MEMS系統(tǒng)級封裝的設(shè)計與測量.pdf

1、系統(tǒng)級封裝(SIP)是微電子機械系統(tǒng)(MEMS)器件封裝的一個良好解決方案。對于具有可動結(jié)構(gòu)的MEMS器件來說,芯片表面產(chǎn)生的應(yīng)力與變形會對其性能和可靠性產(chǎn)生明顯的影響,因此,研究MEMS器件系統(tǒng)級封裝的設(shè)計方案,以及對封裝效應(yīng)進行測量就顯得尤為重要了。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　 首先對MEMS和MEMS的封裝技術(shù)進行了概述,詳細介紹了MEMS系統(tǒng)級封裝的技術(shù)分類,并對MEMS系統(tǒng)級封裝的設(shè)計以及對封裝效應(yīng)的測量進行

2、了綜述。由于倒裝芯片技術(shù)作為一種新興的芯片和基板連接技術(shù),非常適合實現(xiàn)圓片級封裝與系統(tǒng)級封裝,因此本文確定了以倒裝芯片技術(shù)作為系統(tǒng)級封裝技術(shù)的典型代表進行研究。
　　 基于多層結(jié)構(gòu)熱失配理論,利用有限元方法分別建立了3×3,6×6,9×9面陣列凸點分布形式的MEMS系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)模型,分析了各個模型在溫度載荷影響下,MEMS芯片有源面處于不同位置時的芯片表面應(yīng)力分布和變形情況。
　　 以倒裝芯片為例介紹系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的制

3、備方法,并利用芯片樣品進行封裝實驗驗證；根據(jù)不同面陣列凸點分布形式MEMS系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)的應(yīng)力釋放情況,研究了焊料凸點軟化效應(yīng)造成的應(yīng)力釋放現(xiàn)象；推廣得到了對于3×3面陣列凸點分布形式的MEMS系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)中,雙端固支梁吸合電壓隨著芯片表面位置變化的一般規(guī)律。
　　 對于具有可動部件的MEMS芯片,進行系統(tǒng)級封裝所帶來的殘余應(yīng)力影響更為明顯和突出,因此,預(yù)先了解在封裝過程中應(yīng)力的變化,從而對封裝結(jié)構(gòu)和封裝材料進行優(yōu)化是非常必要

4、的。本文詳細地闡述并計算推導(dǎo)了硅壓阻傳感器測試應(yīng)力的基本原理,提出了一種帶隔離槽的新型硅壓阻應(yīng)力測試結(jié)構(gòu),并利用有限元分析軟件ANSYS對該測試結(jié)構(gòu)對于應(yīng)力的隔離效果進行了模擬分析,完成了該應(yīng)力測試結(jié)構(gòu)的版圖和工藝流程。
　　 本文有關(guān)熱致封裝效應(yīng)對MEMS系統(tǒng)級封裝性能影響的分析,為應(yīng)用系統(tǒng)級封裝技術(shù)的MEMS器件設(shè)計提供了有益的指導(dǎo),對于改善MEMS器件的性能具有積極意義；而新型的帶隔離槽壓阻應(yīng)力測試結(jié)構(gòu)的提出,則為MEMS