Подложка ИС - Технология упаковки устройств MEMS IC

Устройства MEMS имеют небольшой размер и низкую стоимость и являются будущим направлением развития датчиков. С развитием технологии инкапсуляции MEMS IC инерционный датчик инкапсуляции MEMS IC и датчик угловой частоты средней частоты являются инерционными элементами с высоким разрешением и низкой стоимостью для измерения угла рыскания и угловой скорости вращения положения ракеты. В устройствах MEMS технология упаковки очень важна. Помимо интегрированной технологии, упаковка стала еще одним ядром долговечных инерциальных устройств MEMS. Чтобы повысить надежность устройств MEMS, мы обсудили и изучили технологию упаковки.

Обзор упаковки MEMS IC

MEMS, также известный как MEMS, является относительно независимой интеллектуальной системой с очень маленькими размерами, всего несколько миллиметров или даже меньше. Он состоит из трех основных компонентов: датчиков, исполнительных устройств и микроэнергии. Дизайн MEMS включает в себя множество дисциплин, включая физику, химию, материальную инженерию, электронику и ряд дисциплин. Системы MEMS применяются во многих областях, из которых автомобильная электроника, компьютеры, потребительская электроника и сетевая связь являются четырьмя наиболее распространенными областями. Процесс MEMS имеет много общего с традиционным процессом IC. MEMS ссылается на процессы IC, такие как фотолитография, осаждение пленки, легирование, травление, химическое механическое полирование и т. Д. Для технологий обработки миллиметрового или нанометрового уровня традиционный процесс IC не может быть реализован. Он должен полагаться на микрообработку для тонкой обработки. Реализация необходимых структур и функций. Технологии микрообработки включают микрообработку кремниевых тел и микрообработку кремниевых поверхностей. Технология обработки тела - это процесс резки кремниевой подложки вдоль толщины кремниевой подложки и является важным способом достижения трехмерной структуры. Микромеханическая обработка поверхности представляет собой процесс осаждения пленки, фотолитографии и травления. Перемещаемая структура достигается путем осаждения структурного слоя на жертвенном слое, а затем удаления жертвенного слоя для высвобождения структурного слоя.

Преимущества упаковки IC для устройств MEMS

MEMS - это чип, основанный на интегрированных функциях, размер, как правило, ниже миллиметра, производственный процесс более сложный, технические требования выше, система MEMS уже используется за рубежом, Китай начал поздно, инвестиции в MEMS постепенно увеличиваются, доля рынка продолжает расти. Создание и развитие микромеханических и электрических систем является результатом современных научных инноваций, а также эволюции и революции в технологии микропроизводства. MEMS наиболее широко используется в области датчиков. Продукты MEMS популярны из - за их небольшого размера, легкого веса и низкой стоимости, что приводит к быстрому росту спроса на небольшие объемы и высокопроизводительные продукты MEMS во всех областях. Большое количество продуктов MEMS было обнаружено в области потребительской электроники и медицины. MEMS имеет следующие пять характеристик:

2.1 Миниатюризация

Устройства MEMS, как правило, « маленькие», независимо от размера, веса или в потреблении энергии, стоимость относится к серии « микро», и эффективность работы высока, время отклика короткое.

2.2 Широкий спектр источников материала, отличная производительность

Сырьем для большинства интегральных схем и MEMS является кремний, который может быть извлечен из диоксида кремния, основного компонента песка, посредством химических реакций, и сырье повсюду. Кроме того, кремний такой же твердый, как железо, имеет низкую плотность, напоминает алюминий и обладает высокой теплопроводностью.

2.3 Массовое производство

Полный MEMS может быть изготовлен одновременно на одном кремниевом чипе, а массовое производство может повысить производительность и сэкономить много денег.

2.4 Интеграция

Системы, состоящие из различных датчиков или приводов с различными функциями, могут формировать массивы микроприводов и микродатчиков, а также комбинировать устройства с различными функциями для формирования сложных микросистем. Сочетание микроприводов, датчиков и микроэлектронных устройств создает MEMS с высокой надежностью и стабильностью.

2.5 Междисциплинарные

Знания MEMS Design являются обширными, междисциплинарные знания пересекаются. Технология MEMS становится чрезвычайно сложной и охватывает все аспекты знаний. Устройства MEMS опираются на многие достижения современной науки и техники.

