Kapsullanmış Mikroelektronik Mekanik Sistemlerin (MEM) Üretiminde Transfer Moulding

MEMS Encapsulation için transfer ayarına giriş

Mikroelectromechanical sistemler (MEMS) mekanik elemanları, sensörler, eylemciler ve elektronikleri ortak bir silikon substratı üzerinde entegre eden minyatür cihazlardır. Bu cihazlar endüstriler boyunca vazgeçilmez hale gelir, otomotiv içi elektronik mikrofonlar ve tıbbi tanı parçaları tüketici elektronik mikrofonları ve RF anahtarları için. Ancak, MEMS'in kırılgan hareket parçaları ve maruz kalan devreleri, nem, toz, mekanik şok ve termal bisikletler gibi çevresel faktörlere karşı sağlam koruma gerektirir.

Transferülasyon Süreci Açıklandı

Transfer makinesi, önceden belirlenmiş bileşenler için uygun bir enjeksiyon şeklidir.Parlamento tipi enjeksiyon sırasında kalıp boşluğun boş olduğu geleneksel enjeksiyon kalıptan farklı olarak, transfer makinesi zaten MEMS cihazı içeren bir boşlukta kalıp bileşik tanıtmaktadır.

Step-by-Step Process

1. [FONT=0]Mold Hazırlık ve Cihaz Yeriment. MEMS cihazı, tipik olarak bir lider çerçeve veya substrata monte edilir, tam olarak iki yarıdan oluşur: çubuk iki yarıdan oluşur: boşluk blok ve transfer potu.
2. [[Düzücü ve Pre ısıtmalı [Dönetici:0)Malzeme ve Pre ısıtmalı bir ısıtılır.[[Dönetici:0) Cihazın şarjı ve ısıtılması; ısısını birçok epoxy formülasyonu için 100-12 °C'ye kadar yükselterek, bileşik tam bağlantı kurmadan yumuşatır.
3. [FONT=0)Transfer ve Enjeksiyon.[[DÜT:1] Bir atlat, transfer potundan bir sprue ve koşucu sistemine kalıp boşluğu doldurmaya zorlanır.
4. [FONT=0]Köpek ve Katılaşma[Dönlendirme: 0,4|Dönlendirme) Bir vibrasyon sıvısı ile ısıtılır (150-180°C) termoset polimerinin çapraz bağlantı reaksiyonunu etkinleştirir.
5. [FONT:0)Demolding ve Post-Cure.[DÜDÜT:1] Tedaviden sonra, kalıp açılır ve enkapsed cihaz ejected. Bazı uygulamalar 150-175°C'de bir post-cure fırın tedavisi gerektirir.

Kombinasyon ve Enjeksiyon Standardı ile Karşılaştırma

Transfer kalıplama, sıkıştırma işlemi üzerinde farklı avantajlar sunar (projeksiyon ve malzeme üzerine yerleştirilir) ve standart enjeksiyon kalıplama.Inkompreksiyonel olarak, yüksek basınçlı yıkama işlemi sırasında hassas MEMS yapılarına zarar verebilir. Enjeksiyon kalıp, yüksek hızlı bir şekilde yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

MEMS Transfer Standardında Kullanılan Malzemeler

Donanım bileşik seçimi, encapsulation sürecinde en kritik kararlardan biridir. Malzeme, MEMS cihazını çalışmadığında, işlevi ile müdahale etmemeli. Anahtar malzeme aileleri dahil.

Epoksiülasyon bileşikleri (EMC)

EMCs MEMS encapsulation için en yaygın kullanılan malzemelerdir. Elektromanyetik, sert, dolgun, yüksek kimyasal direnç ve mekanik güçten oluşan yüzeylerden oluşur. Katı baskılar ısınır ve diğer katkı maddeleri ile ısı iletkenliği azaltır ve daha düşük maliyetlidir. EMCs, yükleme için mükemmel bir adhesion sunar, çünküYukarıtlı bileşikleri ve yüzeylere eksperatif olarak eksperatif olarak ilave ederiz.

Silikon kalıpları

Daha düşük elastik modulus (örneğin, hassas membranlarla baskı sensörleri) veya daha yüksek sıcaklık istikrarı için silikon bazlı bileşikler avantajları sunar. Silikonlar çok düşük cam geçiş sıcaklığı (Tg) ve geniş bir sıcaklık aralığı üzerinde esneklik sağlar. Ancak, mekanik güçleri epoxies'ten daha düşük ve nem absorbe edebilir, bu yüzden genellikle niş uygulamalar için kullanılır.

Sıvı Kristal Polimerler (LCPs)

LCPs, transfer kalıp tarafından işlenebilir yüksek performanslı termoplastiklerdir. Düşük nem absorpsiyonu, mükemmel dielektrik özellikleri ve yüksek sıcaklık performansı sunar. LCPs, MEMS ambalajları için sert ortamlarda ilgi kazanıyor, örneğin otomotiv veya petrol-ve-gas sensörleri.

Süreç Parametreleri ve Onların Etkileri

Başarılı transfer kalıplama, birkaç ilgili parametrenin dikkatli kontrolüne bağlıdır.

