全自動(dòng)真空包裝機(jī)設(shè)計(jì)含5張CAD圖

全自動(dòng)真空包裝機(jī)設(shè)計(jì)含5張CAD圖,全自動(dòng),真空,裝機(jī),設(shè)計(jì),cad 晶圓級MEMS真空包裝 R. Gooch,a) T. Schimert, W. McCardel, and B. Ritchey 雷聲系統(tǒng)公司，微軟35，達(dá)拉斯，德克薩斯州75243 D. Gilmour and W. Koziarz 空軍研究實(shí)驗(yàn)室/ IFTE，羅馬，紐約13441-4505 (1998年10月12日?1999年4月26日) 真空包裝的高性能紅外（IR）的MEMS非制冷探測器和陣列，慣性MEMS加速度計(jì)和陀螺儀，射頻（RF）MEMS諧振器是一個(gè)技術(shù)發(fā)展道路，以低成本，高容量的MEMS生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。傳送到晶圓廠的晶圓級真空包裝，包裝操作。它是中性的產(chǎn)品使MEMS商用化的技術(shù)，為家庭，工業(yè)，汽車，環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用。 4英寸晶圓級真空包裝已被證明使用紅外MEMS測輻射熱計(jì)和結(jié)果將在這篇文章中提出。除了晶圓級封裝，組件級陶瓷真空包真空包裝的可靠性得到的結(jié)果也將提交。 ?1999美國真空學(xué)會(huì)。[S0734-2101?99！21204-3] 1、 引言 真空包裝的高性能紅外（IR）的MEMS非制冷探測器和陣列，以及慣性MEMS加速度計(jì)和陀螺儀，射頻（RF）MEMS諧振器是在技術(shù)發(fā)展道路的關(guān)鍵問題，以低成本，高容量的MEMS生產(chǎn)。大多數(shù)非致冷探測器技術(shù)采用細(xì)長的熱隔離腿支撐基板薄，熱響應(yīng)暫停膜像素設(shè)計(jì)熱隔離。典型的懸浮膜熱阻的熱隔離衡量ED是，即熱導(dǎo)。這樣的隔熱水平，需要分10毫托真空的真空環(huán)境，消除通過氣導(dǎo)包中的熱損失 。 圖1、組件級和晶圓級真空包裝比較方法 在這篇文章中，晶圓級紅外MEMS非制冷探測器的真空包裝的最新研究成果，提出了一個(gè)組件級陶瓷真空包裝方法的對比。組件級和晶圓級封裝方法的比較示于圖1。組件級真空包裝過程中涉及到MEMS晶圓切割和安裝在個(gè)別其后密封和測試的陶瓷封裝的MEMS芯片。在waferlevel包裝方法，MEMS模具密封在一個(gè)密封的過程，并隨后在晶圓級測試。晶圓被切割成個(gè)別真空包裝死于測試完成后。晶圓級真空包裝方法的主要優(yōu)點(diǎn)是大大降低了成本和相對較高的卷吞吐量組件級的真空包裝方法。晶圓級封裝還提供低成本微小型化和系統(tǒng)集成方面的關(guān)鍵優(yōu)勢。 圖2（a）1英寸晶圓級真空包裝，密封環(huán)結(jié)構(gòu)（b）1及（c）英寸晶圓，4英寸晶圓 結(jié)果晶圓級真空包裝的a-Si微測陣列。分10毫托真空晶圓級封裝陣列已被證明。從正在進(jìn)行的密封式晶圓級封裝測試的結(jié)果表明，迄今沒有退化包真空包7個(gè)月的壽命。一個(gè)4英寸晶圓級真空包78％的晶圓密封產(chǎn)量的過程中已被證明。 還提出了一個(gè)84針0.7*0.7英寸腔和16針0.2*0.3英寸腔CERDIP封裝陶瓷真空包的可靠性結(jié)果。一個(gè)抗反射涂層的硅或鍺蓋密封陶瓷封裝。分10毫托真空包裝的a-Si微測陣列已被證明。此外，陶瓷真空包裝的微測陣列已受到烘烤的高溫穩(wěn)定性測試，在150°為在空軍研究實(shí)驗(yàn)室，紐約，羅馬，1500?沒有包真空退化。陶瓷真空包裝已使用可靠的a-Si微測陣列封裝熱阻接近輻射限制的包熱隔離 。 圖3、1英寸晶圓級<10毫托真空的真空包裝 二、晶圓級真空包裝 晶圓級真空包裝，低成本，高容量的紅外MEMS慣性MEMS，RF MEMS應(yīng)用正在開發(fā)中。1英寸，4英寸晶圓鋸的零件進(jìn)行了初步發(fā)展。的晶圓級封裝過程現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)大到4英寸晶圓。