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
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:
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.
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