Sıcaklık Sıcaklık

Transfer pot sıcaklığı (preset), kalıp ısısı ve malzeme jelasyon ısısı optimize edilmelidir. 90-120°C'de transfer ısısı eksik tedavi veya uzun döngü süreleri için neden olabilir; çok yüksek, boşluktan önce erken bağlantı kurmak, kısa çekimlere yol açabilir.

Enjeksiyon Baskısı ve Transfer Hız

Basınç ve akış oranı MEMS yapılarına zarar vermekten kaçınmak için dengeli olmalıdır. Yüksek basınç tel süpürme (bağlantı telleri) veya kazak ( silikonun çekilmesi) veya geçiş hızının yavaş yavaş bir başlangıç aşaması, turbulence azaltırken, daha hızlı bir son aşama, jelasyondan önce tam bir doldurma sağlar. Modern enjeksiyon presleri multi- aşamalı olarak izin verir.

Zaman Zaman Zaman Zamanını Etkiliyor

Pasif reaksiyon zaman ısı bağlıdır. Yetersiz tedavi, malzemenin sertliğini terk eder ve çatlamaya eğilimlidir. Over-curing polimeri bozulabilir. İmalat bileşik için üreticinin veri tablosu önerilen eğrilik zamanlamaları sağlar.In-line monitoring of kalıp cavity pressure or dielektrik properties can verify correct.

Disiplinler

Moldova düzeni, kapı yeri, koşucu boyutları ve ve ve yanı sıra kritiktir. Gates kırılgan yapılarda doğrudan engellenmeden kaçınmak için konumlandırılmalıdır.Sırık boşluklar birden çok boşluklar boyunca üniforma doldurmayı sağlamak için dengeli olmalıdır. Vents, kapalı havayı önlemek için izin verir, ek olarak, kalıbın sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık jektör pinleri veya striptiz plakaları kullanmak için tasarlanmalıdır.

MEMS için Transfer Standardının Avantajları

• [FONT=0)Öylege ve Üniforma: [Dönetici: [Dönetici:0) Transfer işlemi tutarlı malzeme akışı ve baskı dağılımı sağlar, sıkı toleranslarla (tipik olarak ±25 μm) ile tek bir sınırlama kalınlığında ortaya çıkar.
• [Düzücük Stres: [Dönetici: 0,0) Düşük Mekanik Stres: [Dönergesel kalıptan farklı olarak, transfer makinesi, polimer akışı sırasında cihaza nispeten düşük kuvvet uygular.Bu, kantilevers, membranlar veya kombinler gibi hassas mikroyapıların riskini azaltır.
• [FONT:0) Kompleks Geometriler için Sürdürülebilirlik:[Döneticileri doldurma ve karmaşık boşlukları doldurma yeteneği, MEMS için derin boşluklar ile transfer edilebilir, hızlar veya birden fazla bileşen (örneğin, sensör artı ASIC).
• [FONT:0) Yüksek Bağlantı: [Dönetici: [Döntgenlik kalıpları saatte yüzlerce enkapalı parça üretebilir, yüksek hacimli uygulamalar için süreci ekonomik hale getirebilir.
• [FONT=0)Redük Flash ve Atık: [Dönetici: [Dönetici:0) Kontrollü transfer potu ve kapı tasarımı, sıkıştırma makinesine kıyasla, post-mold trimming azaltımı ile karşılaştırıldığında aşırı malzemeyi en aza indirgemektedir.
• [FONTS:0)Eksik Eşlik ve Reliability:[Dönetici: EMC'nin termotip doğası, cihazı yüzeye güçlü kimyasal bağlar sağlar ve yol açar, nezaretli ve termal bisiklete karşı dirençli bir paket oluşturur.

Meydanlar ve Mitigation Strategies

Avantajlarına rağmen, transfer kalıplama dikkatli mühendislik gerektiren birkaç zorluk sunar.

Void Formasyon

Traked hava veya uçucular encapsülasyon içinde boşluklar yaratabilir, güvenilirlikten ödün verebilir. Voids nem için stres koncentratorlar ve yol yolları olarak hareket ederler. Mitigation uygun kalıp venting, vakum destekli kalıp (tavatan önce tahliye edilir), ve laminar akışını teşvik etmek için kapı ve koşucuyu optimize edebilir.

Wire Sweep ve Die Shift

Malzeme akışı sırasında, MEMS'in ortaya çıkmasını sağlayan bağ telleri yerinden edilebilir. Bu, tel süpürücükürücükürücüklüğün arttırılması ve yüksek vizasyon malzemelerinin kullanılması gibi bilinir. Benzer şekilde, silikonun beklenen pozisyondan hareket ettiği zaman ölür.

Termal ve Mekanik Stresler

CTE, kalıp bileşik, silikon ve liderlik arasında yanlış bir uyum, soğutma ve termal bisiklet sırasında stres yaratır. Bu, düşük performanslı kalıp bileşikleri kullanarak, CTE ile eşleştirilen içerik optimizasyonu ve post-cure ekaling stresini hafifletebilir.

