基于微谐振器的圆片级真空封装真空度测试技术

针对微电子机械系统(MEMS)圆片级封装腔体体积小、传统的真空封装测试方法适用性差的情况,研制了一种用于表征圆片级真空封装真空度的器件——MEMS微谐振器。利用此谐振器不仅可以表征圆片级真空封装真空度,也可用于圆片级真空封装漏率的测试。采用MEMS体硅工艺和共晶圆片键合技术实现了微谐振器的圆片级真空封装,利用微谐振器阻尼特性建立了谐振器品质因数与真空度的对应关系,通过设计的激励电路实现了微谐振器品质因数的在片测试,对不同键合腔体真空度下封装的MEMS微谐振器进行测试,测试结果显示该微谐振器在高真空度0.1~8 Pa范围内品质因数与真空度有很好的对应关系。

圆片级封装中的二次硅-玻璃键合工艺研究

针对MEMS谐振器真空封装更高的要求,将盖帽硅片、器件硅片(Si)和玻璃衬底通过二次Si—玻璃(D-SOG)阳极键合工艺,实现了MEMS谐振器加工的同时,完成MEMS谐振器的6in圆片级高真空度封装。通过优化两次键合工艺参数,第二次键合温度由第一次键合温度350℃调整到380℃,键合压力分别为800N(第二次键合)和600N(第一次键合);优化第二次键合封装密封环的键合面积宽度为700μm;达到良好的MEMS谐振器封装效果,器件的泄漏速率为3.85×10^(-9) Pa·m^(3)/s。该研究可以有效降低加工成本和工艺难度、提高器件可靠性,满足了MEMS器件对封装密封性的要求,后续可广泛应用到基于D-SOG的MEMS谐振器封装工艺中,具有良好的应用前景。

基于SOI-SOG键合的圆片级真空封装MEMS电场传感器

圆片级真空封装是提高微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)电场传感器品质因数及批量化制造效率的重要途径.本文提出了一种基于绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)-玻璃体上硅(Silicon On Glass,SOG)键合的圆片级真空封装MEMS电场传感器,设计并实现了从传感器敏感结构制备到真空封装的整套圆片级加工工艺.本文建立了传感器的结构电容模型,进行了有限元仿真,分析了传感器的特性,突破了传感器微结构制备与释放、SOI与SOG键合等工艺技术难点.该传感器具有工作电压低、品质因数高的突出优点.实验结果表明,工作电压仅为5 V直流与0.05 V交流电压.在60天测试过程中,传感器品质因数始终保持在5000以上.在0~50 kV/m范围内,传感器灵敏度为0.15 mV/(kV/m),线性度为2.21%,不确定度为4.74%.

晶圆片级封装技术（WLP）概述

本文简要叙述了晶圆片级封装技术及其优越性，并概述了国内外对晶圆片级封装技术的研究状况和应用前景。

再布线圆片级封装板级跌落可靠性研究

再布线圆片级封装通过对芯片焊区的重新构造以及无源元件的集成可以进一步提升封装密度、降低封装成本。再布线圆片级封装器件广泛应用于便携式设备中,在实际的装载、运输和使用过程中抗冲击可靠性受到高度重视。按照JEDEC标准对再布线圆片级封装样品进行了板级跌落试验,首先分析了器件在基板上不同组装点位的可靠性差异;然后依次探讨了不同节距和焊球尺寸、再布线结构对器件可靠性的影响;最后,对失效样品进行剖面制样,采用数字光学显微进行形貌表征。在此基础上,结合有限元分析对再布线结构和铜凸块结构的圆片级封装的可靠性和失效机理进行深入地阐释。

再布线圆片级封装的温度循环可靠性研究

圆片级封装再布线层结构改变焊盘布局从而提升器件I/O密度和集成度,在移动电子产品中得到广泛应用,其热机械可靠性备受关注。按照JEDEC标准对含RDL结构的WLP器件进行了温度循环试验,研究了WLP器件结构对可靠性的影响。结果表明,随样品节距减小,器件的可靠性降低;相同节距时,焊球直径越小可靠性越低。通过失效分析发现了3种与互连结构有关的失效模式,其中一种与RDL结构直接相关,且对大节距的WLP器件可靠性产生了较大影响。结合有限元模拟,对再布线结构圆片级封装的失效机理进行了深入地分析。

