中的气压调节组件，其具有多个吸气单元，每个吸气单元又进一步包括多个吸气模块。位于同一吸气单元内的各吸气单元中具有相同的吸气剂，位于不同的吸气单元内的吸气模块中具有不同的吸气剂。通过启动不同吸气单元中的发热件工作，可以开启不同的吸气单元，从而激活不同的吸气剂，这使得本技术实施例中的气压调节组件可用于多种类型的mems器件。另外，通过控制吸气单元内的发热件的启动数量，可以控制该吸气单元内吸气模块的启动数量，从而对某一种吸气剂的激活的量进行控制，进而使得本技术实施例中的气压调节组件可用于不同规格的mems器件。由此可见，本技术实施例中的气压调节组件可用于不同类型的mems器件，也可用于不同规格的mems器件，因此，具有良好的通用性。
8.在本技术的一些实施例中，多个所述吸气单元沿第一方向排布，每个所述吸气单元中的多个所述吸气模块沿第二方向排布，以使所述气压调节组件中的全部所述吸气模块沿所述第一方向排布成行，且沿所述第二方向排布成列，其中，所述第一方向和所述第二方向相交。
9.在本技术的一些实施例中，在同一所述吸气单元内，各所述吸气模块的发热件之
间串联；所述吸气单元还包括一个第一电极和多个第二电极，其中，所述多个第二电极与所述吸气单元内的所述多个吸气模块一一对应设置；通过将所述第一电极和相应的所述第二电极通电，能够控制通电的所述发热件的数量。
10.在本技术的一些实施例中，每个所述第一电极为一个第一接电端子；沿所述第一方向处于同一行的各所述吸气模块的发热件所对应的第二电极共同连接一个第二接电端子。
11.在本技术的一些实施例中，所述基板形成有多个凹槽，所述凹槽和所述吸气模块对应设置，所述吸气模块设置于对应的所述凹槽的上方。
12.在本技术的一些实施例中，所述吸气模块还包括第一绝缘薄膜和第二绝缘薄膜，所述第一绝缘薄膜与所述基板连接且悬空设置于所述凹槽的开口处，所述发热件设置于所述第一绝缘薄膜背离所述基板的一侧，所述第二绝缘薄膜设置于所述发热件背离所述第一绝缘薄膜的一侧，且覆盖所述发热件；所述吸气剂设置于所述第二绝缘薄膜背离所述发热件的一侧。
13.在本技术的一些实施例中，所述第一绝缘薄膜的各个边缘均与所述基板连接。
14.在本技术的一些实施例中，所述第一绝缘薄膜具有承载部和至少两个连接部，所述连接部与所述承载部为一体式设置且位于所述承载部的周围；所述发热件设于所述承载部上，所述连接部与所述基板连接。
15.在本技术的一些实施例中，所述第二绝缘薄膜的导热率大于所述第一绝缘薄膜的导热率。
16.在本技术的一些实施例中，所述第二绝缘薄膜在所述基板上的正投影位于所述第一绝缘薄膜在所述基板上的正投影之内，所述吸气剂在所述基板上的正投影位于所述第二绝缘薄膜在所述基板上的正投影之内。
17.本技术第二方面的实施例提出了一种mems器件的封装结构，所述封装结构包括：封装壳体，所述封装壳体的内部形成有封装腔；mems器件，设置于所述封装腔内；以及气压调节组件，设置于所述封装腔内，所述气压调节组件为上述任一实施例中的气压调节组件。
18.本技术实施例中的mems器件的封装结构，其中的气压调节组件具有多个吸气单元，每个吸气单元又进一步包括多个吸气模块。位于同一吸气单元内的各吸气单元中具有相同的吸气剂，位于不同的吸气单元内的吸气模块中具有不同的吸气剂。通过启动不同吸气单元中的发热件工作，可以开启不同的吸气单元，从而激活不同的吸气剂，这使得本技术实施例中的气压调节组件可用于多种类型的mems器件。另外，通过控制吸气单元内的发热件的启动数量，可以控制该吸气单元内吸气模块的启动数量，从而对某一种吸气剂的激活的量进行控制，进而使得本技术实施例中的气压调节组件可用于不同规格的mems器件。由此可见，本技术实施例中的气压调节组件可用于不同类型的mems器件，也可用于不同规格的mems器件，因此，具有良好的通用性。
附图说明
19.图1为本技术一实施例中的气压调节组件的结构示意图；
20.图2为本技术一实施例中的气压调节组件的截面示意图；
21.图3为本技术一实施例中的吸气模块的结构示意图(省略了第二绝缘薄膜和吸气
剂)；
22.图4为本技术另一实施例中的吸气模块的结构示意图(省略了第二绝缘薄膜和吸气剂)；
23.图5为本技术另一实施例中的吸气模块的结构示意图(省略了第二绝缘薄膜和吸气剂)；
24.图6为本技术另一实施例中的吸气模块的结构示意图(省略了第二绝缘薄膜和吸气剂)；
25.图7为本技术一实施例中的封装结构的结构示意图。
26.附图标记：
27.1、封装结构；
28.10、气压调节组件；20、mems器件；30、封装壳体；
29.100、基板；110、凹槽；
