適用于射頻MEMS的鍵合封裝構(gòu)造及其方法與流程

適用于射頻MEMS的鍵合封裝構(gòu)造及其方法與流程1、引言射頻MEMS是集成了微機電系統(tǒng)(MEMS)和射頻電路的一類新型微電子設(shè)備，具有無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用前景。射頻MEMS的封裝技術(shù)極大地影響著其性能及可靠性，其中鍵合封裝是封裝技術(shù)的重要組成部分。本文將介紹適用于射頻MEMS的鍵合封裝構(gòu)造及其方法與流程，以期為射頻MEMS的制造提供指導(dǎo)。2、鍵合封裝構(gòu)造射頻MEMS的鍵合封裝構(gòu)造主要包括射頻器件的封裝和接口形式。2.1射頻器件的封裝射頻器件的封裝是指將射頻晶片(單晶片/復(fù)合晶片)包裹在封裝體外界殼體內(nèi)的組件。其中，射頻器件的設(shè)計與封裝體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，能大大影響射頻器件的性能。常見的射頻器件封裝形式主要有表面貼裝封裝和導(dǎo)體球柵陣列(CPS)封裝。表面貼裝封裝表面貼裝封裝主要指將射頻晶片以無線電連接的形式表面貼裝在封裝板上。這種封裝方式具有體積小、低成本、易于生產(chǎn)、可用于大量制造等特點。導(dǎo)體球柵陣列(CPS)封裝CPS封裝主要指將晶片表面與導(dǎo)體球組成陣列，通過燒結(jié)方式固定。這種封裝方式具有公差小、阻抗穩(wěn)定的優(yōu)點，最大間隙可達20μm，同時串?dāng)_也最小。由于CPS封裝的高度限制，通常僅適用于低功率射頻器件。2.2接口形式接口形式是指如何對射頻器件與外部系統(tǒng)進行連接。對于射頻MEMS而言，一般有氣體封口和無氣體封口兩種形式。氣體封口氣體封口主要是將封裝體內(nèi)制造出預(yù)留連接線的小孔，并使用抽氣泵等設(shè)備將氣體抽盡后插入針頭。它的優(yōu)點是連接線簡單，不易破損，可獲得優(yōu)良的均勻壓力分布，適用于要求很高、關(guān)鍵連接，具有較低的插入力。但氣體封口需要在連接之前進行大量的制作與準備，且氣體不易控制。無氣體封口射頻MEMS中無氣體封口的方式，現(xiàn)在比較流行的是SAC(SelfAlignedContacts)。無氣體封口的主要優(yōu)勢是避免了氣體封口的許多問題。越來越多的射頻MEMS器件使用SAC封口，這種封口形式可以獲得更好的電子特性和更高的封口成功率，減少射頻器件在泵出氣體的過程中受到的應(yīng)力，提高了它的性能。3、鍵合封裝方法鍵合封裝方法一般包括鍵合加熱、松開晶片和封裝加熱等步驟。下面將分別介紹這幾個步驟的具體細節(jié)。3.1鍵合加熱在鍵合加熱階段，首先將適當(dāng)?shù)逆I合壓力施加在射頻芯片和金屬載體之間，使用鍺片或者石英片等傳熱材料加熱晶片至鍵合溫度，使得鍵合材料在溫度的作用下粘貼并冷卻。這個過程中，需要確保加熱溫度、時間和壓力的合理控制，以保證鍵合的質(zhì)量和性能。3.2松開晶片在鍵合加熱后，需要松開晶片。這通常需要用到一些非常小或非常軟的夾具，以便我們在不破壞鍵合技術(shù)的情況下輕松解開鍵合了的芯片。一旦全部鍵合關(guān)鍵點都松開后，射頻器件就可以被封裝好。3.3封裝加熱在封裝加熱階段，需要對連接線進行加熱來縮短其長度并密封器件。這可以通過回流焊接技術(shù)、熔融封裝和微波敏感的熱壓接合等技術(shù)來實現(xiàn)。無論采用哪種技術(shù)，必須確保加熱溫度、時間和壓力的合理控制，以保證封裝質(zhì)量和性能。4、封裝流程射頻MEMS的鍵合封裝流程包括以下幾個關(guān)鍵步驟：設(shè)計和制作接面和連接線定義鍵合參數(shù)和設(shè)備按照鍵合參數(shù)制造鍵合機完成鍵合技術(shù)壓力試驗封裝加工質(zhì)量控制其中，在鍵合技術(shù)時，可能需要使用光纖傳感技術(shù)、紫外線成像技術(shù)等輔助技術(shù)來提高鍵合質(zhì)量和穩(wěn)定性。在壓力試驗時，需要使用高精密壓力傳感器對鍵合進行測量，以保證射頻設(shè)備的質(zhì)量和性能。5、結(jié)論在射頻MEMS的制造過程中，鍵合封裝技術(shù)是其關(guān)鍵性組成部分之一。本文詳細介紹了適用于射頻MEMS的鍵合封裝構(gòu)造及