IC-Substrat - MEMS Device Packaging Technology-IC Packaging

MEMS-Gerät ist klein in der Größe und niedrig in den Kosten, die die Entwicklungsrichtung der zukünftigen Sensoren ist. Mit dem Fortschritt der MEMS-IC-Verpackungstechnologie sind Trägheits-MEMS-IC-Verpackungssensor und mittlerer Winkelfrequenzsensor Trägheitskomponenten mit hoher Auflösung und niedrigen Kosten, die verwendet werden, um den Gierwinkel und die Rotationsrollrate der Raketenanlage zu messen. In MEMS-Geräten ist die Verpackungstechnologie sehr wichtig. Neben der Integrationstechnologie ist die Verpackung zu einem weiteren Kern der langlebigen inertialen MEMS-Geräte geworden. Wir diskutieren und studieren die Verpackungstechnologie, um die Zuverlässigkeit von MEMS-Geräten zu verbessern.

1. Zusammenfassung der MEMS IC Verpackung

MEMS, auch MEMS genannt, ist ein relativ unabhängiges intelligentes System mit einer sehr kleinen Größe, nur wenige Millimeter oder sogar kleiner. Es besteht aus drei Hauptteilen: Sensoren, Aktoren und Mikroenergie. MEMS-Design umfasst viele Disziplinen, einschließlich Physik, Chemie, Materialtechnik, Elektrotechnik und eine Reihe von Disziplinen. MEMS-System wird in vielen Bereichen angewendet, unter denen Automobilelektronik, Computer, Unterhaltungselektronik und Netzwerkkommunikation die häufigsten vier Bereiche sind. MEMS-Prozess hat viele Ähnlichkeiten mit dem traditionellen IC-Prozess. MEMS verwendet IC-Verfahren als Referenz, wie Lithographie, Filmabscheidung, Dotierung, Ätzen, chemisches mechanisches Polieren usw. Für Millimeter- oder Nanometer-Ebene Verarbeitungstechnologie kann traditioneller IC-Prozess nicht realisiert werden. Es muss auf Mikrobearbeitung angewiesen sein, um Feinbearbeitung durchzuführen. Um die gewünschte Struktur und Funktion zu erreichen. Die Mikrobearbeitungstechnologie umfasst die Mikrobearbeitungstechnologie für Massen- und Oberflächenbearbeitung von Silizium. Die Bulk-Bearbeitungstechnologie ist ein Verfahren zum Ätzen von Siliziumsubstrat entlang der Dicke des Siliziumsubstrats, das eine wichtige Methode ist, um dreidimensionale Struktur zu realisieren. Oberflächenmikrobearbeitung ist ein Prozess der Dünnschichtabscheidung, Lithographie und Ätzung. Durch Ablagen der Strukturschicht auf der Opferschicht und dann Entfernen der Opferschicht, um die Strukturschicht freizugeben, wird die bewegliche Struktur realisiert.

2. Vorteile der MEMS Gerät IC Verpackung

MEMS basiert auf der Integration von Funktionen auf dem Chip, die Größe ist im Allgemeinen unter Millimeter, der Produktionsprozess ist präziser, erfordert höhere Technologie, MEMS-System wurde bereits im Ausland verwendet, China begann spät, in MEMS-Investition schrittweise erhöht, der Marktanteil wächst. Die Entstehung und Entwicklung von MEMS ist das Ergebnis moderner wissenschaftlicher Innovation, und es ist auch die Evolution und Revolution der Mikro-Fertigungstechnologie. MEMS wird am weitesten im Bereich der Sensoren eingesetzt. Aufgrund seiner geringen Größe, des geringen Gewichts und der niedrigen Kosten sind MEMS-Produkte weit verbreitet, was die Nachfrage nach kleinen Mengen und Hochleistungs-MEMS-Produkten in einer Vielzahl von Bereichen schnell wachsen lässt. Eine große Anzahl von MEMS-Produkten wurden in der Unterhaltungselektronik, in der medizinischen Behandlung und in anderen Bereichen gefunden. MEMS weist folgende fünf Merkmale auf:

2.1 Miniaturisierung

MEMS-Geräte sind im Allgemeinen "klein", unabhängig von Größe, Gewicht oder in Bezug auf den Energieverbrauch, die Kosten gehören zur "Mikro"-Serie, und hohe Arbeitseffizienz, kurze Reaktionszeit.

2.2 Breite materielle Quelle, ausgezeichnete Leistung

Der Rohstoff der meisten integrierten Schaltungen und MEMS ist Silizium, das durch chemische Reaktionen aus Siliziumdioxid, dem Hauptbestandteil von Sand, verfeinert werden kann, und der Rohstoff ist überall. Darüber hinaus ist Silizium so hart wie Eisen, weniger dicht, ähnlich wie Aluminium und hochleitfähig für Wärme.

2.3 Serienproduktion

Komplettes MEMS kann gleichzeitig auf einem einzelnen Siliziumwafer hergestellt werden, und die Großserienproduktion kann die Produktionseffizienz verbessern und eine Menge Kosten sparen.

2.4 integriert

Ein System, das aus verschiedenen Sensoren oder Aktoren mit verschiedenen Funktionen besteht, kann ein Mikroaktor-Array und ein Mikrosensor-Array bilden und auch Geräte mit verschiedenen Funktionen zu einem komplexen Mikrosystem kombinieren. Die Kombination von Mikroaktoren, Sensoren und mikroelektronischen Geräten schafft MEMS mit hoher Zuverlässigkeit und Stabilität.

2.5 Interdisziplinär

MEMS Design Wissen ist umfangreich und multidisziplinäre Kenntnisse überschneiden sich. MEMS-Technologie wird extrem komplex und beinhaltet verschiedene Aspekte des Wissens. MEMS-Geräte greifen auf die Entwicklungsleistungen vieler moderner Wissenschaft und Technologie zurück.

