MEMS封装用局部激光键合法及其实现

SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICS Vol.29No.3June2008

4(b)]将不再有大的变化,进入一个固定的熔融受热状态,即激光辐射吸收的能量等效扩散到键合区,此为中间段;图4(c)是尾段,此部位形成明显的环状键合轮廓线,如4(c)中较亮的圆弧轨迹所示,至

此局部激光键合工序全部完成。

件制造工艺之后,不致产生有害的影响,同时也避免了键合工序中的一些工艺难点(如聚焦困难、板片易破裂等)。在这种情况下该法可用于后处理工艺中的MEMS芯片封装。

由于该方法采用Si、玻璃和塑料等键合材料,实验设备为固体激光器和拉力测试机等,简便易行,工艺流程也不复杂,经济价值较高,所以该法在MEMS晶片封装中具有实用价值。

(a) 首段 (b) 中间段 (c) 尾段

图4 局部激光扫描路径的显微镜照片

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4.4 样本键合强度拉伸实验

所设计的局部激光法的样片拉伸测试在江苏大

学光子科技中心材料力学实验室进行,采用德国Rofin Sinar公司制造的Nd YAG连续式固体激光机,性能指标为:波长1064nm,光斑直径500 m,功率70W。实验过程为:对样片A、B、C键合区域做上标记后,切割成6mm 6mm的样片,在拉力测试机上进行拉伸测试,测得的拉伸曲线如图5所示。可见三样片的拉力F与拉伸长度L之间呈指数变化规律,表明拉伸长度L在约达0.4mm后,拉力F增长较快;但每个样片都在某一L点达到拉伸强度 ,具体计算如下:图5中样片A的Q:109/(6 6) 3.0MPa;样片B的 :94/(6 6) 2.6MPa;样片C的 :98/(6 6) 2.7MPa。拉伸测试后三样片均无裂痕,三个被测样本的 值都在2.6~3.0MPa范围内,其平均键合强度 mean约达2.9MPa,

实现了无拉伤紧密贴合。

图5 三个样片的拉伸测试曲线

5 结论

设计了局部激光键合和表面活化预键合相结合的方法。实验结果表明,表面活化预键合代替了传统的压力法,局部激光加热则将高温限制在小范围内,不加热于整个衬底,因而装配工艺可安排在元器

作者简介:

成 立(1952-),男,江苏如皋人,现任江苏大学教授,电子信息工程系主任,近期感兴趣的研究课题包括光电技术应用和CMOS/BiCMOS技术。E mail:Lcheng@