30.200、吸气单元；210、吸气模块；211、吸气剂；212、发热件；213、第一绝缘薄膜；2131、承载部；2132、连接部；214、第二绝缘薄膜；
31.220、第一电极；230、第二电极；
32.300、第一接电端子；
33.400、第二接电端子。
具体实施方式
34.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
40.相关技术中的mems器件，通常需要工作于真空环境下，为了提供合适的真空度和干燥度，mems器件往往封装于密闭的封装腔内，并且在封装腔内设置包括吸气剂的吸气结构，以对封装腔内产生的气体杂质进行吸收，保持封装腔内部的真空度，从而使封装腔内部的元件处于良好的工作环境中，以确保mems器件的性能和可靠性。
41.相关技术中，针对不同类型的mems器件，吸气结构主要吸收的气体的类型是不同的，故而所使用的吸气剂也是不同的。针对不同规格的mems器件，吸气剂的量是不同的，以便于根据mems器件的规格适应性地调整吸气结构的吸气量。鉴于上述情况，往往需要根据mems器件的类型和规格，分别设计出相应的吸气结构。也就是说，相关技术中的吸气结构通用性较差，无法用于不同类型或规格的mems器件。
42.针对上述问题，本技术第一方面的实施例提出了一种气压调节组件，旨在改善吸气结构通用性较差的问题。
43.如图1、图2所示，本技术第一方面实施例中的气压调节组件10，包括基板100和多个吸气单元200，吸气单元200设置于基板100上，每个吸气单元200包括多个吸气模块210，吸气模块210包括吸气剂211和用于激活吸气剂211的发热件212。其中，位于同一吸气单元200内的各吸气单元200中具有相同的吸气剂211，位于不同的吸气单元200内的吸气模块210中具有不同的吸气剂211。
44.具体地，基板100可以是半导体制作中常用的晶圆，例如硅晶圆、锗晶圆、锗硅晶圆等，也可以是石英、蓝宝石、玻璃等。当基板100采用晶圆时，晶圆的表面可以设置有半导体器件、mems器件20所需的各种构造。
45.发热件212为能够发出热量的部件，例如，发热件212可以是电热丝、磁加热线圈等，也可以是其他任一种能够发热的元器件。通过发热件212对吸气剂211进行加热，可以激活吸气剂211，吸气剂211在激活状态下能够吸收吸气，在未激活状态下则不会吸收吸气。
46.吸气剂211用于吸收气体，吸气剂211通常由碱金属、碱土金属和过渡金属及其氧化物组成，根据调整吸气剂211的成分，其可以吸收h2、o2、co、co2、h2o和n2等常见气体中的一种或几种。
47.下面举例对吸气剂211进行说明：
48.h2吸气剂：其成分为锆、铁、铝，或锆与钒、铁、铬、钨、铌、镍和锰的合金，其中，锆的成分占比较多；
49.o2吸气剂：其成分为碱金属、碱土金属或其他金属，例如铁、锡和铜、低氧化态的金属氧化物，例如锰和铜的氧化物；
50.co吸气剂，其成分为铁和铝，其中，铝的占比较多；
51.co2吸气剂，其成分为钡和铝及其氢氧化物，其中，铝元素占比较多；
52.h2o吸气剂，其成分为二氧化硅、氧化铝、碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物；
53.n2吸气剂，其成分为钒、铝、钛，其中，钛的占比较高。
54.可以理解的是，不同的吸气剂211所主要针对的气体类型有所不同，但并不排除该吸气剂211对其他气体类型有吸收能力。例如，h2吸气剂主要用于吸收h2，但其也可以具有吸收co的能力，只是其对h2的吸收效果最好，吸收效率最高。
55.本技术实施例中的气压调节组件10，其具有多个吸气单元200，每个吸气单元200又进一步包括多个吸气模块210。位于同一吸气单元200内的各吸气单元200中具有相同的吸气剂211，位于不同的吸气单元200内的吸气模块210中具有不同的吸气剂211。通过启动不同吸气单元200中的发热件212工作，可以开启不同的吸气单元200，从而激活不同的吸气剂211，这使得本技术实施例中的气压调节组件10可用于多种类型的mems器件20。另外，通过控制吸气单元200内的发热件212的启动数量，可以控制该吸气单元200内吸气模块210的启动数量，从而对某一种吸气剂211的激活的量进行控制，进而使得本技术实施例中的气压调节组件10可用于不同规格的mems器件20。
56.由此可见，本技术实施例中的气压调节组件10可用于不同类型的mems器件20，也可用于不同规格的mems器件20，因此，具有良好的通用性。
