MEMS器件封装技术

综述了微电子机械系统(MEMS)封装主流技术,包括芯片级封装、器件级封装和系统及封装技术进行了。重点介绍了圆片级键合、倒装焊等封装技术。并对MEMS封装的技术瓶颈进行了分析。     

MEMS器件的封装材料与封装工艺

随着各种MEMS新产品的不断问世,先进的MEMS器件的封装技术正在研发之中.本研究综述了MEMS的封装材料,包括陶瓷、塑料、金属材料和金属基复合材料等.阐述了MEMS的主要封装工艺和技术,包括圆片级封装、单芯片封装、多芯片组件和3D堆叠式封装等.并展望了MEMS器件封装的应用和发展前景.     

谐振式微型电场传感器芯片级真空封装及测试

为了降低传感器的驱动电压,提高该器件的品质因数和信噪比,该文研究封装材料和工艺对真空封装性能的影响,针对一种微机电系统(MEMS)谐振式微型电场敏感结构芯片,采用独特的共晶键合技术,实现该传感器的芯片级真空封装。实验结果表明,该传感器封装后的品质因数达到了30727.4,是常压封装的500倍;该封装器件具有更低的驱动电压,只需要直流分量100 mV和交流分量60 mVp-p,与常压测试时相比,分别只有原来的1/200和1/16。     

MEMS传感器的封装

首先通过对MEMS封装所面临的挑战进行分析,提出了MEMS封装所需要考虑的一些问题。然后从芯片级、晶片级和系统级三个方面详细介绍了倒装焊、BGA、WLP、MCM和3D封装等先进的封装技术,并给出了一些应用这些封装方式对MEMS系统封装的实例。最后对MEMS和MEMS封装的走向进行了展望,并对全集成MEMS系统的封装进行了一些探讨。     

电子元器件封装技术发展趋势

晶圆级封装、多芯片封装、系统封装和三维叠层封装是近几年来迅速发展的新型封装方式,在推动更高性能、更低功耗、更低成本和更小形状因子的产品上,先进封装技术发挥着至关重要的作用。晶圆级芯片尺寸封装(WCSP)应用范围在不断扩展,无源器件、分立器件、RF和存储器的比例不断提高。随着芯片尺寸和引脚数目的增加,板级可靠性成为一大挑战。系统封装(SIP)已经开始集成MEMS器件、逻辑电路和特定应用电路。使用TSV的三维封装技术可以为MEMS器件与其他芯片的叠层提供解决方案。     

埋置型叠层微系统封装技术

包含微机电系统(MEMS)混合元器件的埋置型叠层封装,此封装工艺为目前用于微电子封装的挠曲基板上芯片(COF)工艺的衍生物。COF是一种高性能、多芯片封装工艺技术,在此封装中把芯片包入模塑塑料基板中,通过在元器件上形成的薄膜结构构成互连。研究的激光融除工艺能够使所选择的COF叠层区域有效融除,而对封装的MEMS器件影响最小。对用于标准的COF工艺的融除程序进行分析和特征描述,以便设计一种新的对裸露的MEMS器件热损坏的潜在性最小的程序。COF/MEMS封装技术非常适合于诸如微光学及无线射频器件等很多微系统封装的应用。     

一种用于胎压传感器的新型系统级封装技术

TPMS IC是TPMS系统模块的关键核心器件,需要采用系统级封装(SiP)技术。对TPMS IC的一种新型SiP封装技术作了研究分析。在引线框架上引入电路板中介层,改善了芯片间电气互连与分布,增大了引入薄膜电阻电容元件的设计弹性。采用预成型模制部分芯片的封装技术,满足了IC与MEMS芯片不同的封装要求,还增强了SiP产品的可测试性和故障可分析性。采用敞口模封、灌装低应力弹性凝胶和传感器校准测试相结合的方法有效避免封装应力对MEMS压力传感器的影响。     

声表面波器件小型化技术发展概述

以EPCOS生产的声表面波(SAW)芯片级封装和晶圆级封装为例,介绍了声表面波器件小型化发展的趋势.着重介绍了声表器件芯片级封装技术发展的各个阶段器件的结构特点.详述采用倒装、贴膜和晶圆键合技术将声表面波器件的尺寸减至最小及后续声表面波器件组件化封装的趋势.     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

MEMS器件大都含有可动的硅结构,在器件加工过程中,特别是在封装过程中极易受损,大大影响器件的成品率.如果能在MEMS器件可动结构完成以后,加上一层封盖保护,可以显著提高器件的成品率和可靠性.本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金-硅键合新结构,实验证明此方法简单实用,效果良好.该技术与器件制造工艺兼容,键合温度低,有足够的键合强度,不损坏器件结构,实现了MEMS器件的芯片级封装.我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中.     

MEMS中的封装技术研究

MEMS中的封装工艺与半导体工艺中的封装具有一定的相似性,因此,早期MEMS的封装大多借用半导体中现成的工艺.本文首先介绍了封装的主要形式,然后着重阐述了晶圆级封装与芯片级封装[1].最后给出了一些商业化的实例.     

