MEMS系统的代表-更多文档分类.ppt

微机电系统 第7章 MEMS的应用与检测 第一部分 MEMS的应用 MEMS系统的代表——微型无人驾驶飞机 MEMS系统的代表——微型无人驾驶飞机 MEMS系统的代表——微型军用机器人 微型惯性测量组合MIMU 微型加速度传感器在侵彻武器引信中的应用 二、MEMS在汽车上的应用 压力传感器在汽车中的应用 加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器在汽车中的应用 三、MEMS在生化、医学上的应用 人工器官植入 体内显微手术、检查、释药 手术操作部分 手术观察部分与系统集成 第二部分 MEMS的集成平台化 优点 微透镜 微铰链/微支撑 微驱动器/微限位器 FA-MOB的具体典型应用 FA-MOB的具体典型应用 FA-MOB的具体典型应用 第三部分 MEMS的封装 1、封装设计 芯片级封装 器件级封装 2、封装工艺 1）表面结合 2）引线键合 热压键合 超声键合 热超声球键合 3）微密封工艺 4）先进封装——倒装焊 焊球阵列Ball grid array (BGA) 4）先进封装——多芯片封装（MCP） 4）先进封装——多芯片封装（MCP） 4）先进封装——模块式封装（MOMEMS） 5）插装元器件的结构 3、封装基片材料 陶瓷 环氧玻璃 金属 本章重点难点 本章学习要求 区别——前为面键合，此为点键合 引线材料 ——主要金或铝，其他铜、银、钯 工艺参数 通常速度每秒钟10个线点 引线直径25 -75 μm 键合装置——毛细管劈刀 楔压键合——压力、热结合作用 作用点——芯片压点、引线框内端电极 压力、超声摩擦结合作用 优点——不加热底座、可形成不同金属之间的键合 金丝端部先融化成小球，再压力、超声摩擦结合作用 优点——连接尺寸控制极佳 微壳密封 反应密封技术 概念 ——在芯片有源面的铝压焊块上做凸焊点，然后将芯片倒扣，直接与基板连接 优点 实现圆片级芯片尺寸封装（WLP-CSP） 与基板直接相连——缩小器件的体积、重量 焊球阵列（BGA）凸点可以布满整个管芯——增加了I/O互连密度—— “连线”的缩短——引线电感电容小、串扰弱，信号传输时间短 实例 倒装焊封装的微麦克风 减小器件体积，小型化 缩短信号从信号芯片到驱动器或执行器的距离，减小信号衰减和外界干扰的影响 目的 实例 加速度微传感器的封装 比小芯片分别封装更容易 提高封装可靠性 提高封装密度、生产效率 其他优点 Multichip module (MCM) ——降低封装成本、缩短研发时间、使用便利 目的 采用总线方式 方法 ——形成系列化、标准化封装 ——降低封装成本、缩短研发时间、使用便利 分类 外观 金属封装/陶瓷封装——气密性，可靠性高 塑料封装——非气密性，简单、低廉、大批量 金属外壳封装——抗电磁干扰 圆柱形外壳封装（TO） 矩形单列直插式封装（SIP） 双列直插式封装（DIP） 针栅阵列式封装（PGA） 导热性能 线膨胀系数（与硅和砷化镓匹配） 高频特性（低介电常数、介质损耗） 电绝缘性能 机械性能 化学性质稳定（抵抗应用与工艺腐蚀） 加工性 成本 对基片材料的要求 1、三氧化二铝陶瓷 ——占陶瓷基片材料的90% ——热导率不足以满足大功率集成电路应用 导热性能 线膨胀系数 高频特性 电绝缘性能 机械性能 化学性质稳定 加工性 成本 2、氮化铝陶瓷 ——高热导率（为三氧化二铝5倍以上），适用于高功率 ——制备工艺复杂，成本高 3、氧化铍陶瓷 ——高导热、理想高频特性（适合上天电子设备） ——工艺毒性，成本高 ——特别适合引脚封装，特别是塑料、大批量封装。常用于单层、双层或多层印制板 导热性能差 线膨胀系数一般 高频特性一般 电绝缘性能一般 机械性能 化学性质稳定 加工性 成本低廉 ——环氧树脂和玻璃纤维为基础材料的复合材料 最常用铝 热导率很高/重量轻/价格低/易加工 线膨胀系数匹配性差 铜类似 很低线膨胀系数 良好的焊接性 导热能力较差 镍铁合金/ 铁镍钴合金 钨和钼 线膨胀系数匹配性很好 导热性好 与硅可焊性差、连接工艺复杂且可靠性差 密度大，不适合上天产品 价格昂贵 ——半导体硅片的支撑材料 ——小功率整流器的散热和连接材料 * 机械电子工程学院专业选修课程 Micro-Electro-Mechanical-System(MEMS) MEMS的应用 MEMS的集成平台化 MEMS的封装 MEMS的检测 现状—— 已形成可用性产品，主要是微传感器、微执行器等器件级产品 应用—— 光信号处理、生物医学、机器人、汽车、航空、航天、军事和日用电器等领域 已得到广泛的应用，并有巨大潜在的应用前景和经济效益 功能上可以开发出许多以往无法实现的产品； 微型化替代以前人类无法完成的某些工作