Verpackungstechnologie des IC-Verpackens 3.MEMS

3.1 Reverse Assembly Schweißen Technologie

Reverse Schweißen ist die Vorderseite nach unten des Chips und dann Verpacken mit dem Verpackungssubstrat. Der Vorteil ist, dass der Chip direkt mit dem Substrat verbunden ist, so dass der Wafer direkt auf die Leiterplatte invertiert werden kann und die I/O aus der Umgebung des Wafers gezogen werden kann. I/O wird direkt aus der Umgebung gezogen, und es besteht keine Notwendigkeit, eine Verbindung von einer Schnittstelle herzustellen, was die Länge der Verbindung erheblich reduziert, wodurch die Latenz verringert, die Betriebsgeschwindigkeit verbessert und das ultimative Ziel erreicht wird, die elektrische Leistung zu verbessern. Offensichtlich kann für diese Art von Verbindung die Raumnutzung maximieren und wird nicht zu viel Volumen aufgrund zu vieler Verbindungen führen, im Gegenteil, die Wirkung des Flip-Chips und der ursprünglichen Größe ist fast gleich, was die Betriebseffizienz erheblich verbessert. In der gesamten Oberflächenmontage-Technologie kann der Flip-Chip das kleinste, das dünnste Paket erreichen, so dass das gesamte Paket nach der Gerätegröße viel reduziert wird. Da die Beule den gesamten Kern füllen kann, wird die Verbindungsdichte von I/O auch stark erhöht, wodurch die Effizienz von Eingang und Ausgang beschleunigt wird, und weil die Verbindung verkürzt wird, wird die Signalübertragungszeit verkürzt, wodurch die elektrische Leistung erheblich verbessert wird. Bei Mikromikrofonen muss beispielsweise die Leitung zwischen Verstärker und Mikrofon verkürzt werden, um Signalübersprache und Leadinduktivität zu reduzieren. Um dies zu erreichen, müssen der Mikromikrofon MEMS Chip und die Verstärkerschaltung zusammen verpackt werden. Solche Geräteverpackungen müssen umgekehrte Schweißtechnologie verwenden, wodurch die Packungsgröße reduziert wird, um eine Reihe anderer Anwendungen zu unterstützen. Nach der MEMS-Geräteverkapselung hat das Mikromikrofon die Eigenschaften des niedrigen Stromverbrauchs und der hohen Empfindlichkeit, die die Wirkung des Mikrofons erheblich verbessert. Im Vergleich zum traditionellen Elektret-Mikrofon ist der Preis viel billiger.

3.2 Multi-Chip-Komponententechnologie

Multi-Chip-Komponenten (MCM) sind Verpackungen auf Systemebene, die ein Durchbruch in der elektronischen Verpackungstechnik darstellen. MCM bezieht sich auf einen Paketkörper, der zwei oder mehr Chips enthält, die durch das Substrat verbunden sind und zusammen die Paketform des gesamten Systems bilden. Es bietet auch Bedingungen für Signalschaltung, I/O-Management, thermische Steuerung, mechanische Unterstützung und Umweltschutz für alle Chips im Modul.

3.3 Multi-Chip IC Verpackung

Multichip-Verpackungen sind ein weiterer Entwicklungstrend von MEMS-Verpackungen. Komprimieren Sie das Volumen des gesamten Geräts, passen Sie sich an Miniaturisierung an, verkürzen Sie den Abstand zwischen dem Signal und dem Aktor, reduzieren Sie den Einfluss des Signals und der externen Störung und setzen Sie den MEMS-Chip und den Signalverarbeitungs-Chip in die gleiche Schale. Basierend auf dem keramischen Substrat wird der Sensor zusammen mit der Bleibindungstechnologie installiert und das Substrat verkapselt. Schließlich ist die MEMS-Verkapselung erfolgreich abgeschlossen.

MCM bietet eine einzigartige und attraktive Möglichkeit, MEMS-Geräte zu integrieren und zu verpacken, die mehrere Chipfunktionen gleichzeitig auf demselben Substrat unterstützen, ohne MEMS- und Schaltungstechnologie zu ändern und ohne Kompromisse bei der Leistungsoptimierung einzugehen. Das MEMS-Paket basierend auf MCM-Technologie kann die traditionelle Einzelchippaketstruktur problemlos ersetzen, aber auch die Leistung und Zuverlässigkeit des Geräts erheblich verbessern. Zum Beispiel besteht die Verpackung des Beschleunigungssensors, der von Shanxi Ketai Co., Ltd. hergestellt wird, darin, den Steuerkreis und den MEMS-Chip auf einem Substrat zu installieren. Mit dieser Verpackungstechnologie werden die Zuverlässigkeit und Verpackungsdichte der Verpackung auf bequeme Weise verbessert, und die Produktionseffizienz und die Geschwindigkeit der Massenproduktion werden gleichzeitig verbessert. Aus verschiedenen technischen Vorteilen ist es möglich, die Verbindung zwischen MEMS-Chip und Substrat abzuschließen.

4. Schlussfolgerung IC-Verpackung

Die Entwicklung der MEMS-Verpackungstechnologie, das Lernen von IC-Verpackungserfahrung, senkt Produktionskosten; In der Anfangsphase des Chipstrukturdesigns wird die Idee der Modellierung verwendet, um Verpackungen zu simulieren und geeignete Materialien und Prozesse zu finden. Mit der Entwicklung der MEMS-Verpackungstechnologie wird der Prozessprozess nur immer komplexer, mehr und mehr diversifiziert, beschleunigt das Tempo der MEMS-Verpackungstechnologieforschung, um qualitativ hochwertige Produkte bereitzustellen.