MEMS键合工艺简介课件
- 格式:ppt
- 大小:3.31 MB
- 文档页数:16
MEMS器件引线键合工艺(wire bonding)2007-2-1 11:58:29以下介绍的引线键合工艺是指内引线键合工艺。
MEMS芯片的引线键合的主要技术仍然采用IC芯片的引线键合技术,其主要技术有两种,即热压键合和热超声键合。
引线键合基本要求有:(1)首先要对焊盘进行等离子清洗;(2)注意焊盘的大小,选择合适的引线直径;(3)键合时要选好键合点的位置;(4)键合时要注意键合时成球的形状和键合强度;(5)键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线弧度。
常用的引线键合设备有热压键合、超声键合和热超声键合。
(1)热压键合法:热压键合法的机制是低温扩散和塑性流动(Plastic Flow)的结合,使原子发生接触,导致固体扩散键合。
键合时承受压力的部位,在一定的时间、温度和压力的周期中,接触的表面就会发生塑性变形(Plastic Deformation)和扩散。
塑性变形是破坏任何接触表面所必需的,这样才能使金属的表面之间融合。
在键合中,焊丝的变形就是塑性流动。
该方法主要用于金丝键合。
(2)超声键合法:焊丝超声键合是塑性流动与摩擦的结合。
通过石英晶体或磁力控制,把摩擦的动作传送到一个金属传感器(Metal“HORN”)上。
当石英晶体上通电时,金属传感器就会伸延;当断开电压时,传感器就会相应收缩。
这些动作通过超声发生器发生,振幅一般在4-5个微米。
在传感器的末端装上焊具,当焊具随着传感器伸缩前后振动时,焊丝就在键合点上摩擦,通过由上而下的压力发生塑性变形。
大部分塑性变形在键合点承受超声能后发生,压力所致的塑变只是极小的一部分,这是因为超声波在键合点上产生作用时,键合点的硬度就会变弱,使同样的压力产生较大的塑变。
该键合方法可用金丝或铝丝键合。
(3)热超声键合法这是同时利用高温和超声能进行键合的方法,用于金丝键合。
三种各种引线键合工艺优缺点比较:1、引线键合工艺过程引线键合的工艺过程包括:焊盘和外壳清洁、引线键合机的调整、引线键合、检查。
键合技术键合技术定义:在室温下两个硅片受范德瓦耳斯力作用相互吸引,硅片表面基团发生化学作用而键合在一起的技术。
键合技术广泛应于MEMS 器件领域,是一项充满活力的高新技术,对我国新技术的发展有十分重要的意义。
在MEMS 制造中,键合技术成为微加工中重要的工艺之一,它是微系统封装技术中重要的组成部分,主要包括以下几方面:1、阳极键合技术优点及应用优点:具有键合温度较低,与其他工艺相容性较好,键合强度及稳定性高,键合设备简单等优点。
应用:阳极键合主要应用于硅/硅基片之间的键合、非硅材料与硅材料、以及玻璃、金属、半导体、陶瓷之间的互相键合。
1、1 阳极键合机理阳极静电键合的机理:在强大的静电力作用下,将二个被键合的表面紧压在一起;在一定温度下,通过氧一硅化学价键合,将硅及淀积有玻璃的硅基片牢固地键合在一起。
1、2 阳极键合质量控制的主要因素(1)在硅片上淀积玻璃的种类硅-硅基片阳极键合是一种间接键合,间接键合界面需引入材料与硅基片热学性质匹配,否则会产生强大的内应力,严重影响键合质量。
因此对硅-硅基片阳极键合时淀积的玻璃种类要认真选择。
(2)高质量的硅基片准备工艺为了提高硅-硅阳极键合的质量,硅基片表面必须保持清洁,无有机残留物污染,无任何微小颗粒,表面平整度高。
为确保硅基片平整,光滑,表面绝对清洁,为此要采用合适的抛光工艺,然后施以适当的清洗工艺。
清洗结束后,应立刻进行配对键合,以免长期搁置产生表面污染。
(3)控制阳极键合工艺参数保证键合质量阳极键合的主要工艺参数:键合温度,施加的直流电压。
为了使玻璃层内的导电钠离子迁移,以建立必要的静电场。
普遍认为键合温度控制在200℃- 500℃较适宜。
推荐的施加电压一般在20V-1000V之间,其范围较宽,具体视玻璃材料性质及所选的键合温度来决定。
1、3 阳极键合技术的应用硅/硅阳极键合的许多实例是在微电子器件中制造SOI结构,此处介绍一种具体工艺流程,如图1-1所示。