- 1、本文档共9页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
金属化和电互连系统
2016-12-13
1
INTRODUCTION TO BIO-
MEMS/NEMS
丁卫平
电子科学与技术系
网址:
电子邮件:wpdings@
办公室:科技楼东楼 403/416
恶劣环境下的MEMS器件封装技术
A引言
C圆片级封装
E
粘合芯片结构的热
机械特性
B 封装材料
D 高温电气互连系统
F 高温陶瓷封装系统
G相关讨论
引言
封装是IC制造的最后过程,通常起到保护芯片和
方便装配的作用。
对于MEMS器件,由于其既为电子器件又为机械
器件。与传统IC封装相比,还应满足机械操作性、
非电学信号转换、热机械可靠性等不同要求。
此外,在恶劣环境下高温,高动态压强,氧化合
还原性的化学腐蚀会使传统的封装方法不在适用,
需要加以改良。
一般恶劣环境用MEMS器件应该可以经受500℃
高温、氧化合还原性的化学腐蚀以及高动态压力
环境。
衬底
金属化和电互联系统
芯片粘合材料
01
02
03
04密封
封装材料
衬底材料
封装衬底的基本功能是提供一个平台,用于粘合器件芯片、金
属电气化互连、设置连接芯片和外界环境的导线、建立非化学
信号通路、提供机械和化学防护。
塑料和聚合材料在350℃以上会熔化或解
聚×
金属和合金材料在500℃会氧化,且易腐
蚀×
陶瓷材料化学电学稳定性良好,几乎不受
高温和腐蚀性气体环境影响√
金属化和电互连系统
传统的金属化和电互联系统包括厚膜金属化电路连线。
传统金属和合金材料如:铜、铝、金/镍涂层的
铁钴镍合金等。200℃以上互连系统机械强度下
降、500℃以上易氧化
×
贵金属如金,高温下导电良好、化学性质稳定、
热应力小
√
表面修正和增加涂层,可解决高温大电流密度
下电子迁移问题
√
使用惰性气体或真空封装,可改善高温氧化和腐
蚀问题
√
2016-12-13
2
芯片粘合材料
芯片粘合材料的基本功能是为芯片提供机械、电和热的支撑。
传统粘合材料均工作在250℃以下环境,500℃高温均出现问
题:
环氧结构材料解聚、共晶材料氧化和融化、
玻璃材料软化和融化。
结构
改变
主要是热膨胀系数不同导致的器件退化和
破损。
热机械特
性不匹配
导电导热性改变导致信号漂移失真。
性质
改变
理想粘合材料应有良好导电导热性和高温下物理化学性质稳定,以及不太高温度下
固化加工能力。
密封
A
材料性能
常用柔性密封材料如
塑料和聚合材料在高
温下失效。
B
热机械效应
密封常在不同材料间
进行,高温下这些材
料的热膨胀系数难以
匹配。
C
热过程
一些热过程如扩散和
放气在高温下变得活
跃或得到促进。
密封为封装器件创造和保持一个稳定的工作环境,有时
还需要化学惰性。
高温下密封的主要困难有:
圆片级封装
键合去氧化物
再清
洗清洗
A
JTB-111清洗
B
10%v/v氢氟
酸 和 去 离 子
水清洗
C
1100℃超高
真 空 处 理
30min去除
表面氧化物
D
8 0 0 ℃ ~
1000℃,单
轴 向 压 力
10MPa,持
续15h键合
圆片级工艺在MEMS的器件加工和封装中已经得到广泛应用。但是传统的大多数圆
片级封装技术都基于硅材料系统,不适用于高温环境。
一种合理的替代方案是使用SiC材料,SiC的电学和机械特性均适用于高温环境,目
前SiC材料的金属化,钝化,圆片键合等技术已经可以实现。
3×1018/cm3的n型掺杂6H-SiC晶片在(001)晶向上的熔融键合过程:
高温电气互连系统
本节给出一个高温微器件的实例:
陶瓷材
料(Al2O3
或AlN)
衬底
金
厚膜金属化
与引线键合
金属膜粘
合(镍)
粘合材料
SiC芯片
(二极管
和
MESFET)
测试芯片
厚膜金属化
厚膜金属化材料通常由
纯金属粉(金)、无机
粘接剂和有机载体组成。
在烘干过程(100~
150℃)中有机载体蒸
发,固化过程(约
850℃)中金属粉末形
成粘性膜,无机粘合剂
迁移到金属-衬底表面
形成反应粘合链。
引线键合
确定材料后,引线键合
可以使用引线键合机直
接键合到金属膜金属化
焊盘上,但是需要对其
高温性能进行评测:
如图为室温和500℃温
度条件下对阻值的持续
监测图像,前1200h无
外界偏置,后500h加入
了50mA直流偏置。不
同温度、有无偏压情况
下都未发生明显改变。
2016-12-13
3
导电芯片的粘合
通过在圆片表面淀积一层镍薄膜,在氩气氛下
950℃退火5min可以将SiC粘合在金属厚膜上。
对键合后的二极管和MESFET进行高温电学测试,
可见其电学性质均无明显变化。
500℃温度下的二极管I-U特
性曲线。
923K温度下的MESFET的I-U特
性曲线
粘合芯片结构的热机械特性
架设粘合芯片结构中温度分布是静态的和均匀的,
且整个结构上外力为零,
您可能关注的文档
最近下载
- 山东省济宁市嘉祥县2022-2023学年九年级上学期10月月考化学试卷含答案.docx VIP
- 2024年中国华能集团限公司校园招聘【高频考点汇总500题】模拟卷及参考答案详解.docx
- 六年级上册数学人教版《圆》单元整体教学设计(课件).pptx
- 17J008 挡土墙(重力式、衡重式、悬臂式)(必威体育精装版).pdf
- 山东省济宁市嘉祥县第四中学2020-2021学年九年级上学期10月月考化学试题.docx VIP
- 柠檬酸固体废弃物――石膏渣的综合利用.pdf
- 氧气吸入的并发症及预防.pptx VIP
- 继发性甲状旁腺功能亢进的护理PPT【27页】.pptx VIP
- 人生的短暂讲章.pptx
- 时间都去哪了钢琴谱五线谱.pdf
文档评论(0)