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...     

低应力PECVD SiC晶圆级薄膜封装新技术

为了解决MEMS封装过程中易对微致动件造成损伤的问题,提出了一种低成本、与CMOS工艺兼容的晶圆级薄膜封装技术,用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)法制备的低应力SiC作为封装和密封材料。此材料的杨氏模量为460 GPa,残余应力为65 MPa,可使MEMS器件悬浮时封装部位不变形。与GaAs,Si半导体材料相比,SiC具有较佳的物理稳定性,较高的杨氏模量等性能优势。将PECVD薄膜封装技术用于表面微结构和绝缘膜上Si(SOI)微结构部件(如射频开关、微加速度计等)封装中,不仅减小了封装尺寸,降低了芯片厚度,简化了封装工艺,而且封装芯片还与CMOS工艺兼容。较之晶圆键合封装方式,此晶圆级薄膜封装成本可降低5%左右。     

基于埋置式基板的3D-MCM封装结构的研制

研制一种用于无线传感网的多芯片组件(3D-MCM).采用层压、开槽等工艺获得埋置式高密度多层有机(FR-4)基板,通过板上芯片(COB)、板上倒装芯片(FCOB)、球栅阵列(BGA)等技术,并通过引线键合、倒装焊等多种互连方式将不同类型的半导体芯片三维封装于一种由叠层模块所形成的立体封装结构中;通过封装表层的植球工艺形成与表面组装技术(SMT)兼容的BGA器件输出端子;利用不同熔点焊球实现了工艺兼容的封装体内各级BGA的垂直互连,形成r融合多种互连方式3D-MCM封装结构.埋置式基板的应用解决了BGA与引线键合芯片同面组装情况下芯片封装面高出焊球高度的关键问题.对封装结构的散热特性进行了数值模拟和测试,结果表明组件具有高的热机械可靠性.电学测试结果表明组件实现了电功能,从而满足了无线传感网小型化、高可靠性和低成本的设计要求.     

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。     

一种用于MEMS超低值封装残余应力的测量方法

微机电系统(MEMS)封装残余应力是在封装工艺过程中芯片上产生的残余应力,它对于MEMS器件的热稳定性和长期贮存稳定性有着十分重大的影响,故而对MEMS封装残余应力的高精确度测量有利于封装应力的研究。由于封装残余应力十分微小,因此无法利用目前的测量手段直接测量封装应力,本文针对这个问题提出了一种基于应力放大结构和拉曼光谱法的封装应力测量方法,可以测量出MEMS器件中封装应力的平均水平。基于理论分析建立了原始封装模型与应力放大结构之间的放大关系,并提出应力放大结构的设计原则。接着采用3D有限元(FEM)仿真对一款高精确度MEMS微加速度计的封装应力测量进行了分析,其结果与理论分析具有很高吻合度。最后,针对该微加速度计的封装应力测量,成功制作了应力放大结构的芯片样片,并进行封装,随后拉曼光谱法被用于测量样片中的最大应力,进而计算出待测微加速度计中平均封装应力大小。实验结果与仿真分析具有很好的吻合度,证明本文所提出的测量方法具有相当的可靠性。     

基于埋置式基板的3D-MCM封装结构的研制

研制一种用于无线传感网的多芯片组件（3D-MCM) . 采用层压、开槽等工艺获得埋置式高密度多层有机（FR-4）基板,通过板上芯片（COB) 、板上倒装芯片（FCOB) 、球栅阵列（BGA）等技术,并通过引线键合、倒装焊等多种互连方式将不同类型的半导体芯片三维封装于一种由叠层模块所形成的立体封装结构中;通过封装表层的植球工艺形成与表面组装技术（SMT）兼容的BGA器件输出端子;利用不同熔点焊球实现了工艺兼容的封装体内各级BGA的垂直互连,形成了融合多种互连方式3D-MCM封装结构. 埋置式基板的应用解决了BGA与引线键合芯片同面组装情况下芯片封装面高出焊球高度的关键问题. 对封装结构的散热特性进行了数值模拟和测试,结果表明组件具有高的热机械可靠性. 电学测试结果表明组件实现了电功能,从而满足了无线传感网小型化、高可靠性和低成本的设计要求.     

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     

微系统与中规模器件的封装技术设计

文章主要论述了微机电系统(MEMS)和微系统诸如微传感器、驱动器和微流体元件的电机封装技术、封装等级和封装技术相关的问题.首先陈述并讨论了典型的MEMS产品诸如微压传感器、加速度计和微泵;微电子封装和微系统封装技术,重点阐述芯片级封装技术和器件级封装技术问题.芯片级封装技术主要涉及芯片钝化、芯片隔离和芯片压焊;器件级封...     