近日，4英寸晶圓級真空包裝示范使用的a-Si微測陣列晶片已進(jìn)行了密封晶圓產(chǎn)量的78％。 如圖1英寸晶圓級封裝2（a）。1英寸的一部分，有獨(dú)立包裝的死，硅微測每個(gè)密封環(huán)，見圖6。2（b）一個(gè)1英寸晶圓包含四個(gè)雙通道微測封裝模具和兩個(gè)四通道封裝模具，分別用于在紅外氣體傳感器的應(yīng)用。密封的熱輻射計(jì)腔如圖密封下運(yùn)行使用金屬互連解決。2（b）互連密封圈電絕緣氮化層分離。一個(gè)4英寸微測晶圓顯示密封圈結(jié)構(gòu)如圖2（c）。 晶圓級真空包裝，結(jié)果表明包真空<10毫托如圖3。為了獲得精確的校準(zhǔn)在晶圓級真空包裝模具的細(xì)胞壓力，孔鉆在一個(gè)密封包裝和包被放置在一個(gè)真空杜瓦獲得微測信號(hào)與真空壓力校準(zhǔn)曲線顯示在弄清楚。使用曲線，在密封包裝的信號(hào)（54毫伏）對應(yīng)到9毫托密封的真空度 。 圖4。晶圓級封裝超過7個(gè)月期間的穩(wěn)定 六個(gè)打包的穩(wěn)定真空度測量死在1英寸晶圓級封裝[圖2（B）]已進(jìn)行了7個(gè)月的期間內(nèi)沒有任何包裝模具的微測信號(hào)的退化。圖所示為真空晶圓級封裝123號(hào)穩(wěn)定結(jié)果如圖4。在五六個(gè)包模的微測信號(hào)顯示超過7個(gè)月的試驗(yàn)表明，晶圓級封裝真空并沒有惡化的時(shí)期保持穩(wěn)定。一個(gè)短的開發(fā)在封裝模具1號(hào)之后的第三次測量的數(shù)據(jù)不可用。這些結(jié)果是一個(gè)長期可靠的非致冷探測器真空晶圓級封裝的第一個(gè)示范。該軟件包將繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，評估延長一段時(shí)間的晶圓級真空包裝的完整性。 晶圓級封裝過程已擴(kuò)大到4英寸晶圓[圖2（c）條]近4英寸的a-Si輻射熱計(jì)晶圓級真空包裝示范參展密封產(chǎn)量的78％，整個(gè)功能模晶圓。密封4英寸晶圓鋸的個(gè)別模具，如圖9以下討論三 。 圖5。84引腳陶瓷封裝（a）顯示安裝陣列（二）密封 3、 用于組件級陶瓷真空包裝的可靠性研究 圖6。 84引腳陶瓷封裝結(jié)果 在本節(jié)中，將真空包裝的穩(wěn)定性和可靠性都高，高溫烘烤穩(wěn)定和組件級陶瓷封裝長期的真空穩(wěn)定性試驗(yàn)獲得的研究。 84針陶瓷真空包裝，為大面積的MEMS開發(fā)，如圖5。如圖0.7開放84針氧化鋁陶瓷封裝*0.7英寸腔面積。 5（a）與兩個(gè)256*78A硅微測陣列安裝在腔。如圖焊接密封抗反射（AR）涂層鍺窗口（8-12微米的光譜帶通）包5（b）。 GE窗口，因?yàn)樗?-12微米波段的透明度。此外，低的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配之間的氧化鋁陶瓷封裝()和GE窗口(~)是產(chǎn)量高，質(zhì)量可靠焊接密封使用這種大包的過程中的一個(gè)關(guān)鍵要求。 真空包裝在一個(gè)密封的84引腳封裝，得到的結(jié)果如圖6。至于與晶圓級封裝，真空校準(zhǔn)進(jìn)行封裝后密封，在密封包裝的蓋子上鉆一個(gè)孔，并放置在真空杜瓦包，獲得了微測信號(hào)與真空度的校準(zhǔn)曲線測試。大面積的84引腳陶瓷真空包裝后密封與真空度的微測信號(hào)校準(zhǔn)曲線如圖6。在這種情況下的密封包裝測輻射熱計(jì)的信號(hào)水平是101毫伏。從圖中的校準(zhǔn)曲線，這相當(dāng)于3毫托的真空密封包裝。 圖7。150℃烘烤84引腳陶瓷封裝的穩(wěn)定結(jié)果 兩個(gè)84引腳的陶瓷真空包裝，含雙256* 78陣列都受到高溫烘烤穩(wěn)定性測試，在空軍研究實(shí)驗(yàn)室，紐約，羅馬。在測試中，593和595包，以150℃烤1500?。結(jié)果，如圖所示。7，顯示為兩個(gè)通道，在每包（-6，-8）的輻射熱計(jì)的信號(hào)水平。該軟件包進(jìn)行了測試后共100小時(shí)，在150°C烘烤和復(fù)檢后，共有350個(gè)，1000和1500?，分別在150°?烤。 