微機電系統(tǒng)晶圓級玻璃焊料密封的工藝研究及熱應(yīng)力分析.pdf

1、采用玻璃焊料作為密封材料印刷在晶圓上，通過低溫鍵合對多個芯片同時密封，得到的產(chǎn)品不但氣密性好、成本低而且鍵合強度高、可靠性好。本文通過實驗和有限元分析兩種方法相結(jié)合，對微機電系統(tǒng)晶圓級玻璃焊料的密封工藝及熱應(yīng)力進行研究，制定出較好的封裝工藝，為批量工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。
　　 通過有限元法對鍵合熱應(yīng)力進行分析，得到熱應(yīng)力最大值位于玻璃焊料與硅片接觸面的外拐角處，其次是玻璃焊料內(nèi)外邊緣處；采用較小熱膨脹系數(shù)和彈性模量的密封材料可以降

2、低熱應(yīng)力；玻璃焊料線寬對熱應(yīng)力影響不大，厚度和鍵合溫度越大熱應(yīng)力越大。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、預(yù)燒結(jié)和鍵合過程的實驗研究并結(jié)合有限元分析，確定較合適的封裝工藝參數(shù)為：印刷用的絲網(wǎng)線寬為0.3mm，采用壓力為40N的橡膠刮刀印刷，脫模速度為2mm/s；預(yù)燒結(jié)峰值溫度為440℃且保溫10min;鍵合溫度440℃，鍵合壓力30KPa，鍵合后降溫速率10℃/min，焊料厚度為0.005mm～0.01mm。對鍵合后封裝單元進行剪切強度測試發(fā)現(xiàn)失效主要位于玻