57.在一些实施例中，多个吸气单元200沿第一方向排布，每个吸气单元200中的多个吸气模块210沿第二方向排布，以使气压调节组件10中的全部吸气模块210沿第一方向排布成行，且沿第二方向排布成列，其中，第一方向和第二方向相交。
58.如此设置，使得气压调节组件10中的各吸气模块210之间排布较为紧凑，从而有利于提高空间利用率。
59.在一个优选的实施方式中，第一方向和第二方向垂直，由此，使得全部吸气模块210分布于基板100上的矩形区域内，基于此，可以将基板100的形状设置成规则的矩形，从而使气压调节组件10设置在mems器件20的封装结构1内以后，不易与封装结构1中的其他器件发生干涉。
60.在一些实施例中，在同一吸气单元200内，各吸气模块210的发热件212之间串联。吸气单元200还包括一个第一电极220和多个第二电极230，其中，多个第二电极230与吸气单元200内的多个吸气模块210一一对应设置。通过将第一电极220和相应的第二电极230通电，能够控制通电的发热件212的数量。如此设置，使得气压调节组件10可以选择性地激活任一种吸气剂211的量，以使气压调节组件10可用于不同规格的mems器件20。
61.进一步地，每个第一电极220为一个第一接电端子300，沿第一方向处于同一行的各吸气模块210的发热件212所对应的第二电极230共同连接一个第二接电端子400。如此设置，通过使不同的第一接电端子300、第二接电端子400通电，可以选择被启动的吸气模块210。
62.以一个具有6*6吸气模块210的气压调节组件10为例：
63.如图1、图2所示，在该气压调节组件10中，第一列为主要用于吸收h2的吸气单元200，该吸气单元200包括六个采用h2吸气剂的吸气模块210(可记为h2模块)；第二列为主要用于吸收o2的吸气单元200，该吸气单元200包括六个采用o2吸气剂的吸气模块210(可记为o2模块)；第三列为主要用于吸收co的吸气单元200，该吸气单元200包括六个采用co吸气剂
的吸气模块210(可记为co模块)；第四列为主要用于吸收co2的吸气单元200，该吸气单元200包括六个采用co2吸气剂的吸气模块210(可记为co2模块)；第五列为主要用于吸收h2o的吸气单元200，该吸气单元200包括六个采用h2o吸气剂的吸气模块210(可记为h2o模块)；第六列为主要用于吸收n2的吸气单元200，该吸气单元200包括六个采用n2吸气剂的吸气模块210(可记为n2模块)。
64.调控方式一：用于调控吸收不同的气体
65.例如，通过使第一个吸气单元200中的第一接电端子300、以及位于第六行的吸气模块210所对应的第二接电端子400通电，可以使h2吸气剂被激活。通过使第二个吸气单元200中的第一接电端子300、第三个吸气单元200中的第一接电端子300、以及位于第六行的吸气模块210所对应的第二接电端子400通电，可以使o2吸气剂和co吸气剂被同时激活。通过使第四个吸气单元200中的第一接电端子300、第五吸气单元200中的第一接电端子300、第六吸气单元200中的第一接电端子300、以及位于第六行的吸气模块210所对应的第二接电端子400通电，可以使co2吸气剂、h2o吸气剂和n2吸气剂被同时激活。可以理解的是，激活方式不限于上述三种，可以选择性地激活任意一种或多种吸气剂211。
66.调控方式二：用于调控某种气体的吸收速度和吸收量
67.本实施例主要关注某种吸气剂211的吸气数量，通过调整某种吸气剂211的吸气模块210的数量来控制其吸收速度和吸收量。针对co模块为例：通过使第三个吸气单元200中的第一电极220、以及处于第一行第三列的吸气模块210所对应的第二电极230通电，可以使一个co模块中的co吸气剂被独立激活。通过使第三个吸气单元200中的第一电极220、以及处于第三行第三列的吸气模块210所对应的第二电极230通电，可以使三个co模块中的co吸气剂被同步激活。通过使第三个吸气单元200中的第一电极220、以及处于第五行第三列的吸气模块210所对应的第二电极230通电，可以使五个co模块中的co吸气剂被同步激活。可以理解的是，激活方式不限于上述三种，可以选择性地激活任意一种吸气剂211的数量。
68.在一些实施例中，基板100形成有多个凹槽110，凹槽110和吸气模块210对应设置，吸气模块210设置于对应的凹槽110的上方。因凹槽110的存在，可以减小吸气模块210与基板100的接触面积，从而使发热件212产生的热量仅有少部分传递至基板100，这样有利于减少热量损失，以及有利于提高激活吸气剂211时的加热效率。
