下一代太空望远镜大面积、可独立寻址的微反射镜阵列的封装

Packaging of large-area, individually addressable, micro-mirror arrays for the next generation space telescope

用来替代哈勃望远镜的下一代太空望远镜 (NGST)的开发和部署是美国航空与航天局(NASA)为推进宇宙探索的一个挑战性项目。NGST上装配一个包括 0 .6～ 5 μm多目标分光计的照相机 /分光计系统。为从太空的不同区域有选择地将光线引导至分光计 ,采用可独立寻址的微电子机械反射镜阵列作为分光计的狭缝掩模。Goddard太空飞行中心的NASA小组设计了一套能够满足系统要求的集成微反射镜阵列 (MMA/CMOS)驱动器芯片。样机的芯片构造和检测结果均符合预期要求。欲构建完全基于MEMS的狭缝掩模 ,设计要求 4片大规模集成芯片以 2× 2镶嵌方式精确排列 (至少为 9cm× 9cm)。另外 ,必须在低于 4 0K温度条件下掩模才能发挥作用。上述要求对集成MEMS芯片的封装提出了严峻的挑战。本文对 2× 2掩模中的大面积MEMS芯片的粘附、调整定位以及将其与系统的其他部分互连的构想进行了讨论。用倒装技术将大面积芯片焊接到硅基板上 ,解决了由于芯片和基板之间热膨胀系数失配而产生的整体热机械应力的问题 ,利用软熔过程中焊接凸点的复原力自动对准芯片。可行性实验 (实验中利用具有二维阵列焊盘的“机械”芯片 )表明 ,可粘附芯片以产生密堆积的镶嵌模式 ,芯片间的相对倾斜角小于 0 .0 5° ,符合系统的要求。热应力模拟结果表明 。