MEMS封裝可靠性測試規范
作者：
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編(bian)輯：
瑞凱儀器
來源：
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發布日(ri)期(qi)： 2020.08.31
1.引言
1.1MEMS概念
微(wei)光機電系統(tong)(Micro ElectroMechanical Systems-——MEMS)，以下(xia)簡稱MEMS。MEMS是融合了硅微(wei)加(jia)工(gong)、LIGA (光刻、電鑄(zhu)和(he)(he)塑鑄(zhu))和(he)(he)精密機械加(jia)工(gong)等(deng)多種(zhong)微(wei)加(jia)工(gong)技(ji)術(shu)，并應用(yong)現代信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)構成(cheng)的(de)微(wei)型(xing)系統(tong)。它在微(wei)電子技(ji)術(shu)的(de)基礎上發展起來的(de)，但又區別(bie)于微(wei)電子技(ji)術(shu)。它包括感知外界信(xin)息(xi)(力、熱、光、磁、電、聲(sheng)等(deng))的(de)傳(chuan)感器和(he)(he)控制對象的(de)執行器，以及進(jin)行信(xin)號處理和(he)(he)控制的(de)電路。MEMS器件和(he)(he)傳(chuan)統(tong)的(de)機器相比，具有體積小(xiao)、重量輕(qing)、耗(hao)能低、溫升小(xiao)、工(gong)作速度快、成(cheng)本低、功能強、性(xing)能好等(deng)特點。
1.2MEMS封裝可(ke)靠性測試規范所(suo)含(han)范圍(wei)
本可靠性測試(shi)規范涉(she)及到(dao)在MEMS封(feng)裝工(gong)藝中(zhong)的貼片(包(bao)括(kuo)倒(dao)裝焊、載帶自(zi)動焊)、引線鍵合、封(feng)蓋等幾個重要(yao)(yao)工(gong)藝的可靠性測試(shi)。每步工(gong)藝的測試(shi)項目可根據具體器件要(yao)(yao)求(qiu)選用(yong)。
2.貼片工(gong)藝測試
2.1貼片工(gong)藝測試要求(qiu)
貼片(pian)工(gong)藝是將芯(xin)片(pian)用膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)或焊接(jie)(jie)的(de)(de)方式(shi)連(lian)接(jie)(jie)到基座(zuo)(zuo)上的(de)(de)工(gong)藝過(guo)程。膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)或焊接(jie)(jie)的(de)(de)質(zhi)量(liang)要受(shou)到加工(gong)環境(jing)與工(gong)作環境(jing)的(de)(de)影(ying)響，因(yin)此要對膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)或焊接(jie)(jie)的(de)(de)質(zhi)量(liang)與可靠性進行測試。膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)或焊接(jie)(jie)處表面應均勻(yun)連(lian)接(jie)(jie)，無氣孔(kong)，不(bu)起皮，無裂(lie)紋，內部無空洞，并能承受(shou)一(yi)定的(de)(de)疲勞強度(du)。
在熱(re)循環、熱(re)沖擊、機械沖擊、振動(dong)、恒定加速(su)度(du)等環境(jing)工(gong)作時(shi)，芯(xin)片(pian)與基座(zuo)(zuo)應連(lian)接(jie)(jie)牢固，不(bu)能產生過(guo)大的(de)(de)熱(re)應力。芯(xin)片(pian)與基座(zuo)(zuo)無裂(lie)紋。
2.1貼(tie)片(pian)工藝測試項目
3.1引線鍵合(he)工(gong)藝測試要求
引(yin)(yin)(yin)(yin)線(xian)(xian)(xian)鍵(jian)合(he)(he)工藝是(shi)用(yong)(yong)金或鋁線(xian)(xian)(xian)將芯片.上的(de)(de)(de)(de)信號引(yin)(yin)(yin)(yin)出到(dao)封裝(zhuang)外殼的(de)(de)(de)(de)管腳上的(de)(de)(de)(de)工藝過程。引(yin)(yin)(yin)(yin)線(xian)(xian)(xian)和兩焊點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)要(yao)(yao)受到(dao)加工環(huan)境與(yu)工作環(huan)境的(de)(de)(de)(de)影響，因此要(yao)(yao)對(dui)引(yin)(yin)(yin)(yin)線(xian)(xian)(xian)鍵(jian)合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)與(yu)可靠性(xing)進行(xing)測(ce)試。