圆片级封装的研究进展

圆片级封装(wafer level package,WLP)因其在形状因数、电性能、低成本等方面的优势,近年来发展迅速。概述了WLP技术近几年的主要发展。首先回顾标准WLP结构,并从焊球结构等方面对其进行了可靠性分析。其次介绍了扩散式WLP工艺以及它的典型应用,并说明了扩散式WLP存在的一些可靠性问题。最后总结了WLP技术结合硅通孔技术(TSV)在三维叠层封装中的应用。

用于圆片级封装的金凸点研制

介绍了电镀法进行圆片级封装中金凸点制作的工艺流程,并对影响凸点成型的主要工艺因素进行了研究。凸点下金属化层(UBM,under bump metallization)溅射、厚胶光刻和厚金电镀是其中的工艺难点,通过大量的实验研究,确定了TiW/Au的UBM体系,得到了优化的厚胶光刻工艺。同时,研制了用于圆片级封装金凸点制作的垂直喷镀设备,选用不同的电镀液体系和光刻胶体系,对电镀参数进行了控制和研究。对制作的金凸点与国外同类产品的基本特性进行了对比,表明其已经达到可应用水平。

圆片级芯片尺寸封装技术及其应用综述

综述了圆片级芯片尺寸封装(WL-CSP)的新技术及其应用概要,包括WL-CSP的关键工艺技术、封装与测试描述、观测方法和WL-CSP技术的可靠性及其相关分析等。并对比研究了几种圆片级再分布芯片尺寸封装方式的工艺特征和技术要点,从而说明了WL-CSP的技术优势及其应用前景。

基于MEMS圆片级封装/通孔互联技术的SIP技术

随着科学技术的发展，3DSIP（System—in—package）技术已成为世界热点。基于MEMS圆片级封装WLP（Wafer—level packaging）的SIP技术是目前3DSIP最重要技术之一，

一种采用圆片级真空封装的全硅MEMS三明治电容式加速度计

全硅MEMS加速度计具有温度特性好、封装体积小、成本低的优点,从而成为小型化GNC(制导、导航与控制)系统的关键器件。给出了一种具有三层硅结构的MEMS三明治加速度计的设计、加工以及圆片级真空封装方法,其中,中间硅摆片的3D结构通过双面KOH湿法腐蚀制造,腐蚀过程中使用台阶化的SiO_2作为硬掩模。硅盖板的加工主要通过KOH各向异性腐蚀和电感耦合等离子体垂直刻蚀完成。最后,上、下硅盖板通过基于Au-Si共晶反应的全硅键合技术从两侧与硅中间摆片进行键合,并实现圆片级真空封装。三明治加速度计的腔体内封装了压力为200 Pa的高纯氮气。测试结果表明,所述加速度计的闭环输出灵敏度为0.575 V/g,零位误差为0.43 g。加速度计的-3dB带宽为278.14Hz。加速度计1 h的输出稳定性为2.23×10-4 g(1σ)。加速度计在全温范围(-40℃~60℃)内的输出漂移为45.78 mg,最大温度滞环为3.725 mg。

圆片级封装的无铅焊料凸点制作技术研究

对圆片级封装(WLP)的结构设计和关键工艺技术进行了研究;描述了凸点下金属(UBM)层的选择,凸点回流技术,以及凸点的质量控制技术;重点阐述了采用电镀制作无铅焊料凸点的方法。

基于圆片级阳极键合封装的高g_n值压阻式微加速度计

设计了一种适合于高gn值压阻式微加速度计圆片级封装的结构,解决了芯片制造工艺过程中电极通道建立、焊盘保护、精确划片等关键技术。采用玻璃—硅—玻璃三层阳极键合的方式进行圆片级封装,较好地解决了芯片密封性、小型化和批量化等生产难题。在4 in生产线上制作的高gn值压阻式微加速度计样品,尺寸仅为1 mm×1 mm×0.8 mm;对传感器进行的校准与抗冲击性能测试,结果表明:样品具备105gn的抗冲击能力、0.15μV/gn/V的灵敏度以及200 kHz的谐振频率。

