微系统封装技术-概论.ppt

膜厚度须生长在可接受的公差内。不均匀的沉积导致表面粗糙或不平整。当空间缝隙很小（5微米），这个参数就尤为重要01须要脱开时，牺牲层必须整体地被去除掉02牺牲层的刻蚀选择率和刻蚀率必须很高，以便使结构的其它部位不被明显损伤03牺牲层的要求牺牲层的通道要求可以采用水平或垂直式通道。刻蚀液通过开口慢慢穿过而除去牺牲层。开口必须足够大以便于处理刻蚀液，并缩短刻蚀时间。在长窄槽中，扩散效应会限制刻蚀率，应尽可能采用多处开口以缩短刻蚀时间表面工艺适用于微小结构的加工，结构尺寸的主要限制因素是加工多晶硅的RIE工艺表面工艺的另一个特点是可实现微小可动部件的加工，而驱动或测量微器件最好的方式是静电力，所以在微机械中通常选择静电力作为驱动力一个研究趋势是实现电子线路和微机械器件的集成，即首先在硅片上加工电子线路，再以兼容的工艺加工微机械零件，所以充分利用IC技术的设备和工艺具有特别的重要性表面硅工艺的特点但表面工艺是一种平面工艺，因此对机械设计有局限性。01首先垂直方向的尺寸受到工艺的限制；02其次器件的横向尺寸的选择受到薄膜机械性能，特别是残余应力的影响；03目前IC设备淀积微机械厚膜效率低；04此外，微机械加工形成的表面形态的高低相差较大，通常可达几个微米05表面硅工艺的缺点静电谐振器薄膜应力的利用－光开关电磁微型电机静电马达表面硅工艺的典型应用基体绝缘和屏蔽轴承空隙和支撑区转子、定子和气隙轴承静电马达静电旋转马达原理微机电系统封装技术基础主讲：汪学方华中科技大学MEMS中心微机电系统的概念微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems—MEMS）是融合了硅微加工、LIGA（光刻、电铸和塑铸）和精密机械加工等多种微加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系统。它在微电子技术的基础上发展起来的，但又区别于微电子技术。它包括感知外界信息（力、热、光、磁、电、声等）的传感器和控制对象的执行器，以及进行信号处理和控制的电路。微机电系统的概念美国：微型机电系统MEMS:Microelectromechanicalsystem日本：微机械Micromachine欧洲：微系统Microsystem各个国家不同的定义典型MEMS器件介绍：微泵(MicroPump)logo压电片容积泵，压电驱动双金属热致动阀微喷——喷墨打印头电阻电热式微推进器通过电阻加热，把工质汽化，产生高温高压气体从喷口喷出。logo数字镜面显示（DMD）改变反射方向微机电系统（MEMS）与微电子（IC）器件的区别：MEMS器件IC器件几何特性三维结构二维结构物理特性有运动部件（存在尺寸效应，表面效应）无运动部件应用材料的效应体效应器件面效应器件环境敏感性对环境很敏感对环境不太敏感信号接口种类有机械、光、电、多种信号主要是电信号加工工艺有多种加工工艺主要是表面加工工艺加工材料有多种加工材料主要是半导体材料微电子封装成本占总成本30%左右，MEMS封装成本为器件成本80%左右影响MEMS器件的环境因素应力振动冲击气体湿度腐蚀机械化学物理温度压力加速度1.封装和制造引起残余应力2.外部载荷3.变形引起应力4.机械失效气密性封装芯片划伤封装时加载在器件上的温度过高，压力过大MEMS器件受多方面环境因素的影响也是MEMS器件封装之所以多样和复杂的原因微机电系统主要加工工艺Bulkmicromachining~1960Surfacemicromachining~1986LIGA~1978体加工(BulkMachining)指通过刻蚀(Etching)等去除部分基体或衬底材料，从而得到所需的元件的体构形。它在微机械制造中应用最早，主要是通过光刻和化学刻蚀等在硅基体上得到一些坑、凸台、带平面的孔洞等微结构，它们成为建造悬臂梁、膜片、沟槽和其它结构单元的基础，最后利用这些结构单元可以研制出压力或加速度传感器等微型装置。体微机械加工常用的是利用硅腐蚀的各向异性制造各种几何机构，再通过键合技术将两部分硅的微结构结合再一起体硅加工：0102体硅加工工艺主要流程硅园片去掉光刻胶腐蚀硅片刻蚀光刻胶淀积光刻胶为了得到质量好的结构，一般采用SiO2或Si3N4作为掩膜体硅工艺体硅工艺的典型应用微泵：具有两个单向阀，当电压施加到极板上时，变形膜向上运动，此时泵室体积增加，压力减小，进水阀打开，液体流进腔室。断电后，相反。泵的基本参数：变形膜面积4×4mm2，厚度25微米，间隙4微米，工作频率1～