要(yao)(yao)求用(yong)(yong)50倍的(de)(de)(de)(de)放大鏡進行(xing)外觀檢查(cha)，主(zhu)要(yao)(yao)檢查(cha)兩鍵(jian)合(he)(he)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)形狀、在(zai)焊盤上的(de)(de)(de)(de)位置、鍵(jian)合(he)(he)點(dian)(dian)引(yin)(yin)(yin)(yin)線(xian)(xian)(xian)與(yu)焊盤的(de)(de)(de)(de)粘附情(qing)況、鍵(jian)合(he)(he)點(dian)(dian)根部引(yin)(yin)(yin)(yin)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)變形情(qing)況和鍵(jian)合(he)(he)點(dian)(dian)尾(wei)絲的(de)(de)(de)(de)長(chang)度等是(shi)否符合(he)(he)規(gui)定。在(zai)熱(re)循環(huan)、熱(re)沖擊、機(ji)械沖擊、振動、恒(heng)定加速度等環(huan)境工作時，引(yin)(yin)(yin)(yin)線(xian)(xian)(xian)應牢(lao)固、鍵(jian)合(he)(he)點(dian)(dian)具有一定的(de)(de)(de)(de)強度。
3.2引線鍵合工(gong)藝測試(shi)項目(mu)
4.1封蓋工藝測試要(yao)求
在貼片(pian)和(he)引(yin)線鍵合工(gong)藝之(zhi)后就是(shi)封(feng)(feng)蓋(gai)工(gong)藝。由于(yu)外殼與蓋(gai)板熱(re)(re)(re)膨脹(zhang)系數不一致(zhi) 導(dao)致(zhi)在封(feng)(feng)蓋(gai)過程中(zhong)產生熱(re)(re)(re)應(ying)力，在熱(re)(re)(re)循環、熱(re)(re)(re)沖(chong)(chong)擊、機(ji)械(xie)沖(chong)(chong)擊、振(zhen)動、恒(heng)定加(jia)速度等環境(jing)工(gong)作時很容(rong)易(yi)產生機(ji)械(xie)和(he)熱(re)(re)(re)應(ying)力疲(pi)勞(lao)，出現裂(lie)紋，同(tong)時發生泄漏(lou)現象。因此(ci)要求(qiu)對蓋(gai)板的(de)微小翹曲進(jin)(jin)行(xing)(xing)測(ce)試(shi)和(he)進(jin)(jin)行(xing)(xing)氣密(mi)(mi)性測(ce)試(shi)。密(mi)(mi)封(feng)(feng)腔中(zhong)水汽(qi)含(han)(han)量過高會造成金屬(shu)材料的(de)腐蝕，要求(qiu)進(jin)(jin)行(xing)(xing)水汽(qi)含(han)(han)量的(de)測(ce)試(shi)。
4.2封蓋工藝測試項目
5.1MEMS封裝(zhuang)可靠性(xing)篩選(xuan)試驗要求
MEMS封裝(zhuang)的(de)(de)(de)失(shi)效(xiao)(xiao)率與時間的(de)(de)(de)關系可分為三個(ge)階(jie)段(duan):早期(qi)失(shi)效(xiao)(xiao)階(jie)段(duan)、偶然失(shi)效(xiao)(xiao)階(jie)段(duan)和(he)耗損階(jie)段(duan)。一些具有(you)潛在(zai)缺(que)陷的(de)(de)(de)早期(qi)失(shi)效(xiao)(xiao)產品，必須通過篩選試(shi)驗來剔除(chu)掉。一般是在(zai)MEMS封裝(zhuang)上施加一定的(de)(de)(de)應力，施加應力的(de)(de)(de)大小應有(you)利于失(shi)效(xiao)(xiao)MEMS封裝(zhuang)的(de)(de)(de)劣化，而不會(hui)損傷合格(ge)MEMS封裝(zhuang)。
5.2MEMS封裝可靠(kao)性篩(shai)選試驗項(xiang)目
6.1MEMS封裝(zhuang)可(ke)靠性壽命試驗要求
壽(shou)(shou)命試(shi)(shi)驗(yan)是指評價分析(xi)MEMS封(feng)裝壽(shou)(shou)命特征量(liang)(liang)的試(shi)(shi)驗(yan)。它是在試(shi)(shi)驗(yan)室里，模擬(ni)實際工作狀態或儲存狀態，投入(ru)一(yi)定量(liang)(liang)的樣品(pin)(pin)進行(xing)試(shi)(shi)驗(yan)，記錄樣品(pin)(pin)數量(liang)(liang)、試(shi)(shi)驗(yan)條(tiao)件、失效(xiao)個數、失效(xiao)時間等，進行(xing)統計.分析(xi)，從而評估MEMS封(feng)裝的可靠(kao)性特征值。一(yi)般采(cai)用加大應力來促使樣品(pin)(pin)在短(duan)期(qi)內(nei)失效(xiao)的加速壽(shou)(shou)命試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。但(dan)不(bu)應改(gai)變受(shou)試(shi)(shi)樣品(pin)(pin)的失效(xiao)分布。
6.2MEMS封(feng)裝可(ke)靠性壽(shou)命試(shi)驗項目
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