MEMS圆片级气密封装微加热器阵列的设计和工艺研究

设计了 5 0 0× 5 0 0个微加热器阵列 ,加热线条宽度分别为 5 μm ,7μm ,9μm。采用离子束溅射、光刻、湿法腐蚀等工艺 ,在Si衬底上制作了微加热器 ,加热层材料为Ni/Cr ,Au ,厚度分别为4 0 0nm ,2 0 0nm。采用直流电源对加热器进行供电 ,在红外热像仪下观察 ,随着电压、电流的增加 ,加热区温度上升很明显。测试结果表明 ,该加热器可以用于 (MEMS)

面向圆片级气密封装的表面活化直接键合技术

通过封装实验和性能检测,成功验证了表面活化直接键合技术应用于圆片级气密封装的可行性。实验中使用刻蚀出方形槽的硅圆片,通过化学表面活化方法,与基板硅圆片在室温下成功预键合,形成气密腔体;经过350℃、5 h的大气环境退火后强化了键合强度及气密性能。利用红外透射方法检测了键合后的硅圆片,其界面完整无明显空洞;键合界面横截面SEM图像显示键合界面均匀平整无显著缺陷。键合而成的气密腔体依次经过氦质谱仪和氟油检漏仪检测其气密性,平均漏率达到了1.175×10-8 Pa.m3/s。

圆片级封装中硅帽的设计和加工

为了提高微电子机械系统(MEMS)器件的成品率和集成度,介绍了一种应用于圆片级封装的硅帽结构。重点介绍了该硅帽结构的设计和加工方法。分析了圆片级封装(WLP)采用侧引线和通孔引线两种方式的优缺点。完成了上大下小的硅通孔结构和不同开口面积的通孔引线实验。采用电感耦合等离子(ICP)干法刻蚀获得了高深宽比、高陡直度的硅通孔。采用光学显微镜测试了上、下通孔的平面结构。在完成硅帽和敏感结构的键合后,进行了引线测试,结果表明这种上大下小的通孔结构能很好地完成引线工艺,其中250μm×250μm的尺寸是最佳开口面积。

基于BCB键合的MEMS加速度计圆片级封装工艺

对基于BCB的圆片级封装工艺进行了研究,该工艺代表了MEMS加速度计传感器封装的发展趋势,是MEMS加速度计产业化的关键。选用3000系列BCB材料进行MEMS传感器的粘结键合工艺试验,解决了圆片级封装问题,在低温250℃和适当压力辅助下≤2.5 bar(1 bar=100 kPa)实现了加速度计的圆片级封装,并对相关的旋涂、键合、气氛、压力等诸多工艺参数进行了优化。

一种基于BCB键合技术的新型MEMS圆片级封装工艺

苯并环丁烯(BCB)键合技术通过光刻工艺可以直接实现图形化,相对于其他工艺途径具有工艺简单、容易实现图形化的优点。选用4000系列BCB材料进行MEMS传感器的粘接键合工艺试验,解决了圆片级封装问题,采用该技术成功加工出具有三层结构的圆片级封装某种惯性压阻类传感器。依据标准GJB548A对其进行了剪切强度和检漏测试,测得封装样品漏率小于5×10-3Pa.cm3/s,键合强度大于49N,满足考核要求。

一种新颖的微电子封装:圆片级封装

本文介绍了一种当前正在快速发展的微电子器件的新颖封装—圆片级封装(WLP)的定义、主要优缺点、焊盘再分布和植球等主要工艺过程等。

制作圆片级封装凸焊点的垂直喷镀机研制

介绍了为满足微电子新颖封装——圆片级封装(WLP)在硅圆片上制作凸焊点的需要,根据有限元分析模拟优化,设计研制了FEP-1垂直喷镀机。该机可用于φ100-φ150mm(φ4-φ6英寸)圆片上电镀Au、PbSn、In等凸焊点。在150mm液晶显示驱动电路硅圆片上,用该电镀机电镀制作出了合格的高度为17μm、间距为20μm的金凸点。