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MEMS大佬带你看MEMS,MEMS芯片级装配存在哪些难点?

时间:2022-06-27 14:31:15来源:21ic电子网

导语:​MEMS是工业常用的机械系统,很多方面都有MEMS的应用。比如,手机、传感器中,均有MEMS的身影。

  一、MEMS是什么

  MEMS是微电子机械系统的简称,尺寸在毫米乃至微米级别,应用非常广泛,在5G通讯、安防监控、工业自动化、汽车电子、消费电子等诸多领域,目前市面上的电子产品几乎都应用了MEMS器件。

  MEMS器件的主要优点就是体积小、重量轻、易于集成,且功耗低、可靠性和灵敏度高,并且基于传统的IC制造工艺,所以得到快速量产和应用。

太阳城手机版下载  微机电系统其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。

  微机电系统是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

  微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一项革命性的新技术,广泛应用于高新技术产业,是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。

  MEMS侧重于超精密机械加工,涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。

  常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。

  但MEMS封装并不是一种通用的封装形式,不同结构和用的MEMS器件,其封装设计和封装形式也不同,专用性很强,根据用途会有多种不同的元件结构和封装方式。

  目前比较普遍采用的是芯片级装配技术,其对装配精度、操作环境、对准方式、拾取力度等都提出了严格的要求。

  二、MEMS芯片级装配的难点

  1.封装精度要求高

  MEMS系统包含特殊的信号界面、外壳、内腔等结构,在MEMS器件与功能性基板键合过程中增加了拾取和放置时的位置及角度控制难度。

  2.材质脆弱,易破碎

太阳城手机版下载  MEMS器件,如微加速度传感器、微马达、微陀螺仪等,通常含有腔体或悬臂等机械部分,这些结构由于尺寸微小,机械强度远远小于IC芯片,在划片和组装等后工序中,很容易因物理接触和暴露而被损。

  MEMS器件中很多部件不仅尺寸微小,而且材质脆弱、易碎,如深槽、微镜、扇片等,所以键合时所使用的压力非常关键。压力过小,则连接不紧密;压力过大,则损伤元件。

太阳城手机版下载  可见,精准的定位精度和键合力度是提升MEMS芯片级装配的良率的必要条件。

太阳城手机版下载  当元件厚度在50-150μm之间时,优选的键合压力是50~100g之间,旋转错位应小于0.3°,这样才能最大程度降低对器件的损伤,提升贴合良率。

  高精度对位、贴片,保证良率

太阳城手机版下载  微米级位置反馈,获取精准数据,±0.01N力控精度,±2μm直线重复定位精度,±0.01°旋转重复定位精度,径向偏摆小于10μm,编码器分辨率标准1μm,可在高速运行状态下仍稳定输出,提升良率及可靠性。

  真空吸取,压力可控,降低损耗

  国奥直线旋转电机采用中空Z轴设计,预留气管接口,真空吸取、即插即用,并可根据元件结构及特性提供定制化服务;

  带有“软着陆”功能,可实现±1.5g以内的稳定力度控制,支持速度、加速度及力度控制的程序化设定,使贴装头能够以非常精准的压力触碰MEMS元件,降低损耗。

  “Z+R”轴集成设计,提升速度

  创新性的双轴集成化解决方案,将传统“伺服马达+滚珠丝杆”合二为一,解决了Z轴自重负载问题,高速、精准完成元件Pick & Place,贴装等动作,推力曲线平滑,峰值推力8-50N,有效行程10-50mm ,超高循环寿命,实现高效生产。

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