Матричное корпусирование МСТ

Завершающие операции при матричном производстве МСТ

Рис.7. Примеры керамических корпусов МЭМС устройств японской фирмы Kyocera датской фирмы Hymite.

МКорпус МЭМС устройства выполняет две основные функции:

1) защита устройства от воздействия окружающей среды и обеспечение заданных внутренних условий его работы;

2) защита окружающей среды от материалов и работы устройства.

Первая функция включает механическую надежность и защиту – обеспечение жесткости и прочности для предотвращения деформирования и нарушения целостности структуры, а также электрическую изоляцию и защиту от воздействия электромагнитных полей и высокоэнергетических излучений, электролитов и влаги, нагревания и агрессивных химических реагентов для предотвращения нежелательных эффектов. Вторая функция заключается в выборе материалов, не взаимодействующих с окружающей средой, исключении выделения устройством токсичных продуктов и обеспечении его стерильности. Во всех случаях выбираемые конструкции, материалы и технологические процессы, учитываяиспользование и сохранение авторских прав, должныобеспечивать высокую коррозионную стойкость и герметичность корпуса, хорошую адгезию и отсутствие напряжений на межфазных границах, минимальные размеры и вес, заданную форму, модульность и интегрированность конструкции, легкость установки и извлечения, отсутствие залипания и выполнение других, часто уникальных требований.

Процесс корпусирования МЭМС устройств обычно реализуется двумя путями:

1. На уровне отдельных элементов (Die-level Package, DLP). При этом кремниевая пластина с изготовленными и закрепленными (за счет создания и сохранения поддерживающего жертвенного слоя) МЭМС ЧЭ разрезается на отдельные элементы, которые затем высвобождаются удалением жертвенного слоя и корпусируются отдельно или в сочетании с электронными и другими компонентами обычно в достаточно большом керамическом корпусе:

Этот процесс, особенно его стадии высвобождения и корпусирования, являются длительными и дорогими.

2. На уровне пластин (Wafer-level Package, WLP). В этих процессах базовая (матричная) кремниевая пластина с изготовленными и высвобожденными МЭМС ЧЭ, обычно после формирования электрических выводов и соединений и сочетания с электронными и другими компонентами, соединяется с другой пластиной (крышкой), обеспечивающей рабочую полость для каждого отдельного элемента, затем разрезается на отдельные элементы, которые окончательно корпусируются на уровне чипа (Chip Scale Package, CSP):

Кремниевая пластина с элементами МЭМС Верхняя пластина (крышка)

МЭМС чип Корпусирование на уровне чипа (CSP):

Благодаря возможности резкого уменьшения размеров МЭМС устройств и обеспечения их повышенных характеристик и снижения стоимости этот метод матричного корпусирования в настоящее время является наиболее эффективным и перспективным. Сочетание этого метода с созданием внутрикремниевых соединений (Through-Silicon Vias, технологий TSV) резко увеличивает возможности дальнейшей миниатюризации МЭМС устройств. Так, при переходе от использования кремниевых пластин диаметром 150 мм к 200 мм пластинам позволяют корпусировать до 5 тыс. датчиков, формируемых на одной пластине.

Применяемые на практике методы соединения пластин подразделяются на три основные группы:

· без использования промежуточного соединительного слоя (анодное соединение стекло-кремний и химическое сплавление кремний-кремний);

· с использованием непроводящего электрический ток промежуточного соединительного слоя (суспензий стеклопорошка, других неорганических изоляционных материалов);

· с использованием токопроводящего промежуточного соединительного слоя (металлов и их эвтектических сплавов).

Дата добавления: 2014-12-24