用电镀铜锡合金薄膜实现圆片级气密封装

开发了一种基于电镀铜锡合金薄膜的绝压气压传感器圆片级气密封装技术以降低常规的基于阳极键合气密封装技术的成本及难度。通过实验确定了铜锡合金薄膜的电镀参数,实现了结构参数为:Cr/Cu/Sn(30nm/4μm/4μm)的铜锡合金薄膜;通过共晶键合实验确定圆片级气密封装的参数,进行了基于铜锡材料的气密封装温度实验。通过比较各种不同温度下气密封装的结果,确定了完成圆片级气密封装的条件为:静态压力0.02 MPa,加热温度280°,保持20min。最后,对气密封装效果进行X-射线衍射谱(XRD)、X射线分析、剪切力以及氦气泄露分析等实验研究。XRD分析显示:在键合界面出现了Cu3Sn相,证明形成了很好的键合;X射线分析表明封装面无明显孔洞;剪切力分析给出平均键合强度为9.32 MPa,氦气泄露分析则显示泄露很小。得到的结果表明:基于电镀铜锡合金薄膜可以很好地实现绝压气压传感器的圆片级气密封装。

4J42合金外壳气密封装的脉冲激光焊

采用Nd∶YAG脉冲激光焊对4J42合金外壳进行了密封焊接。研究了激光输出功率、焊接速度、试件表面处理状态等工艺参数对焊接密封质量的影响。试验结果表明,激光输出功率达到一定值时,能够获得较好的密封焊缝;当激光功率一定时,焊接速度越高,密封成品率呈下降趋势;试件表面处理状态为化学镀镍时易形成裂纹,为电镀金层时焊缝成形美观,为电镀锡铋镀层时不易采用激光焊。

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。

MCM组件盒体与盖板气密封装倒置钎焊工艺方法

提出了MCM组件盒体与盖板气密封装的一种倒置钎焊工艺方法。将盒体、焊片、盖板预装在一起,倒置在加热台上,盖板直接接触热台,借助夹具、合适的盒体结构形式以及适当的焊接工艺参数,能够实现盒体底部温度低于封盖焊料熔点30℃以上且实现气密封装,经测试,组件的电性能在封装前后没有明显变化,该方法操作简单、可靠,易于组件返修。

谐振梁压力传感器的气密封装技术

文章介绍了谐振梁压力传感器的气密封装技术,全面分析了影响气密封装的各种因素,提出了相应的解决方法。

雷达T/R组件气密封装研究

对雷达T/R组件进行气密封装是提高组件可靠性进而提高相控阵雷达长期使用可靠性的重要手段。针对雷达T/R组件气密封装可靠性要求高的问题,文中结合气密封装组件的组成,对气密封装设计中的封装壳体材料选择、壳体结构设计和封装工艺设计进行了系统分析和讨论。论证表明,选择与基板陶瓷材料热膨胀系数匹配的壳体材料、结合封装焊接工艺设计优化壳体结构、充分并合理进行试验验证是解决组件气密封装问题的关键。文中还就典型T/R组件的气密封装设计进行了举例说明。

Ni-Ti基合金机械气密封装方法研究

研究发现Ni-Ti合金能够在电子组件机械气密封装领域发挥重要作用。为此,开展了某型Ni-Ti基合金机械气密封装方法研究,并在行业内首次设计了Ni-Ti基合金机械气密封装结构,该结构包含某型Ni-Ti基合金环、销钉柱和腔体壁。通过开展厚度分别为2.0,1.5,1.0,0.5和0.25 mm腔体壁的Ni-Ti基合金样件气密封装和环境试验验证后,表明:基于Ni-Ti基合金的机械气密封装方法切实可行,工艺实现难度不大。其中,腔体壁厚为0.5mm和0.25 mm的销钉柱气密性最容易满足GJB548B—2005的验收要求,且成品率可达100%。

利用银锡共晶键合技术的MEMS压力传感器气密封装

为了提高MEMS压力传感器的气密封装效果,利用银锡(Ag-Sn)焊片共晶键合的方法实现封装.首先介绍了工艺流程,然后利用X射线能谱(EDX)和剪切强度分析对共晶键合的温度和时间参数进行了优化,接着对9组静载荷下的剪切强度、Ag-Sn合金分布和键合层断面做了对比分析,最后做了X光检测、氦泄漏率对比测试及MEMS压力传感器实际效果测试.实验结果表明,在温度为230℃、加热时间为15 min、静载荷范围为0.003 9 MPa～0.007 8 MPa时,MEMS压电传感器的平均剪切强度达到14.22 MPa～18.28 MPa,X光检测无明显空洞,氦泄漏率不超过5×10-4Pa.cm3/s,测试曲线表明线性度较好.

