题目:IC封装对未来MEMS封装的影响
日期:2018年01月15日
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作者:无忧论文网
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论文编号:lw200612121341354169
论文字数:1772
所属栏目:电子信息类论文
论文地区:
论文语种:中文
论文用途:职称论文 Thesis for Title
IC封装对未来MEMS封装的影响
内部铅焊接:在MEMS封装中的内部铅焊接通常采用比较常见的模焊接和引线焊接。在IC封装中,FC(倒装焊)由于其可用机械装置实现以不完成提取和填装焊料而显得比较具有优势。另外,只有一种连接材料(PbSn)能用于此种方法。然而,在MEMS封装中,特别存在光学器件的情况下,助焊剂是个问题。残留的助焊剂会破坏光学器件的性能并且影响节点的可靠性。所以希望在MEMS封装中应用AuSn和AuIn来解决这些问题。在微系统中,同样以陶瓷和硅作为整合的基板。对小型焊模(〈25平方毫米〉或者处在硅基板上的硅芯片的情况来说,用来确保可靠性的填充这一步骤并不是必不可少的了。不过对于某些钝化芯片的情况来说还是有用的。下面我们来看一下在MEMS封装中FC技术有哪些优点:
·溅射技术的应用使得在不增加额外费用的前提下,可以在芯片的顶部实现一些特殊的MEMS结构;
·溅射技术可以应用于密封环、远距离元件、流控连接、热溅射、RF双元件、被动组件、天线等之中;
·如果应用多重光敏电阻和分块技术,我们就可以用溅射在微机械中实现复杂结构;
·FC技术可以提供高精度的侧面自调整(见图5);
·在分块操作中精确的高度控制可以实现z轴上的高度调整;
·溅射焊料中AuSn的应用可以形成液体薄层同时补偿非平面和z轴控制中连接硬核;
·通过控制溅射中金的硬度,可以控制溅射成型的形状;
·通过液体和高温下熔解的焊料的联合作用,可以实现连接;
·可以实现无铅;
园片封装:IC园片封装将会在未来实现系统级封装。在园片顶部机接点可以再连线,通过FC技术或者薄膜(超薄芯片)技术集中IC芯片(硅、GaAs)、被动组件,沉积钝化高分子盈利补偿层以及焊球在园片上的应用来实现小系统(芯片上的系统,简称SOC或者封装系统,简称SOP)。园片的测试(园片的燃烧将在下文讨论)和制造都目前已经展开。锯解之后园片就可以出售了。在MEMS封装中(压力传感器、速度计)也有相似的过程。IC和MEMS封装中应用WLP(园片封装)技术目的就是减小系统。在微系统中这些园片被称作“移动的网络”、“一个芯片的收音机”“智慧标记”、“电子谷粒”甚至“智慧灰尘”。
微电子机械系统模块封装
从经济角度考虑,凡是使用数量比较多的微系统都可以采用这种方式。封装的任务是用大规模的设备和模块制作成芯片可以用到如机械工业这种领域用到的特殊的微系统中。
从CSP、立体集成以及微系统中不同物理参数连接的需要这些想法出发,我们设想有一种全新的富有建设性和技术的方法,微电子机械系统模块(MOMEMS),这项技术可以最大程度上降低成本。MOMEMS同传统的微机械系统不同之处在于它运用了标准化了的界面。从使用者的角度来看,这种标准化的界面就像MOMEMS同宏观世界的联系纽带(如工机械工业中的插入元件)。
该系统的设计依靠一系列不同的制造技术——微系统技术和机密工程。更进一步,它还要假设微系统还可以在空间上紧缩,如要求在三维范围内有可操作性。该设计的第三个创新性的特点,也就是该方法的名称,微电子机械系统模块封装,可以实现一些附加功能,这就意味着他可以实现高密度的集成。展望电子封装,可以说已经建立了一个元件封装的新领域——由顶至底的封装。
MOMEMS封装也同样包含着封装的所有要素——相容性、功能性以及可靠性。下面的图片更详细的展示了界面和总线系统。
图6是界面的一个总览。功能更多的界面是由使用者的要求和应用的领域,如微机械系统、微流体系统、微光学系统及微电子系统共同决定的。第二项因素包含在界面的建设和技术实现中。这是相容性、功能性以及可靠性的共同要求。界面的描述由MOMEMS总线系统补足,如图5所示。总线以用于传送信号、媒体、力和动力的特殊定义的信号提供了足够的界面数据,同时,图7致力于描述封装和低温共烧陶瓷技术的步骤。当然,为了降低成本,高分子封装也已经得到了发展。在PCB上的三维封装可以在SMD生产线上由标准的提取-定位机器完成。
图9给出了已经存在并且应用了模块微系统技术的产品和原型的总览。
结论:
MEMS封装成本高,并且产品只能应用于特殊领域。用于IC封装的单芯片封装只能用于元片封装。在IC封装中有一个明显的趋势。CSP可由元片封装来制作。未来的微电子系统将是在基芯片上进行多元件组装。包括三维立体集成的封装技术系统将被采用。由CSP堆叠实现的三维集成将对低成本的小容量的微机械系统的实现又很大作用。