Substrat De Boîtier IC - Technologie d'encapsulation de dispositif de MEMS IC Encapsulation

Les dispositifs MEMS sont de petite taille et peu coûteux, ce qui en fait la direction du développement des capteurs du futur. Avec les progrès de la technologie d'encapsulation MEMS IC, le capteur inertiel d'encapsulation MEMS IC et le capteur de fréquence angulaire moyenne sont des éléments inertiels à haute résolution et à faible coût pour mesurer l'angle de lacet et la vitesse angulaire de roulis de l'attitude du missile. Dans les dispositifs MEMS, la technologie d'encapsulation est très importante. En plus de la technologie intégrée, l'encapsulation est devenue un autre noyau des dispositifs MEMS inertiels durables. Pour améliorer la fiabilité des dispositifs MEMS, nous avons discuté et étudié les techniques d'encapsulation.

1. Résumé de l'encapsulation de circuits intégrés microélectromécaniques

Les microsystèmes électromécaniques, également appelés microsystèmes électromécaniques, sont des systèmes intelligents relativement indépendants, de très petites dimensions, de quelques millimètres ou même moins. Il se compose de trois parties principales: un capteur, un actionneur et une micro - énergie. La conception de systèmes microélectromécaniques comprend de nombreuses disciplines, notamment la physique, la chimie, l'ingénierie des matériaux, l'ingénierie électronique et bien d'autres. Les systèmes MEMS sont utilisés dans de nombreux domaines, dont l'électronique automobile, les ordinateurs, l'électronique grand public et les communications en réseau sont les quatre plus courants. Le procédé MEMS présente de nombreuses similitudes avec le procédé IC traditionnel. Les MEMS font référence à des processus IC tels que la lithographie, le dépôt de couches minces, le dopage, la gravure, le polissage mécano - chimique, etc. pour les techniques de traitement à l'échelle millimétrique ou nanométrique, les processus IC traditionnels ne peuvent pas être réalisés. Il doit compter sur le micro - usinage pour un usinage fin. Pour réaliser la structure et les fonctions requises. Les techniques de micro - usinage comprennent le micro - usinage de corps en silicium et le micro - usinage de surface en silicium. La technologie de traitement en vrac est le processus de gravure d'un substrat de silicium le long de son épaisseur et est un moyen important de réaliser une structure tridimensionnelle. Le micro - usinage de surface est un processus de dépôt, de photolithographie et de gravure de couches minces. La structure mobile est réalisée en déposant une couche structurale sur la couche sacrificielle, puis en retirant la couche sacrificielle pour libérer la couche structurale.

2. Avantages de l'encapsulation IC de dispositif de MEMS

MEMS est une puce basée sur des fonctions intégrées, la taille est généralement inférieure au millimètre, le processus de production est plus précis, les exigences techniques sont plus élevées, le système MEMS a déjà été utilisé à l'étranger, notre pays a commencé plus tard, l'investissement dans MEMS augmente progressivement, la part de marché augmente constamment. La création et le développement de systèmes microélectromécaniques sont le résultat de l'innovation scientifique moderne et de l'évolution et de la révolution des technologies de fabrication à micro - échelle. Les MEMS sont les plus utilisés dans le domaine des capteurs. Les produits MEMS sont populaires en raison de leur petite taille, poids léger et faible coût, ce qui rend la demande de produits MEMS de petite taille et haute performance dans divers domaines en croissance rapide. Un grand nombre de produits MEMS ont été trouvés dans l'électronique grand public, médical, etc. Les MEMS ont les cinq caractéristiques suivantes:

2.1 miniaturisation

Les dispositifs MEMS sont généralement « petits», que ce soit en termes de taille, de poids ou de consommation d'énergie, le coût appartient à la série « micro», et ils fonctionnent efficacement et ont un temps de réponse court.

2.2 large source de matériaux, excellente performance

La matière première de la plupart des circuits intégrés et des systèmes microélectromécaniques est le silicium, qui peut être distillé par réaction chimique à partir de la silice, le composant principal du sable, et la matière première est omniprésente. En outre, le silicium est aussi dur que le fer, moins dense, similaire à l'aluminium et a une conductivité thermique élevée.

2.3 production en série

Les MEMS complets peuvent être fabriqués simultanément sur une seule tranche de silicium, et la production de masse peut augmenter l'efficacité de la production et économiser des coûts importants.

2.4 intégration

Un système constitué de différents capteurs ou actionneurs ayant des fonctions différentes peut former une matrice de microactionneurs et une matrice de microcapteurs ou combiner des dispositifs ayant des fonctions différentes en un Microsystème complexe. La combinaison de microactionneurs, de capteurs et de Microélectronique crée des MEMS avec une fiabilité et une stabilité élevées.

