【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐海水腐蚀传感器，具体涉及一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的制造和封装方法。
技术介绍
1、随着海洋技术的进一步探索发展，人们对于高耐久性、高可靠性的海洋基础设施和部件的需求迅速增加。然而目前存在的问题在于：(1)传统的mems传感器不可避免的需要金属作为引线和电极。然而金属与半导体之间的粘附性较差，容易剥落；(2)金属电极和引线长期暴露于恶劣的海洋环境中，容易被腐蚀，从而使得电气断路；(3)金属外壳长期处于紫外线辐射、富含氯化物的含盐环境中，由于频繁的干湿循环，高湿、低温以及海水的存在，会加速材料的降解和破坏；(4)传统金属键合由于在超声键合过程中产生磨损，并且金属化形成微孔，在海洋腐蚀环境中，金可以通过微孔形成金硅共晶，从而造成失效。
2、目前常用的封装方式有引线键合封装方法，埋层引线封装方法和无引线封装方法。其中金属引线键合结构简单，操作方便，但在腐蚀环境中使用时，引线与传感器的焊盘、引线与导线之间的键合点容易在长期腐蚀环境中剥落，从而失效。而埋层引线键合法，则是通过玻璃浆料和导电银膏对金丝引线的两个楔形键合焊点进行包封，即芯片的电极焊盘和芯体的引脚端子，最后对整个封装体进行一体化烧结，其优点在于引线的两个楔形键合点处不容易脱落，但是长而细的引线在海洋腐蚀环境中容易断裂，从而造成失效，同时传感器芯片的引线焊盘暴露于环境中，金属与半导体之间的粘附性较差，在腐蚀溶液中容易剥落。针对引线剥落问题，kulite半导体公司(kurtz ad.improved ruggedized soitransducer
3、针对现有的耐海水腐蚀传感器的金属引线和半导体之间的粘附性较差，容易剥落，金属外壳长期暴露于恶劣的海洋环境和紫外线中，容易被腐蚀和破坏，从而导致电气断路的技术问题，急需找到一种新的封装成功率高，封装结构可靠，操作简单，耐久性高，可靠性高的耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的制造和封装方法。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的制造和封装方法，以解决现有的耐海水腐蚀传感器的金属引线和半导体之间的粘附性较差，容易剥落，金属外壳长期暴露于恶劣的海洋环境和紫外线中，容易被腐蚀和破坏，从而导致电气断路的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，包括以下步骤：
4、1)加工玻璃连接罩
5、在玻璃圆柱状基体的上端面加工出与传感器芯片尺寸和形状相匹配的芯片定位槽，在玻璃圆柱状基体中心位置处加工出电气连接通孔，在芯片定位槽上加工出与芯片电极个数相同的玻璃封装槽槽底腔道；
6、2)加工传感器封装壳体
7、在金属圆柱状基体的上端面加工出与步骤1)中玻璃连接罩尺寸和形状相匹配的圆形正面定位槽，并且在金属圆柱状基体中心位置处加工出芯片底端腔道，在圆形正面定位槽上加工出与玻璃封装槽槽底腔道相对应的封装壳体中的圆形通孔；
8、3)将传感器芯片与步骤1)得到的玻璃连接罩进行硅玻键合，得到硅玻键合后的传感器芯片；
9、4)将硅玻键合后的传感器芯片粘贴至步骤2)得到的传感器封装壳体的表面，再将玻璃绝缘子安装在封装壳体中的圆形通孔中，玻璃绝缘子中间穿入金属引脚，在玻璃连接罩的通孔处填入导电浆料，将金属引脚上端插入玻璃封装槽槽底腔道；
10、5)密封固接玻璃连接罩外侧；
11、6)将硅玻键合后的传感器芯片固定在传感器封装壳体上表面；将金属引脚固定在玻璃连接罩的玻璃封装槽槽底腔道处，完成耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装；
12、传感器芯片上的金属电极为类石墨非晶碳薄膜材料。
13、优选地，步骤1)中，电气连接通孔中心线与传感器电极的中心线重合，使得电气连接通孔完全覆盖传感器电极区域；参照传感器芯片正面电路结构，在芯片定位槽上加工出与芯片电极个数相同的玻璃封装槽槽底腔道，完成玻璃连接罩的加工。
14、优选地，步骤2)中，芯片底端腔道与电气连接通孔同轴，芯片底端腔道直径大于电气连接通孔，封装壳体中的圆形通孔直径大于并且完全覆盖玻璃封装槽槽底腔道，且与玻璃绝缘子直径相同。
15、优选地，步骤3)中，将玻璃连接罩与传感器芯片进行硅玻键合时，在光镜下检查电气连接通孔是否完全覆盖传感器芯片背面的金属电极区域，并且使玻璃封装槽槽底腔道中心点与传感器芯片背腔中心点重合。
16、优选地，步骤4)中，粘结传感器芯片和玻璃绝缘子时，将硅玻键合后的传感器芯片胶粘贴至传感器封装壳体的表面，将玻璃绝缘子安装在传感器封装壳体的封装壳体中的圆形通孔中，玻璃绝缘子中间穿入金属引脚，玻璃绝缘子、金属引脚和传感器封装壳体采用钎焊烧结，形成玻璃熔封；修剪金属引脚上端，使金属引脚上端露出传感器封装壳体的长度等于玻璃连接罩的厚度；利用直写式导电银浆在玻璃连接罩的通孔处填入导电浆料，将金属引脚上端插入玻璃连接罩的玻璃封装槽槽底腔道处，使金属引脚上端与传感器的背面电极相齐平，导电银浆的注入量以其能够充分接触金属引脚和玻璃封装槽槽底腔道为准。
17、优选地，步骤5)中，密封固接玻璃连接罩外侧时，采用耐腐蚀绝缘胶进行密封固接，使硅玻键合后的传感器芯片与传感器封装壳体形成物理接触，完成固接玻璃连接罩外侧的密封固接。