Malzeme Outgassing

Termoset malzemeleri, tedavi sırasındaki ürünler tarafından küçük miktarlarda uçucu olmayan ürünler serbest bırakılır. Bunlar yakındaki bileşenler veya korrode tahvil pedleri üzerinde yoğunlaşabilir. Vakumlu ve uygun malzeme seçimi (ortadan dışlayıcı formülasyonlarla) etkili çözümlerdir.

Saç temizleme ve bakım

Plastik yüzeylerde yer alan mükemmel bileşik, zamanla kusurlarına yol açıyor. Otomatik temizlik döngüleri, kalıp salıverme kaplamaları ve periyodik manuel temizlik, parça kalitesini korumak için gereklidir.

MEMS Cihazlarında Uygulamaları

Transfer kalıplama, MEMS ürünlerinin geniş bir spektrumu boyunca kullanılır.

• [Döneticileri ve Gyroskopları: Otomotiv güvenlik sistemleri, akıllı hareket algılaması ve endüstriyel vibrasyon izleme mikromakulları korumak için kalıplanmış paketlere güveniyor.Encapsulation, düşük moduluslu malzemeler tercih edilir.
• [FONT:0)Basın Sensörleri: [Dönetici: [Dönetici: 0,2] MEMS baskı sensörleri lastik basıncı izleme, tıbbi catheters ve HVAC sistemleri, bir diyafram arayüzü ile transfer edilen paketler kullanır. Silikon jeli genellikle algılama elemanını korurken, dış kalıp ASIC ve kabloyu korur.
• [FONTMS Microphones:[[FONTT:1] Mikrofonlarda minyatür kapasiteli transdüserler stres ve kirlenmeye karşı hassastır. Transfer kalıp, MEMS'in etrafındaki temiz, kontrollü bir ortam sağlarken, akustik bir limandan ayrılır.
• [[DÜye:0)RF MEMS:[DÜye Olmayanlar, Kablosuz İletişim için filtreler düşük kaliteli paketleme gerektirir. Transfer-molded LCP veya özel düşük-dielektrik-constant EMCs yüksek frekanslı performansı korur.
• [FONT=0)Medical İmplantlar: [Dönetici:[Dönetici: 0) Biyo uyumlu kalıp bileşikler kan basıncı monitörleri, ilaç teslim pompaları ve göz içi basıncı sensörleri için MEMS'leri oluşturur.

Hedefler ve Gelecek Trendleri

MEMS endüstrisi daha küçük paketler, daha yüksek güvenilirlik ve daha düşük maliyetler için zorlamaya devam ediyor. Birkaç gelişme transfer kalıplamanın geleceğini şekillendiriyor.

Film-Assisted Transfer

Bu değişkende, ince bir polimer filmi, enjeksiyondan önce kalıp yüzeyi ve bileşik arasında yer almaktadır. Film, kalıplara bileşik adhesion'u önler ve hassas özellikleri korur. Ayrıca karmaşık kalıp kaydırakları olmadan çok adımlı boşluklar da sağlar. Film destekli transferler gelişmiş sensör paketleri için yol katmaktadır.

Wafer-Level Transfer

Şarkıcı cihazlar yerine, transfer makinesi giderek daha fazla wafer ölçeğinde uygulanır. Yüzlerce veya binlerce MEMS ile bir bütün wafer tek bir adımda kalıplanır, sonra da sabitlenebilir.Bu işlem maliyetleri azaltır ve üniforma encapsülasyon sağlar. Challenges kontrol kalınlığı varyasyonunu içerir ve wafer savaş sayfasını kaçınır.

Gelişmiş Malzeme Geliştirme

Yeni kalıp bileşikler, daha düşük CTE, daha yüksek termal iletkenlik ile tasarlanmıştır ve geliştirilmiş adhesion. Sıvı kristal polimerler ve termoplastikler erimişlenebilir ve daha hızlı çevrim süreleri sunar. ek olarak, elektromanyetik kalkan için iletken kalıp bileşikleri geliştirilir.

Simülasyon ve Dijital Twin

C ⁇ sıvı dinamikleri ve kalıp akış analiz yazılımı (örneğin, Moldova, Autodesk Moldova) mühendislerin malzeme akışını, ısı transferini ve psişiklerini inşa etmeden önce kinetiği tedavi etmesine izin verir.Bu, deneme-ve-terör ve kısa gelişim süresini azaltır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Transfer kalıplama, MEMS cihazlarının enkapları için temel bir teknolojidir, hassas, güvenilirlik ve ölçeklenebilirlik modern uygulamalar tarafından talep edilir. Otomotiv sensörlerinden tıbbi implantlara kadar, daha karmaşık ve kullanım ortamları daha talep edilen, koruyucu polimerler, betonun mikrosistemleri ile devam eden, yarının mikrosistemleri ile ilgili olarak, yüksek performanslı mühendislere ve yüksek performanslı tasarıma devam eden süreçleri gerçekleştirmek için daha karmaşık hale gelecektir. MEMS cihazlar daha talep edilen, transferler bu ihtiyaçları karşılamak için daha karmaşık hale gelir.