Технология упаковки упаковочных устройств MEMS IC

3.1 Технология сварки против компиляции

Обратная сварка состоит в том, чтобы повернуть чип спереди вниз, а затем инкапсулировать его с помощью упаковочного фундамента. Преимущество заключается в том, что чип подключен непосредственно к базовой плате, поэтому он может быть перевернут непосредственно на PCB и может рисовать I / O из окружности кристалла. I / O извлекается непосредственно из окружения без необходимости соединения с интерфейсом, что значительно сокращает длину соединения, тем самым уменьшая задержку, увеличивая скорость работы и достигая конечной цели увеличения мощности. Очевидно, что для такого соединения можно максимально использовать пространство, не приводя к чрезмерному объему из - за слишком большого количества соединений, а наоборот, эффект перевёрнутого чипа почти такой же, как и оригинальный размер, что значительно повышает эффективность работы. Во всех технологиях установки поверхностей, перевернутый чип может достичь минимальной и тонкой упаковки, что значительно уменьшает размер устройства после всей упаковки. Поскольку выпуклые блоки могут заполнять все ядро, плотность межсоединений I / O также значительно увеличивается, что ускоряет эффективность ввода и вывода, а время передачи сигнала сокращается из - за сокращения соединения, что значительно улучшает электрические характеристики. Например, в случае микротелефонов необходимо сократить провода между усилителем и микрофоном, чтобы уменьшить помехи сигнала и индуктивность выводов. Для этого необходимо объединить микрочипы MEMS и схемы усилителя. Эта упаковка устройства требует использования технологии обратной сварки, которая уменьшает размер упаковки для поддержки многих других применений. После упаковки устройства MEMS микротелефон имеет характеристики низкого энергопотребления и высокой чувствительности, что значительно улучшает использование микрофона. По сравнению с традиционными микрофонами - резидентами цена намного дешевле.

3.2 Технология многочиповых компонентов

Компоненты с несколькими чипами - это упаковка системного уровня, прорыв в технологии электронного инкапсуляции. MCM - это упаковка, содержащая два или более чипов, соединенных базовой пластиной, которая вместе образует форму упаковки всей системы. Он также обеспечивает условия для взаимодействия сигналов, управления вводом / вывода, теплового контроля, механической поддержки и защиты окружающей среды для всех чипов в модуле.

3.3 Многочиповая упаковка IC

Многочиповая упаковка является еще одной тенденцией в области упаковки MEMS. Сжатие объема всего устройства, адаптация к миниатюризации, сокращение расстояния между сигналом и исполнительным устройством, уменьшение воздействия сигнала и внешних помех, размещение чипов MEMS и чипов обработки сигналов в одной оболочке. На основе керамической подложки датчики устанавливаются вместе с использованием технологии соединения проводов и инкапсулируются. Наконец, успешно завершена упаковка MEMS.

MCM предлагает уникальный и привлекательный способ интеграции и инкапсуляции устройств MEMS, поддерживающих мультичиповую функциональность на одной и той же базовой плате, без изменения технологии MEMS и производства схем и без ущерба для оптимизации производительности. Пакеты MEMS, основанные на технологии MCM, могут без проблем заменить традиционную монолитную структуру упаковки, а также значительно повысить производительность и надежность устройства. Например, датчики ускорения, производимые компанией с ограниченной ответственностью, упакованы в схемы управления и чипы MEMS, установленные на базовой плате. Использование этой технологии упаковки повышает надежность упаковки и плотность упаковки удобным способом, одновременно повышая эффективность производства и производительность партии. С точки зрения различных технических преимуществ, возможно завершить соединение между чипом MEMS и подложкой.

4. Заключение IC инкапсуляция

Разработка технологии инкапсуляции MEMS, изучение опыта инкапсуляции IC, снижение производственных затрат; На начальных этапах проектирования структуры чипа используется идея моделирования для моделирования упаковки и поиска подходящих материалов и процессов. С развитием технологии инкапсуляции MEMS технологический процесс будет только становиться все более сложным и разнообразным, ускоряя темпы исследований технологии инкапсуляции MEMS и предлагая высококачественные продукты.