Substrato IC - MEMS Device Packaging Technology-IC Packaging

Il dispositivo MEMS è di piccole dimensioni e basso costo, che è la direzione di sviluppo dei sensori futuri. Con il progresso della tecnologia di imballaggio di IC MEMS, il sensore di imballaggio inerziale di IC MEMS e il sensore di frequenza angolare medio sono componenti inerziali con alta risoluzione e basso costo, che vengono utilizzati per misurare l'angolo di sbavatura e la velocità di rotolamento di rotazione dell'atteggiamento missilistico. Nei dispositivi MEMS, la tecnologia di imballaggio è molto importante. Oltre alla tecnologia di integrazione, il packaging è diventato un altro nucleo dei dispositivi MEMS inerziali durevoli. Discutiamo e studiamo la tecnologia di imballaggio, al fine di migliorare l'affidabilità dei dispositivi MEMS.

1. sintesi degli imballaggi MEMS IC

MEMS, noto anche come MEMS, è un sistema intelligente relativamente indipendente con una dimensione molto piccola, solo pochi millimetri o anche più piccolo. È composto da tre parti principali: sensori, attuatori e micro-energia. MEMS design include molte discipline, tra cui fisica, chimica, ingegneria dei materiali, ingegneria elettronica e una serie di discipline. Il sistema MEMS è applicato in molti campi, tra cui elettronica automobilistica, computer, elettronica di consumo e comunicazione di rete sono i quattro campi più comuni. Il processo MEMS ha molte somiglianze con il processo IC tradizionale. MEMS utilizza il processo IC per riferimento, come litografia, deposizione di film, doping, incisione, lucidatura meccanica chimica, ecc Per la tecnologia di elaborazione del livello millimetrico o nanometrico, il processo IC tradizionale non può essere realizzato. Deve affidarsi alla microlavorazione per effettuare lavorazioni fini. Per ottenere la struttura e la funzione desiderate. La tecnologia di microlavorazione include la tecnologia di microlavorazione alla rinfusa e la tecnologia di microlavorazione superficiale del silicio. La tecnologia di lavorazione alla rinfusa è un processo di incisione del substrato di silicio lungo lo spessore del substrato di silicio, che è un metodo importante per realizzare la struttura tridimensionale. La microlavorazione superficiale è un processo di deposizione di film sottili, litografia e incisione. Depositando lo strato della struttura sullo strato sacrificale e quindi rimuovendo lo strato sacrificale per rilasciare lo strato della struttura, la struttura mobile è realizzata.

2. Vantaggi dell'imballaggio IC del dispositivo MEMS

MEMS si basa sull'integrazione delle funzioni sul chip, la dimensione è generalmente inferiore al millimetro, il processo di produzione è più preciso, richiede una tecnologia più elevata, il sistema MEMS è stato utilizzato già all'estero, la Cina ha iniziato tardi, negli investimenti MEMS gradualmente aumentato, la quota di mercato sta crescendo. L'emergere e lo sviluppo di MEMS è il risultato della moderna innovazione scientifica, ed è anche l'evoluzione e la rivoluzione della tecnologia di produzione su micro scala. MEMS è più ampiamente utilizzato nel campo dei sensori. A causa delle sue piccole dimensioni, peso leggero e basso costo, i prodotti MEMS sono ampiamente popolari, il che fa crescere rapidamente la domanda di piccoli volumi e prodotti MEMS ad alte prestazioni in una varietà di campi. Un gran numero di prodotti MEMS sono stati trovati nell'elettronica di consumo, nel trattamento medico e in altri campi. MEMS presenta le seguenti cinque caratteristiche:

2.1 miniaturizzazione

I dispositivi MEMS sono generalmente "piccoli", non importa in termini di dimensioni, peso o in termini di consumo energetico, il costo appartiene alla serie "micro" e l'alta efficienza di lavoro, breve tempo di risposta.

2.2 Ampia fonte di materiale, prestazioni eccellenti

La materia prima della maggior parte dei circuiti integrati e MEMS è il silicio, che può essere raffinato dalle reazioni chimiche dal biossido di silicio, l'ingrediente principale della sabbia, e la materia prima è ovunque. Inoltre, il silicio è duro come il ferro, meno denso, simile all'alluminio e altamente conduttivo al calore.

2.3 Produzione di lotti

MEMS completo può essere fabbricato simultaneamente su un singolo wafer di silicio e la produzione su larga scala può migliorare l'efficienza di produzione e risparmiare un sacco di costi.

2.4 integrato

Un sistema composto da vari sensori o attuatori con funzioni diverse può formare un array di microattuatori e un array di microsensori e può anche combinare dispositivi con varie funzioni per formare un microsistema complesso. La combinazione di microattuatori, sensori e dispositivi microelettronici crea MEMS con elevata affidabilità e stabilità.

2.5 Interdisciplinare

La conoscenza di progettazione MEMS è vasta e multidisciplinare conoscenza interseca. La tecnologia MEMS diventa estremamente complessa e coinvolge vari aspetti della conoscenza. I dispositivi MEMS si basano sui risultati di sviluppo di molte scienze e tecnologie moderne.

