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实现圆片级的感应加热设备封装和键合的工业应用

发布时间:2019-09-10 07:30:46 作者:四方三伊 阅读:
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四方三伊为您解读如何实现圆片级感应加热设备的封装和键合的工业应用

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  微机电系统(MEMS)圆片级封装
  MEMS,即微机电系统,一般认为它是由特征尺寸在亚微米至毫米范围内,集微结构、微传感器、微执行器以及信号处理和控制电路甚至接口、通信和电源于一体的微型器件或系统。制约MEMS芯片应用的关键因素是封装技术。研究人员开发了多种MEMS封装技术和工艺,如阳极键合、共晶键合等。
  阳极键合最早由Wallis和Pomerantz在1969年共同提出,阳极键合技术可以实现在200~500℃时的硅与玻璃等的键合,无需中间层,且键合结构具有良好的气密性和长期可靠性,工艺条件简单、残余应力小、键合强度高,目前在MEMS器件制备过程中得到了广泛的应用。
  但因为阳极键合所需温度或电压高,且存在碱金属离子污染问题,从而引入了高频电磁感应加热设备。如Keith Thompson采用频率为13.56MHz的射频源感应加热在几秒钟内实现了硅-硅直接键合。台湾清华大学采用频率为400kHz的高频电源实现了低温圆片键合。而华中科技大学采用1000W、350kHz的高频感应加热设备,使线圈内产生与石墨片表面垂直的电磁场而使石墨快速被加热,石墨之间的硅片和玻璃片由石墨导热而达到设定温度,开启高压电源,高压加载到硅-玻璃上,同时石英棒提供压力,最终实现键合,如图所示。由于感应电磁加热的应用,加速了带电粒子的迁移,实现了快速低温下的阳极键合,降低了电压对键合强度的影响。
电磁感应加热设备低温阳极键合示意图及装置 
  在现有研究工作的基础上,在封装中应用感应加热设备,温度均匀性是一个难题,只有解决了这个问题,才可能实现圆片级的感应加热封装和键合的工业应用。

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