Склеивание пластин - Wafer bonding
Склеивание пластин - это технология упаковки на уровне пластин для изготовления микроэлектромеханических систем (МЭМС), наноэлектромеханических систем (НЭМС), микроэлектроники и оптоэлектроники , обеспечивающая механически стабильную и герметичную герметизацию. Диаметр пластин варьируется от 100 мм до 200 мм (от 4 дюймов до 8 дюймов) для MEMS / NEMS и до 300 мм (12 дюймов) для производства микроэлектронных устройств. Меньшие пластины использовались в первые дни индустрии микроэлектроники, а в 1950-х годах пластины были всего 1 дюйм в диаметре.
Обзор
В микроэлектромеханических системах (MEMS) и наноэлектромеханических системах (NEMS) упаковка защищает чувствительные внутренние структуры от воздействий окружающей среды, таких как температура, влажность, высокое давление и окисляющие вещества. Долговременная стабильность и надежность функциональных элементов зависят от процесса инкапсуляции, как и общая стоимость устройства. Пакет должен соответствовать следующим требованиям:
- защита от воздействий окружающей среды
- рассеивание тепла
- интеграция элементов с разными технологиями
- совместимость с окружающей периферией
- поддержание энергетического и информационного потока
Техники
Обычно используются и разрабатываются следующие методы склеивания:
- Прямое склеивание
- Склеивание с активацией поверхности
- Связывание, активируемое плазмой
- Анодное соединение
- Эвтектическая связь
- Склеивание стеклянной фритты
- Склеивание
- Термокомпрессионное соединение
- Реактивное соединение
- Переходное диффузионное связывание жидкой фазы
Требования
Склеивание пластин требует определенных условий окружающей среды, которые обычно можно определить следующим образом:
- поверхность субстрата
- плоскостность
- гладкость
- чистота
- связующая среда
- температура склеивания
- давление внешней среды
- приложенная сила
- материалы
- материалы подложки
- материалы промежуточного слоя
Фактическая связь - это взаимодействие всех этих условий и требований. Следовательно, применяемая технология должна быть выбрана в соответствии с настоящей подложкой и определенными спецификациями, такими как макс. допустимая температура, механическое давление или желаемая газовая атмосфера.
Оценка
Связанные пластины характеризуются для оценки технологической текучести, прочности связи и уровня герметичности либо для изготовленных устройств, либо для целей разработки процесса. Таким образом, появилось несколько различных подходов к характеристике связи . С одной стороны, неразрушающие оптические методы поиска трещин или межфазных пустот используются наряду с разрушающими методами оценки прочности сцепления, такими как испытания на растяжение или сдвиг. С другой стороны, уникальные свойства тщательно подобранных газов или вибрационное поведение микрорезонаторов в зависимости от давления используются для испытаний на герметичность.
Рекомендации
- ^ С.-Х. Чоа (2005). «Надежность упаковки МЭМС: вакуумное обслуживание и стресс, вызванный упаковкой» . Микросист. Technol . 11 (11): 1187–1196. DOI : 10.1007 / s00542-005-0603-8 .
- ^ Т. Гесснер и Т. Отто и М. Wiemer и Дж Frömel (2005). «Соединение пластин в микромеханике и микроэлектронике - обзор» . Мир электронной упаковки и системной интеграции . Мир электронной упаковки и системной интеграции. С. 307–313.
- ^ А. Plössl и Г. Kräuter (1999). «Прямое соединение межфланцевых пластин: адаптивная адгезия между хрупкими материалами». Материаловедение и инженерия . 25 (1–2): 1–88. DOI : 10.1016 / S0927-796X (98) 00017-5 .
дальнейшее чтение
- Питер Рамм, Джеймс Лу, Маайке Такло (редакторы), Справочник по склеиванию пластин , Wiley-VCH, ISBN 3-527-32646-4 .