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在多数微机电系统(MEMS)器件级封装工艺中,需要采用高气密真空环境进行封装。在设备端实现该工艺至今依然是一项具有挑战性的技术难题,存在多项需要突破的关键技术,如真空转运、真空视觉对位、真空封盖和焊接等。因此提出一种适配工艺步骤的全自动高真空封装系统解决方案,并对其主要功能、工作原理、存在问题及解决方案进行详细论述。
在器件级封装技术中,真空封装越来越体现出其重要性,大部分MEMS器件都含有微型的可动部件,这类MEMS器件需要采用高气密真空环境进行封装。有研究表明,MEMS器件的可动元件在真空环境下运行时,其品质因数和运行性能可得到极大的提高。例如大气条件下MEMS谐振器的品质因素约为20~40,而其在10-5 Pa真空条件下的品质因数可高达5 000[1-3]。 传统的真空封装设备先在外部把管壳和盖板对位后放好,然后放入真空腔内进行封焊,焊接后器件内部真空度与真空腔内真空度差别很大,本文所述设备是在真空状态下完成对位、封焊,因此器件内部真空度即真空腔内真空度,封焊后形成的腔体内部真空度可以达到10-5 Pa量级。全自动真空封装设备可用于MEMS和智能混合式电路的芯片级真空封装,其主要特点是集预处理、吸气剂释放、视觉定位、点焊、平焊、测试、交换整个工艺流程为一体,在结构上将5个独立真空腔串联组合,真空环境覆盖整个工艺流程。 本文所论述的内容集中在对位焊接工艺腔,该工艺腔是设备的技术核心,集成了芯片传输、视觉对位、芯片焊接3个主要的功能模块。
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微纳士官