Collegamento su wafer
Il collegamento su wafer, noto anche con l'espressione inglese wafer bonding, è una cosiddetta tecnologia di impacchettamento a livello di wafer (wafer-level packaging technology) per la fabbricazione di sistemi microelettromeccanici (microelectromechanical systems, MEMS), di sistemi nanoelettromeccanici (nanoelectromechanical systems, NEMS), di microelettronica e optoelettronica, che garantisce un incapsulamento meccanicamente stabile ed ermeticamente sigillato. Il diametro dei wafer varia da 100 mm a 200 mm (da 4 pollici a 8 pollici) per gli MEMS/NEMS e fino a 300 mm (12 pollici) per la produzione di dispositivi microelettronici.
Generalità[modifica | modifica wikitesto]
Nei sistemi microelettromeccanici (MEMS) e nanoelettromeccanici (NEMS), il pacchetto o package è una parte importante del dispositivo. Esso migliora un funzionamento corretto e protegge le sensibili strutture interne dalle influenze ambientali quali temperatura, umidità, alta pressione e specie ossidanti. Perciò, la stabilità e l'affidabilità a lungo termine degli elementi funzionali, come pure una frazione significativa dei costi totali del dispositivo, dipendono direttamente dal processo di incapsulamento.[1] In conclusione, il package deve soddisfare i seguenti requisiti:[2]
- protezione contro le influenze ambientali
- dissipazione del calore
- integrazione di elementi con tecnologie diverse
- compatibilità con la periferia circostante
- mantenimento del flusso energetico e informativo.
Tecniche[modifica | modifica wikitesto]
I metodi di collegamento comunemente utilizzati e sviluppati sono i seguenti:
- Termoadesivazione diretta
- Incollaggio al plasma
- Legame anodico
- Collegamento eutettico
- Incollaggio mediante fritta di vetro
- Legame adesivo
- Incollaggio per termocompressione
- Legame reattivo.
Requisiti[modifica | modifica wikitesto]
Il collegamento dei wafer richiede specifiche condizioni ambientali che possono essere generalmente definite come segue:[3]
- superficie del substrato
- piattezza
- levigatezza
- pulizia
- ambiente del collegamento
- temperatura di legame
- pressione ambientale
- forza applicata
- materiali
- materiali del substrato
- materiali degli strati intermedi.
Il legame effettivo è un'interazione di tutte queste condizioni e requisiti. Quindi, la tecnologia applicata deve essere scelta rispetto al substrato presente e alle specifiche definite, come temperatura max sopportabile, pressione meccanica o atmosfera gassosa desiderata.
Valutazione[modifica | modifica wikitesto]
I wafer collegati sono caratterizzati allo scopo di valutare il rendimento di una tecnologia, la forza del collegamento e il livello di ermeticità, o per i dispositivi fabbricati o ai fini dello sviluppo di processo. Perciò, sono emersi diversi metodi per la caratterizzazione del legame. Da un lato si usano metodi ottici non distruttivi per trovare crepe o vuoti interfacciali accanto a tecniche distruttive per la valutazione della forza del legame, come le prove di tensione o di taglio. Dall'altro lato si sfruttano le proprietà peculiari di gas accuratamente selezionati o il comportamento vibratorio dipendente dalla pressione di microrisonatori per le prove di ermeticità.
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ S.-H. Choa, Reliability of MEMS packaging: vacuum maintenance and packaging induced stress, in Microsyst. Technol., vol. 11, n. 11, 2005, pp. 1187-1196.
- ^ T. Gessner e T. Otto e M. Wiemer e J. Frömel, Fraunhofer IZM, Wafer bonding in micro mechanics and microelectronics - an overview, The World of Electronic Packaging and System Integration, The World of Electronic Packaging and System Integration, 2005, pp. 307-313.
- ^ A. Plössl and G. Kräuter, Wafer direct bonding: tailoring adhesion between brittle materials, in Materials Science and Engineering, vol. 25, n. 1-2, 1999, pp. 1-88, DOI:10.1016/S0927-796X(98)00017-5.
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]
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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
- (EN) Collegamento su wafer alla Fraunhofer ENAS, su enas.fraunhofer.de.
- (EN) Handbook of Wafer Bonding, Wiley-VCH, a cura di Peter Ramm, James Lu, Maaike Taklo, su wiley-vch.de.
