Hispanopedia WikiLa unión de obleas es una tecnología de empaquetado a nivel de obleas para la fabricación de sistemas microelectromecánicos (MEMS), sistemas nanoelectromecánicos (NEMS), microelectrónica y optoelectrónica , que garantiza una encapsulación mecánicamente estable y herméticamente sellada. El diámetro de las obleas varía de 100 mm a 200 mm (4 pulgadas a 8 pulgadas) para MEMS/NEMS y hasta 300 mm (12 pulgadas) para la producción de dispositivos microelectrónicos. En los primeros días de la industria de la microelectrónica se utilizaban obleas más pequeñas, con obleas de solo 1 pulgada de diámetro en la década de 1950.
Descripción general
En los sistemas microelectromecánicos (MEMS) y nanoelectromecánicos (NEMS), el encapsulado protege las estructuras internas sensibles de las influencias ambientales, como la temperatura, la humedad, la alta presión y las especies oxidantes. La estabilidad y la fiabilidad a largo plazo de los elementos funcionales dependen del proceso de encapsulado, al igual que el coste total del dispositivo. [1] El encapsulado debe cumplir los siguientes requisitos: [2]
- Protección contra influencias ambientales
- disipación de calor
- Integración de elementos con diferentes tecnologías.
- compatibilidad con la periferia circundante
- Mantenimiento del flujo de energía e información.
Técnicas
Los métodos de unión comúnmente utilizados y desarrollados son los siguientes:
- Unión directa
- Unión activada por superficie
- Enlace activado por plasma
- Unión anódica
- Unión eutéctica
- Unión de frita de vidrio
- Unión adhesiva
- Unión por termocompresión
- Enlace reactivo
- Enlace por difusión transitorio en fase líquida
- Enlace por difusión atómica
Requisitos
La unión de obleas requiere unas condiciones ambientales específicas que, en general, pueden definirse de la siguiente manera: [3]
- superficie del sustrato
- llanura
- suavidad
- limpieza
- entorno de unión
- temperatura de enlace
- presión ambiental
- fuerza aplicada
- materiales
- materiales de sustrato
- materiales de capa intermedia
La unión real es una interacción de todas esas condiciones y requisitos. Por lo tanto, la tecnología aplicada debe elegirse en función del sustrato actual y de las especificaciones definidas, como la temperatura máxima soportable, la presión mecánica o la atmósfera gaseosa deseada.
Evaluación
Las obleas unidas se caracterizan para evaluar el rendimiento de una tecnología, la fuerza de unión y el nivel de hermeticidad, ya sea para dispositivos fabricados o para el desarrollo de procesos. Por lo tanto, han surgido varios enfoques diferentes para la caracterización de la unión . Por un lado, se utilizan métodos ópticos no destructivos para encontrar grietas o huecos interfaciales junto con técnicas destructivas para la evaluación de la fuerza de unión, como pruebas de tracción o de cizallamiento. Por otro lado, se aprovechan las propiedades únicas de gases cuidadosamente seleccionados o el comportamiento de vibración dependiente de la presión de los microresonadores para las pruebas de hermeticidad.
Referencias
- ^ S.-H. Choa (2005). "Fiabilidad del empaquetado MEMS: mantenimiento del vacío y estrés inducido por el empaquetado". Microsyst. Technol . 11 (11): 1187–1196. doi :10.1007/s00542-005-0603-8.
- ^ T. Gessner y T. Otto y M. Wiemer y J. Frömel (2005). "Unión de obleas en micromecánica y microelectrónica: una visión general". El mundo del empaquetado electrónico y la integración de sistemas . El mundo del empaquetado electrónico y la integración de sistemas. págs. 307–313.
- ^ A. Plössl y G. Kräuter (1999). "Unión directa de obleas: adaptación de la adhesión entre materiales frágiles". Ciencia e ingeniería de materiales . 25 (1–2): 1–88. doi :10.1016/S0927-796X(98)00017-5.
Lectura adicional
- Peter Ramm, James Lu, Maaike Taklo (editores), Handbook of Wafer Bonding , Wiley-VCH, ISBN 3-527-32646-4 .