2.5 interdisciplinarité

La connaissance de la conception de MEMS est vaste et multidisciplinaire. La technologie MEMS devient extrêmement complexe et implique tous les aspects de la connaissance. Les dispositifs MEMS s'appuient sur les résultats du développement de nombreuses technologies scientifiques modernes.

3. Technologie d'encapsulation de dispositif d'encapsulation de MEMS IC

3.1 techniques de soudage par assemblage inversé

Le soudage inverse consiste à placer la puce face vers le bas, puis à l'encapsuler avec un substrat d'encapsulation. L'avantage est que la puce est directement connectée au substrat, il est donc possible d'inverser la plaquette directement sur le PCB et d'extraire les E / s autour de la plaquette. Les E / s sont extraites directement de l'environnement, sans connexion de l'interface, ce qui réduit considérablement la longueur de l'interconnexion, réduisant ainsi la latence, augmentant la vitesse de fonctionnement et atteignant l'objectif final d'augmenter la puissance. De toute évidence, pour cette connexion, il est possible d'utiliser l'espace au maximum, sans encombrement excessif dû à trop de connexions, au contraire, l'effet de la puce inversée est presque identique à la taille d'origine, améliorant considérablement l'efficacité de fonctionnement. De toutes les technologies de montage en surface, la puce inversée permet le boîtier le plus petit et le plus mince, ce qui réduit considérablement la taille du dispositif après l'ensemble du boîtier. Comme les Plots peuvent remplir tout le noyau, la densité d'interconnexion des E / s est également considérablement augmentée, ce qui accélère l'efficacité des entrées et des sorties, et le temps de transmission du signal est réduit grâce à la réduction des connexions, ce qui améliore considérablement les performances électriques. Par example, dans le cas d'un microphone, il est nécessaire de raccourcir le fil entre l'amplificateur et le microphone pour réduire la diaphonie du signal et l'inductance du fil. Pour ce faire, une puce MEMS de microphone et un circuit amplificateur doivent être encapsulés ensemble. Un tel boîtier de dispositif nécessite l'utilisation de techniques de soudage inverse, réduisant la taille du boîtier pour prendre en charge de nombreuses autres applications. Après l'encapsulation du dispositif de MEMS, le microphone a les caractéristiques de faible consommation d'énergie et de haute sensibilité, améliorant considérablement l'effet du microphone. Le prix est beaucoup moins cher par rapport aux microphones à électret traditionnels.

3.2 technologie des composants Multi - Puces

Les composants Multi - puces sont des boîtiers de niveau système, une percée dans la technologie d'emballage électronique. Par MCM, on entend un corps d'encapsulation contenant deux ou plusieurs puces, reliées par un substrat, constituent ensemble la forme d'encapsulation de l'ensemble du système. Il fournit également des conditions pour l'interconnexion des signaux, la gestion des E / s, le contrôle thermique, le support mécanique et la protection de l'environnement pour toutes les puces du module.

3.3 emballage IC Multi - puce

L'Encapsulation Multi - puce est une autre tendance de développement de l'encapsulation MEMS. Compresser le volume de l'ensemble de l'installation, s'adapter à la miniaturisation, raccourcir la distance entre le signal et l'actionneur, réduire les effets du signal et des interférences externes, placer la puce MEMS et la puce de traitement du signal dans un même boîtier. Sur la base d'un substrat en céramique, les capteurs sont montés ensemble à l'aide de la technologie de liaison par fil et le substrat est encapsulé. Enfin, l'encapsulation MEMS a été réalisée avec succès.

MCM offre un moyen unique et attrayant d'intégrer et d'encapsuler des dispositifs MEMS qui prennent simultanément en charge la fonctionnalité Multi - puce sur le même substrat, sans modifier les technologies de fabrication de MEMS et de circuits, ni compromettre l'optimisation des performances. L'Encapsulation MEMS basée sur la technologie MCM peut remplacer sans problème les structures d'encapsulation monolithique traditionnelles, tout en améliorant considérablement les performances et la fiabilité du dispositif. Par example, l'encapsulation d'un capteur d'accélération fabriqué par la société Ltd est le montage d'un circuit de commande et d'une puce MEMS sur un substrat. L'utilisation de cette technologie d'emballage améliore la fiabilité et la densité de l'emballage d'une manière pratique, tout en augmentant l'efficacité de la production et la productivité des lots. Il est possible de compléter l'interconnexion de la puce MEMS avec le substrat à partir de divers avantages techniques.

4. Conclusion IC Encapsulation

Développer la technologie d'encapsulation MEMS, apprendre l'expérience d'encapsulation IC, réduire les coûts de production; Au stade initial de la conception de la structure de la puce, les idées de modélisation sont utilisées pour simuler l'encapsulation et trouver les matériaux et les processus appropriés. Avec le développement de la technologie d'encapsulation MEMS, le processus de processus ne fera que devenir de plus en plus complexe et diversifié, accélérant le rythme de la recherche sur la technologie d'encapsulation MEMS et fournissant des produits de haute qualité.