3. MEMS IC tecnologia di imballaggio del dispositivo di imballaggio

3.1 Tecnologia di saldatura a montaggio inverso

La saldatura inversa è la faccia in giù del chip e quindi l'imballaggio con il substrato dell'imballaggio. Il vantaggio è che il chip è direttamente collegato al substrato, quindi il wafer può essere invertito direttamente sul PCB e l'I/O può essere estratto da intorno al wafer. L'I/O è direttamente tratto dall'ambiente circostante e non c'è bisogno di connettersi da un'interfaccia, che riduce notevolmente la lunghezza dell'interconnessione, riducendo così la latenza, migliorando la velocità di funzionamento e raggiungendo l'obiettivo finale di migliorare la potenza elettrica. Ovviamente, per questo tipo di connessione, può massimizzare l'uso dello spazio, e non porterà a troppo volume a causa di troppe connessioni, al contrario, l'effetto del flip chip e delle dimensioni originali è quasi lo stesso, migliorando notevolmente l'efficienza operativa. In tutta la tecnologia di montaggio superficiale, il chip flip può ottenere il pacchetto più piccolo e sottile, in modo che l'intero pacchetto dopo la dimensione del dispositivo sia ridotto molto. Poiché l'urto può riempire l'intero nucleo, anche la densità di interconnessione dell'I/O è notevolmente aumentata, accelerando l'efficienza dell'ingresso e dell'uscita e poiché la connessione è accorciata, il tempo di trasmissione del segnale è accorciato, migliorando così notevolmente le prestazioni elettriche. Ad esempio, nel caso dei microfoni, il cavo tra l'amplificatore e il microfono deve essere accorciato per ridurre la crosstalk del segnale e l'induttanza del cavo. Per raggiungere questo obiettivo, il chip MEMS del micromicrofono e il circuito dell'amplificatore devono essere imballati insieme. Tale imballaggio del dispositivo deve utilizzare la tecnologia di saldatura inversa, riducendo le dimensioni del pacchetto per supportare una serie di altre applicazioni. Dopo l'incapsulamento del dispositivo MEMS, il micromicrofono ha le caratteristiche di basso consumo energetico e alta sensibilità, che migliora notevolmente l'effetto del microfono. Rispetto al tradizionale microfono electret, il prezzo è molto più economico.

3.2 Tecnologia a più chip

I componenti multi-chip (MCM) sono imballaggi a livello di sistema, che è una svolta nella tecnologia di imballaggio elettronico. MCM si riferisce ad un corpo di imballaggio contenente due o più chip collegati dal substrato, insieme costituiscono la forma di pacchetto dell'intero sistema. Fornisce inoltre le condizioni per l'interconnessione del segnale, la gestione I/O, il controllo termico, il supporto meccanico e la protezione ambientale per tutti i chip del modulo.

3.3 Imballaggi IC multichip

L'imballaggio multichip è un'altra tendenza in via di sviluppo degli imballaggi MEMS. Comprimere il volume dell'intero dispositivo, adattarsi alla miniaturizzazione, accorciare la distanza tra il segnale e l'attuatore, ridurre l'influenza del segnale e delle interferenze esterne e mettere il chip MEMS e il chip di elaborazione del segnale nella stessa shell. Sulla base del substrato ceramico, il sensore è installato insieme alla tecnologia di incollaggio del piombo e il substrato è incapsulato. Infine, l'incapsulamento MEMS è completato con successo.

MCM fornisce un modo unico e attraente per integrare e confezionare dispositivi MEMS che supportano più capacità chip contemporaneamente sullo stesso substrato, senza cambiare MEMS e la tecnologia di produzione dei circuiti, e senza compromettere l'ottimizzazione delle prestazioni. Il pacchetto MEMS basato sulla tecnologia MCM può sostituire la tradizionale struttura del pacchetto singolo chip senza alcun problema, ma anche migliorare significativamente le prestazioni e l'affidabilità del dispositivo. Ad esempio, l'imballaggio del sensore di accelerazione prodotto da Shanxi Ketai Co., Ltd. consiste nell'installare il circuito di controllo e il chip MEMS su un substrato. Utilizzando questa tecnologia di imballaggio, l'affidabilità e la densità di imballaggio del pacchetto sono migliorate in modo conveniente e l'efficienza di produzione e il tasso di produzione in serie sono migliorati allo stesso tempo. Da vari vantaggi tecnici, è fattibile completare l'interconnessione tra chip MEMS e substrato.

4. Conclusione IC packaging

Lo sviluppo della tecnologia di imballaggio MEMS, imparando dall'esperienza di imballaggio IC, riduce i costi di produzione; Nella fase iniziale della progettazione della struttura del chip, l'idea di modellazione viene utilizzata per simulare l'imballaggio e trovare materiali e processi adatti. Con lo sviluppo della tecnologia di imballaggio MEMS, il processo di processo diventerà solo sempre più complesso, sempre più diversificato, accelererà il ritmo della ricerca sulla tecnologia di imballaggio MEMS, per fornire prodotti di alta qualità.