69.在一些实施例中，吸气模块210还包括第一绝缘薄膜213和第二绝缘薄膜214，第一绝缘薄膜213与基板100连接且悬空设置于凹槽110的开口处，发热件212设置于第一绝缘薄膜213背离基板100的一侧，第二绝缘薄膜214设置于发热件212背离第一绝缘薄膜213的一侧，且覆盖发热件212，吸气剂211设置于第二绝缘薄膜214背离发热件212的一侧。
70.第一绝缘薄膜213用于使基板100和发热件212之间保持绝缘，此外，第一绝缘薄膜213还用于为发热件212、第二绝缘薄膜214以及吸气剂211提供支撑力，使发热件212、第二绝缘薄膜214以及吸气剂211等悬空设置于凹槽110的上方。第二绝缘薄膜214用于使发热件212和吸气剂211之间保持绝缘。
71.在其中的一个实施方式中，如图3所示，第一绝缘薄膜213的各个边缘均与基板100连接，从而使发热件212、第二绝缘薄膜214以及吸气剂211等悬空设置于凹槽110的上方。
72.在另外的一个实施方式中，如图4、图5和图6所示，第一绝缘薄膜213具有承载部2131和至少两个连接部2132，连接部2132与承载部2131为一体式设置且位于承载部2131的
周围，发热件212设于承载部2131上，连接部2132与基板100连接。在该实施例中，第一绝缘薄膜213的承载部2131周围设置有连接部2132，第一绝缘薄膜213通过位于承载部2131周围的连接部2132与基板100连接，连接部2132的作用类似于悬臂梁，当连接部2132的数量为两个时(请参考图4)，第一绝缘薄膜213为双梁结构，当连接部2132的数量为四个时(请参考图5)，第一绝缘薄膜213为四梁结构。这种设置悬臂梁的方式，有利于进一步减小第一绝缘薄膜213与基板100的接触面积，从而有利于进一步减小因发热件212的热量传递至基板100而导致的热量损失，进而有利于进一步提高激活吸气剂211时的加热效率。此外，这种设置悬臂梁的方式，使得第一绝缘薄膜213不会完全覆盖凹槽110，也有利于避免第一绝缘薄膜213发生涨破的问题。
73.在一些实施例中，第二绝缘薄膜214的导热率大于第一绝缘薄膜213的导热率。第一绝缘薄膜213选用导热率较低的材料，有利于减少由发热件212传递至基板100的热量，从而有利于减少热量损失。第二绝缘薄膜214选用导热率较高的材料，有利于使发热件212产生的热量更为集中地传递至吸气剂211，从而进一步提高激活吸气剂211时的加热效率。
74.在一些实施例中，第二绝缘薄膜214在基板100上的正投影位于第一绝缘薄膜213在基板100上的正投影之内，吸气剂211在基板100上的正投影位于第二绝缘薄膜214在基板100上的正投影之内。
75.在该实施例中，第二绝缘薄膜214在基板100上的正投影位于第一绝缘薄膜213在基板100上的正投影之内，，吸气剂211在基板100上的正投影位于第二绝缘薄膜214在基板100上的正投影之内，由此，通过第二绝缘薄膜214能够将吸气剂211与发热件212完全隔开，从而保证将发热件212和吸气剂211之间处于完全绝缘的状态，另外，也使得第二绝缘薄膜214不必设置得过大，从而有利于节约材料，降低成本。
76.如图7所示，本技术第二方面的实施例提出了一种mems器件20的封装结构1，封装结构1包括封装壳体30、mems器件20以及气压调节组件10。封装壳体30的内部形成有封装腔，mems器件20设置于封装腔内，气压调节组件10设置于封装腔内，气压调节组件10为上述任一实施例中的气压调节组件10。
77.本技术实施例中的mems器件20的封装结构1，其中的气压调节组件10具有多个吸气单元200，每个吸气单元200又进一步包括多个吸气模块210。位于同一吸气单元200内的各吸气单元200中具有相同的吸气剂211，位于不同的吸气单元200内的吸气模块210中具有不同的吸气剂211。通过启动不同吸气单元200中的发热件212工作，可以开启不同的吸气单元200，从而激活不同的吸气剂211，这使得本技术实施例中的气压调节组件10可用于多种类型的mems器件20。另外，通过控制吸气单元200内的发热件212的启动数量，可以控制该吸气单元200内吸气模块210的启动数量，从而对某一种吸气剂211的激活的量进行控制，进而使得本技术实施例中的气压调节组件10可用于不同规格的mems器件20。由此可见，本技术实施例中的气压调节组件10可用于不同类型的mems器件20，也可用于不同规格的mems器件20，因此，具有良好的通用性。
78.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
79.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。