18、优选地，步骤6)中，经高温固化将硅玻键合后的传感器芯片固定在传感器封装壳体上表面；经高温固化将金属引脚固定在玻璃连接罩的玻璃封装槽槽底腔道处，形成物理连接和电气连接；使金属引脚经传感器背面电极、传感器电极通道与传感器正面电极相连，形成电连接。
19、本专利技术还公开了一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的制造方法，包括以下步骤：
20、1)在硅基底上表面的焊盘区域进行深硅刻蚀，形成焊盘通孔，作为第一过程晶片；
21、2)在第一过程晶片上表面以及焊盘通孔的侧壁沉积二氧化硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤1)中，所述电气连接通孔(2-2)中心线与传感器电极的中心线重合，使得电气连接通孔(2-2)完全覆盖传感器电极区域；参照传感器芯片(5)正面电路结构，在芯片定位槽(2-3)上加工出与芯片电极个数相同的玻璃封装槽槽底腔道(2-1)，完成玻璃连接罩(2)的加工。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤2)中，所述芯片底端腔道(1-2)与电气连接通孔(2-2)同轴，芯片底端腔道(1-2)直径大于电气连接通孔(2-2)，所述封装壳体中的圆形通孔(1-1)直径大于并且完全覆盖玻璃封装槽槽底腔道(2-1)，且与玻璃绝缘子(3)直径相同。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤3)中，将玻璃连接罩(2)与传感器芯片(5)进行硅玻键合时，在光镜下检查电气连接通孔(2-2)是否完全覆盖传感器芯片(5)背面的金属电极
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤4)中，所述玻璃绝缘子(3)、金属引脚(4)和传感器封装壳体(1)采用钎焊烧结，形成玻璃熔封；修剪金属引脚(4)上端，使金属引脚(4)上端露出传感器封装壳体(1)的长度等于玻璃连接罩(2)的厚度；利用直写式导电银浆在玻璃连接罩(2)的通孔处填入导电浆料，将金属引脚(4)上端插入玻璃连接罩(2)的玻璃封装槽槽底腔道(2-1)处，使金属引脚(4)上端与传感器的背面电极相齐平，导电银浆的注入量以其能够充分接触金属引脚(4)和玻璃封装槽槽底腔道(2-1)为准。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤5)中，密封固接玻璃连接罩(2)外侧时，采用耐腐蚀绝缘胶进行密封固接，使硅玻键合后的传感器芯片(5)与传感器封装壳体(1)形成物理接触，完成固接玻璃连接罩(2)外侧的密封固接。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤6)中，经高温固化将硅玻键合后的传感器芯片(5)固定在传感器封装壳体(1)上表面；经高温固化将金属引脚(4)固定在玻璃连接罩(2)的玻璃封装槽槽底腔道(2-1)处，形成物理连接和电气连接；使金属引脚(4)经传感器背面电极、传感器电极通道与传感器正面电极相连，形成电连接。
8.一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的制造方法，其特征在于，步骤1)中，所述深硅刻蚀方式为：通过深反应离子刻蚀工艺、ICP干法刻蚀工艺或激光打孔工艺进行深硅刻蚀，深硅刻蚀深度为300～500μm，焊盘通孔(16)直径为10～1000μm；
10.根据权利要求9所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的制造方法，其特征在于，步骤6)中，所述直流磁控溅射类金刚石非晶碳膜的制备流程为：
...【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤1)中，所述电气连接通孔(2-2)中心线与传感器电极的中心线重合，使得电气连接通孔(2-2)完全覆盖传感器电极区域；参照传感器芯片(5)正面电路结构，在芯片定位槽(2-3)上加工出与芯片电极个数相同的玻璃封装槽槽底腔道(2-1)，完成玻璃连接罩(2)的加工。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤2)中，所述芯片底端腔道(1-2)与电气连接通孔(2-2)同轴，芯片底端腔道(1-2)直径大于电气连接通孔(2-2)，所述封装壳体中的圆形通孔(1-1)直径大于并且完全覆盖玻璃封装槽槽底腔道(2-1)，且与玻璃绝缘子(3)直径相同。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤3)中，将玻璃连接罩(2)与传感器芯片(5)进行硅玻键合时，在光镜下检查电气连接通孔(2-2)是否完全覆盖传感器芯片(5)背面的金属电极区域，并且使玻璃封装槽槽底腔道(2-1)中心点与传感器芯片(5)背腔中心点重合。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀无引线非晶碳传感器芯片的封装方法，其特征在于，步骤4)中，所述玻璃绝缘子(3)、金属引脚(4)和传感器封装壳体(1)采用钎焊烧结，形成玻璃熔封；修剪金属引脚(4)上端，使金属引脚(4)上端露出传感器封装壳体(1)的长度等于玻璃连接罩(2)的厚度；利用直写式导电银浆在玻璃...
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