Современные решения для производства электроники

Микросборка МЭМС устройств: монтаж МЭМС кристалла в корпус

Этап сборки МЭМС устройств – наиболее критичный во всем процессе производства, поскольку в 80% случаев брак устройства связан именно с ошибками, допущенными в ходе сборочного процесса.

Для установки кристалла в корпус могут быть использованы различные технологии. Например, эвтектическая пайка с использованием преформ золото-олово. Такая технология позволит получить прочное соединение кристалл-корпус, хорошо проводящее тепло и электричество. Однако, такой технологический процесс требует высоких температур нагрева (280 – 400 °С), а это может негативно сказаться на всей сборке.

Другая технология монтажа кристаллов МЭМС в корпус – это использование адгезивов. Например, монтаж с применением проводящего серебросодержащего клея или, наоборот, силикатного клея для формирования изолирующего слоя. Основные проблемы, возникающие при монтаже кристалла по данной технологии – это проблемы повышенного газообразования адгезивов и, как следствие, загрязнения кристалла. Для снижения этого эффекта используют специализированные адгезивы с низким уровнем газообразования.

Кроме того, поскольку обычно материал корпуса имеет больший коэффициент температурного расширения, чем материал кристалла, то в процессе отверждения адгезива при нагревании корпус расширяется сильнее, чем кристалл. А после формирования соединения и отверждения адгезива, МЭМС устройство начинает остывать, формируя вогнутую поверхность. И эта степень изгиба затем изменяется в процессе работы устройства: снижается при повышении температуры и возрастает при снижении температуры.

Чтобы минимизировать изгиб изделия в процессе нагрева адгезив наносят не полностью на всю площадь под кристаллом, а точечно, формируя определенный рисунок. Для нанесения нужно рисунка используют метод дозирования или метод штемпелевания.

Следующий важный этап монтажа кристалла МЭМС – это захват кристалла и размещение его в корпусе. Обычный вакуумный захват может повредить хрупкий кристалл МЭМС. Поэтому захват должен быть аккуратным и безопасным.

Небольшой инструмент с вакуумным отверстием строго посередине позволяет точно смонтировать кристалл в корпус даже близко к стенкам корпуса. Но маленький инструмент не рекомендуется использовать по двум причинам: во-первых, такой инструмент слабо удерживает кристалл, и он может упасть, во-вторых – инструмент для монтажа кристалла также используется для его прижима. Это значит, что во время присоединения кристалла усилие прижима будет воздействовать на его малую область. Это может привести к повреждению кристалла.

Другой вариант инструмента предполагает контакт по периметру. В этом случае большая часть кристалла не подвержена механическому воздействию в процессе монтажа, и усилие прижима распространяется равномерно.

После размещения кристалла МЭМС в корпус необходимо нагреть изделие для отверждения адегзива. Температурно-временные параметры профиля нагрева, как правило, подбираются экспериментально, потому что зависят от многих факторов. Низкие температуры могут быть желательны для предотвращения перегрева покрытий корпуса устройства. Более высокие температуры позволяют удалить больше летучих компонентов из эпоксидного слоя, и значит, будет меньше загрязнений, влияющих на работу прибора. 

Все эти технологические особенности процесса монтажа кристаллов МЭМС в корпус необходимо учитывать при выборе оборудования для проведения процессов сборки МЭМС устройств. Установка монтажа кристаллов МЭМС должна обеспечивать:

  • Аккуратный захват кристалла с помощью специализированных инструментов
  • Нанесение заданного рисунка адгезива дозированием или штемпелеванием
  • Возможность подбора и контроля температурного профиля нагрева всей сборки
  • Равномерный прижим кристалла в процессе монтажа

Для монтажа кристаллов МЭМС в корпус компания Евроинтех рекомендует использовать оборудование немецкой компании Finetech: полуавтоматическую субмикронную монтажную станцию Fineplacer Pico ma.

Преимущества оборудования Fineplacer:

  • Высокая точность позиционирования кристалла
  • Встроенный дозатор или модуль штемпелевания
  • Мягкое и плавное опускание инструмента с кристаллом
  • Нагреваемый рабочий столик и нагреваемый инструмент с возможностью задания и поддержания температурного профиля
  • Специализированный рабочий инструмент для захвата хрупких кристаллов за края
  • Контроль усилия прижима

Дополнительные материалы
keyboard_arrow_leftВсе продукты раздела Технологии