一种集成环行器的X波段三维异构集成T/R模组

微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中，解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺，设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板，在硅基板上、下表面电镀金属图形，并堆叠多层硅基晶圆，在硅基模组上封装了集成无源器件(IPD)环行器，完成了多种微波芯片和MEMS环行器的系统级封装(SiP),将环行器紧凑集成在硅基T/R模组中。模组尺寸为12.0 mm×11.3 mm×2.0 mm。测试结果表明，在8～12 GHz频带内，模组接收通道增益为27 dB,接收通道噪声系数小于3.2 dB;发射通道增益为33 dB,饱和输出功率大于2 W。     

基于微谐振器的圆片级真空封装真空度测试技术

针对微电子机械系统(MEMS)圆片级封装腔体体积小、传统的真空封装测试方法适用性差的情况,研制了一种用于表征圆片级真空封装真空度的器件——MEMS微谐振器。利用此谐振器不仅可以表征圆片级真空封装真空度,也可用于圆片级真空封装漏率的测试。采用MEMS体硅工艺和共晶圆片键合技术实现了微谐振器的圆片级真空封装,利用微谐振器阻尼特性建立了谐振器品质因数与真空度的对应关系,通过设计的激励电路实现了微谐振器品质因数的在片测试,对不同键合腔体真空度下封装的MEMS微谐振器进行测试,测试结果显示该微谐振器在高真空度0.1～8 Pa范围内品质因数与真空度有很好的对应关系。     

An embedded overlay concept for microsystems packaging

An embedded overlay concept for packaging hybrid components containing microelectromechanical systems (MEMS) is described. This packaging process is a derivative of the chip-on-flex (COF) process currently used for microelectronics packaging. COF is a high performance, multichip packaging technology in which die are encased in a molded plastic substrate and interconnects are made via a thin-film structure formed over the components. A laser ablation process has been developed which enables selected areas of the COF overlay to be efficiently ablated with minimal impact to the packaged MEMS devices. Analysis and characterization of the ablation procedures used in the standard COF process was performed to design a new procedure which minimized the potential for heat damage to exposed MEMS devices. The COF/MEMS packaging technology is well-suited for many microsystem packaging applications such as micro-optics and radio frequency (RF) devices.     

MEMS器件真空封装工艺研究

MEMS器件的真空封装是整个工艺过程中的难点,封装的质量决定着整个器件的质量和使用寿命。现有的封装工艺,封装后器件内部真空度不能有效保持,是需要在真空下工作的器件的瓶颈。随着吸气剂的广泛使用,使MEMS器件的真空度保持能力大大提高,但现有的封装工艺设备不能满足吸气剂的激活条件。分析了空气阻尼对MEMS器件品质因数的影响,提出一种将现有的真空共晶设备的改进方法,使之能应用于使用吸气剂的MEMS器件的真空封装工艺。     

MEMS封装技术及标准工艺研究

分析了MEMS的特点及封装工艺对MEMS的影响,给出了对MEMS封装的基本要求.研究了MEMS封装工艺中的一些关键技术,即硅-硅和硅-玻璃键合技术、清洗与引线键合技术、焊料贴片和胶粘技术以及气密封帽技术等,并给出了一些重要的研究结果.同时也介绍对几种MEMS惯性器件的封装要求及封装方法.     

MEMS technology integrated in the CMOS back end

The Nanomech? MEMS technology platform which implements arrays of MEMS devices embedded inside the CMOS back end is described. The key advantages of this integration approach are described in terms of achieving a reliable MEMS technology process within competitive cost requirements, without any need for dedicated process, material and packaging development. The choice of materials is also providing a strong and reliable technology for harsh environment applications where cost is also a key. Data is shown providing a broad picture of the Nanomech? technology and its potentials for applications.     

汽车电子封装趋势,考量及生产的特殊性

汽车电子是半导体行业成长较快的领域。安全、舒适、互联,和个性化是未来十年成长的主要动力。可靠性和性价比优势使支架封装仍占主导,而其它封装,如PBGA、堆叠式芯片尺寸封装(SCSP),和晶圆级封装(WLP)等,也正得到启用。MLF誖(QFN)应用广泛,具有很好的热电性能和设计灵活性。类似凹槽侧面可湿性焊点技术的创新,让MLF誖这种传统封装更具吸引力。更多传感器和MEMS用于汽车应用,封装形式主要为MLF誖,LGA和"凹槽MEMS"。资讯娱乐系统需要采用更多类型的封装形式。汽车电子封装生产所涉及的供应商管理、可靠性测试等因素必须与严格的汽车标准保持一致。     

用于MEMS器件的键合工艺研究进展

随着MEMS器件的广泛研究和快速进步,非硅基材料被广泛用于MEMS器件中.键合技术成为MEMS器件制作、组装和封装的关键性技术之一,它不仅可以降低工艺的复杂性,而且使许多新技术和新应用在MEMS器件中得以实现.目前主要的键合技术包括直接键合、阳极键合、粘结剂键合和共晶键合.     

A Novel Wafer-Level Hermetic Packaging for MEMS Devices

Some emerging microelectromechanical systems (MEMS) devices such as high-performance inertial sensors and high-speed actuators must be operated in a high vacuum and in order to create this vacuum environment, specific packaging is required. To satisfy this demand, this paper presents a novel method for hermetic and near-vacuum packaging of MEMS devices. We use wafer-level bonding technology to combine with vacuum packaging, simultaneously. For this packaging solution, the wafers with air-guided micro-through-holes were placed on a custom-built design housed in a vacuum chamber maintained at a low-pressure environment of sub-10 mtorr. Packaging structure is then sealed by solder ball reflow process with the lower heating temperature of 300degC to fill up micro-through-hole. Experimental results shown the hermetical packaging technique using solder sealing is adapted to the wafer-level microfabrication process for MEMS devices and can achieve better yield and performance. Thus, this technique is very useful for many applications with high performance and low packaging cost can be obtained due to wafer-level processing.