Cu/Sn等温凝固技术在MEMS气密封装中的应用

研究了Cu／Sn等温凝固键合技术在MEMS气密性封装中的应用。设计了等温凝固键合多层材料的结构和密封环图形，优化了键合工艺，对影响气密性的因素（如密封环尺寸等）进行了分析。在350。C实现了良好的键合效果，其最大剪切强度达到27．7MPa，漏率～2×10^-4Pa·cm^3／s He，完全可以满足美国军方标准（MIL—STD-883E）的要求，验证了Cu／Sn等温凝固键合技术在MEMS气密封装中的适用性。

电子产品气密封装返修新方法

采用激光封焊的组件一旦气密性达不到要求,返工返修就非常困难,极易造成组件的报废。Loctite290具有渗透性,且在无氧条件下才固化的特点,可以实现对裂纹或者微孔的堵漏。文章提出了采用Loctite290对激光封焊后封堵返修的工艺方法,并验证了该方法的有效性。

基于银焊膏电流烧结的航天功率分立器件气密封装

由于传统气密封装方法在封装的过程中会给电子器件带来不利的影响,本文基于银焊膏电流烧结快速互连技术,提出了一种新型的气密封装方法,可用于航天功率分立器件的密封。本文研究了通电过程中接头温度、微观形貌以及剪切强度的变化。在银焊膏电流烧结的过程中,随着有机物的去除,烧结银层升温速率急剧下降,并且最初被有机物分离的银颗粒逐渐相互接触。随着通电时间延长,烧结银接头越来越致密,伴随着接头强度的不断提高。最终获得的烧结银密封接头可以满足封装器件对气密性的要求。

气密封装外壳内氢含量检测研究

针对氢气作为气密性封装外壳中常见的内部气氛对电子元器件的性能、寿命及可靠性的破坏性影响,通过对封装外壳的材料及制造工艺进行分析,提出确定外壳内部氢气含量温度条件和时间条件的原则和方法,指导气密封装外壳内氢气含量的测试。

微波器件钎焊气密封装工艺设计

研究了一种可应用于微波器件气密封装的钎焊工艺设计。采用有限元仿真软件计算了搭接型微波器件钎焊封装模型,以Sn63Pb37焊料钎焊外引线和盖板为基础,探索出钎焊密封的边界条件和适当的工艺参数并延伸拓展。试验证明,能够实现盒体与盖板的气密性钎焊封装且不影响后续喷涂工艺。使用扫描电镜对焊缝进行检查,焊缝致密无空洞,金属化层厚度约1μm。应用钎焊密封的微波器件,其性能指标在封装前后无变化。

气密封装激光焊接结构与工艺设计

激光焊接在气密封装中得到越来越广泛的应用,文章通过对使用激光焊接气密封装的产品结构、材料选择、镀层选择、设备结构、焊接工艺等进行分析,以期为气密封装组件的设计人员及工艺人员提供参考。

X射线在陶瓷气密封装空洞检查中的不足

在集成电路的陶瓷气密封装中,往往使用X射线照相技术来检查密封区的空洞情况并由此判断密封质量的好坏。通常情况下,X射线的检测结果是可信的,但是也存在由于某种原因导致焊接空洞无法为X射线所探测的情形。此外,部分具有底部热沉的陶瓷外壳,其热沉材料本身对X射线的吸收很大,会对焊接区存在的空洞的成像进行覆盖,并造成漏判。另外,X射线对于不同层面的空洞会进行图像叠加,从而无法对空洞部位进行准确定位。文中从X射线照相的原理上对此类X射线照相中的空洞漏判等现象进行了分析和探讨。

耐高温微系统气密封装技术及高温可靠性研究

针对武器装备、航空航天等领域高温封装需求,提出一种耐高温微系统气密封装技术.选用氮化铝直接电镀陶瓷基板(direct plated ceramic substrate, DPC)作为封装散热基板,可伐(Kovar)合金作为封装盖板,金锡合金(Au80Sn20)作为焊接材料实现气密封装,并通过有限元模拟优化了最小焊接应力下的焊环厚度.根据设计方案制备了集成热敏电阻和微型加速度计的微系统器件.测试结果表明,微系统封装样品焊接质量良好,界面无孔隙和裂纹.将封装后的微系统在200℃下老化1000 h,测试其老化前后的气密性和芯片电性能.结果表明,老化后微系统仍具有较高气密性,封装漏率达到10-9Pa·m3/s量级,热敏电阻及微型加速度计电信号正常.实验证明该耐高温微系统气密封装技术可满足高温应用可靠性需求,有望应用于航空航天及军工领域.

玻璃浆料低温气密封装MEMS器件研究

系统地研究了玻璃浆料在低温下气密封装MEMS器件的过程。采用该工艺(预烧结温度400℃,烧结温度500℃,外加压强3kPa)形成的封装结构具有较高的封接强度(剪切力>15kg)及良好的气密性(气密检测合格率达到85%),测得的漏率符合相关标准。

圆片级气密封装及通孔垂直互连研究

提出了一种新颖的圆片级气密封装结构。其中芯片互连采用了通孔垂直互连技术:KOH腐蚀和DR IE相结合的薄硅晶片通孔刻蚀技术、由下向上铜电镀的通孔金属化技术、纯Sn焊料气密键合和凸点制备相结合的通孔互连技术。整个工艺过程与IC工艺相匹配,并在圆片级的基础上完成,可实现互连密度200/cm2的垂直通孔密度。该结构在降低封装成本,提高封装密度的同时可有效地保护MEMS器件不受损伤。实验还对结构的键合强度和气密性进行了研究。初步实验表明,该结构能够满足M IL-STD对封装结构气密性的要求,同时其焊层键合强度可达8MPa以上。本工作初步在工艺方面实现了该封装结构,为进一步的实用化研究奠定了基础。