100小時(shí)后，在這兩個(gè)探測器的渠道表現(xiàn)出輻射熱計(jì)信號(hào)略有增加。?1500年之后，這兩個(gè)包中的探測器通道593基本保持不變。在595包，是一個(gè)信號(hào)后小幅回落350?由于部分分層抗反射涂層。然而，最后兩個(gè)通道的信號(hào)電平與初始信號(hào)電平，表示沒有真空包退化。 據(jù)悉，在圖的a-Si微測信號(hào)電平第7兩至三次較大，如圖6。相同的條件下進(jìn)行了測量兩套。圖改進(jìn)的信號(hào)電平第7，由于最近的a-Si微測熱隔離像素增強(qiáng)。在這些的像素單元，大大提高熱電阻(熱導(dǎo)。已經(jīng)取得了比較以前的報(bào)告。 圖8。29日每月17 CERDIP封裝真空包裝真空穩(wěn)定的結(jié)果 最后，對于長期包真空，它指出，84引腳的陶瓷真空包裝的最古老的，現(xiàn)在超過12月齡，表明沒有真空退化的跡象。此外，從長期（29月），真空包裝的穩(wěn)定性試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了AR涂層的硅蓋密封包裝，年齡在圖使用以前開發(fā)的組件級別的16引腳cerdip真空。8。在圖中，最終微測信號(hào)的比例（29個(gè)月后）的初始信號(hào)顯示，基本上仍然是統(tǒng)一測試表明微測信號(hào)沒有退化，因此包真空超過29個(gè)月期間，為17個(gè)包。 圖9顯示了六個(gè)WLVP模具從密封4英寸晶圓被鋸掉，安裝和測試包進(jìn)行他們通過同一套陶瓷包裝的輻射熱計(jì)陣列的環(huán)境試驗(yàn)。評價(jià)是目前正在進(jìn)行。都死了幾百小時(shí)150°?烘烤后存活不變。 圖9。六WLVP模具在評價(jià)的84針包 四、 概要 真空包裝的高性能紅外MEMS的非制冷探測器和陣列，以及慣性MEMS加速度計(jì)和陀螺儀，射頻MEMS諧振器是一個(gè)低成本，大批量MEMS生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展路徑中的關(guān)鍵問題。在這篇文章中，晶圓級紅外MEMS非制冷探測器的真空包裝的最新研究成果進(jìn)行了介紹和對比與組件級陶瓷真空包裝方法。在MEMS的晶圓級封裝方法，模具密封在一個(gè)密封的過程，并隨后在晶圓級測試。晶圓被切割成個(gè)別真空包裝死于測試完成后。晶圓級真空包裝方法的主要優(yōu)點(diǎn)是大大降低了成本和相對較高的卷吞吐量組件級別的真空包裝方法。晶圓級封裝還提供低成本微小型化和系統(tǒng)集成方面的關(guān)鍵優(yōu)勢。 晶圓級真空包裝的a-Si微測陣列的結(jié)果。分10毫托真空晶圓級封裝陣列進(jìn)行了論證。從正在進(jìn)行的密封式晶圓級封裝測試的結(jié)果表明，迄今沒有退化包真空包7個(gè)月的壽命。一個(gè)4英寸晶圓級真空包78％的晶圓密封產(chǎn)量的過程中被證明。 還介紹了一個(gè)84針的0.7英寸*0.7英寸腔和16針0.2英寸*0.3英寸腔CERDIP封裝陶瓷真空包的可靠性結(jié)果。一個(gè)抗反射涂層的硅或鍺蓋密封陶瓷封裝。分10毫托真空包裝的a-Si微測陣列已被證明。此外，陶瓷真空包裝的微測陣列受到高溫穩(wěn)定性烤測試包真空中沒有退化為1500?150℃。 致謝 真空包裝的開發(fā)工作，支持DARPA的合同號(hào)F30602-97-C-0127，“MEMS真空包裝，COTR，杜安吉爾莫，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室，DARPA的ETO項(xiàng)目經(jīng)理，埃利亞斯Towe; DARPA的駐MEMS項(xiàng)目經(jīng)理，鋁皮薩諾。作者感謝卡洛斯·卡斯特羅有益的討論和支持。他們還感謝貝蒂莫西爾，簡·亨利，約翰·克拉克，馬克Gulsvig，蘇珊·燕子和諾米·威廉姆斯，他們的技術(shù)援助。 1T。 schimert，R·古奇，W. McCardel，R.特里爾，S.萊羅，J.惠特尼，P.克羅格，和Ahne答，1996年環(huán)境和過程監(jiān)控，空氣及廢物的光學(xué)傳感技術(shù)的國際專業(yè)會(huì)議論文集管理協(xié)會(huì)，1997年，第67-77頁。 7