基于BCB键合的MEMS加速度计圆片级封装工艺

对基于BCB的圆片级封装工艺进行了研究,该工艺代表了MEMS加速度计传感器封装的发展趋势,是MEMS加速度计产业化的关键。选用3000系列BCB材料进行MENS传感器的粘结键合工艺试验,解决了圆片级封装问题,在低温250℃和适当压力辅助下≤2．5bar（1bar=100kPa）实现了加速度计的圆片级封装,并对相关的旋涂、键合、气氛、压力等诸多工艺参数进行了优化。     

激光键合技术在封装中的应用及研究进展

激光键合技术以其局部非接触加热、灵活性强和可控性能好的优点在电子封装、光电子封装以及MEMS封装中得到了应用。以几种激光键合技术的研究和应用为实例,分析和探讨了激光键合技术中的关键问题及其发展趋势。     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

MEMS器件大都含有可动的硅结构 ,在器件加工过程中 ,特别是在封装过程中极易受损 ,大大影响器件的成品率。如果能在MEMS器件可动结构完成以后 ,加上一层封盖保护 ,可以显著提高器件的成品率和可靠性。本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金 硅键合新结构 ,实验证明此方法简单实用 ,效果良好。该技术与器件制造工艺兼容 ,键合温度低 ,有足够的键合强度 ,不损坏器件结构 ,实现了MEMS器件的芯片级封装。我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中     

满足各种挑战的WCSP封装持续增长

晶圆级芯片尺寸封装（WCSP）消除了类似传统的芯片键合、引线键合和倒装芯片贴装过程的封装工序。这种办法可以为半导体产品用户实现更快的上市时间。WCSP封装应用空间正在扩大到新的领域,并根据管脚数量和器件类型进行细分。WCSP封装正在集成无源、分立元件、射频和存储器器件方面得到应用,并扩展到逻辑集成电路和MEMS器件。但伴随着这种应用的增长出现了很多问题,其中包括随着芯片尺寸和管脚数量的增长对电路板可靠性的影响。概述当今的挑战,以及这些集成和硅通孔技术的未来趋势。     

三级微电子封装技术

微电子封装一般可分为三级封装,即用封装外壳(金属、陶瓷、塑料等)封装成单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)的一级封装,常称芯片级封装;将一级封装和其它元器件一同组装到基板(PWB或其它基板)上的二级封装,又称板级封装;以及再将二级封装组装到母板上的三级封装,这一级也称为系统级封装.(而一、二级封装的关系更加密切,已达到技术上的融合).     

微电子器件封装铜线键合可行性分析

虽然在集成电路封装工艺中金导线键合是主流制程,但是目前采用铜导线替代金导线键合已经在半导体封装领域形成重要研究趋势。文章对微电子封装中铜导线键合可行性进行了分析,主要包括铜导线与金导线的性能比较(包括电学性能、物理参数、机械参数等),铜导线制备和微组织结构分析,铜导线焊合中的工艺研发及铜导线焊合可靠性分析等。当今半导体生产商关注铜导线不仅是因为其价格成本优势,更由于铜导线具有良好的电学和机械特性,同时文中也介绍了铜导线键合工艺存在的诸多问题和挑战,对将来铜导线在集成电路封装中的大规模应用和发展具有一定的参考意义。     

Packaging design of microsystems and meso-scale devices

This paper will present an overview on electromechanical packaging of microelectromechanical systems (MEMS) and microsystems such as microsensors, actuators, and fluidics. Technical problems and major issues related to packaging design will also be presented and discussed.     

具微尘抑制机制之超音波微换能组件封装设计

提出超音波微换能组件封装设计制作方法,并以微制程技术发展主动式防尘机制,提供组件屏蔽保护、操作可靠度与适当之讯号连接。针对超音波微换能组件进行封装设计,包含微封盖结构、晶粒黏着制程及防尘机制,达到超音波微换能器较佳之讯号传输与防护效果。微封盖结构采用传输开孔设计,分析开孔面积对音波能量穿透率的影响;超音波讯号之传输与衰减特性仿真;晶粒黏着制程针对不同基板材料、尺寸与黏着层厚度仿真设计,评估封装结构制程条件与环境因素之应力效应;防尘机制设计不同型态之防尘电极,施加电压累积取样量测分析,结果显示对称分裂电极施加电压9V时,分析小于100μm微粒之附着减少率最大达68.6%。     

MEMS圆片级真空封装金硅键合工艺研究

提出一种适用于微机电系统(MEMS)圆片级真空封装的键合结构,通过比较分析各种键合工艺的优缺点后,选择符合本试验要求的金硅键合工艺.根据所提出键合结构和金硅键合的特点设计键合工艺流程,在多次试验后优化工艺条件.在此工艺条件下,选用三组不同结构参数完成键合试验.之后对比不同的结构参数分别测试其键合质量(包括键合腔体泄漏率...