Применение технологии глубокого лазерного травления ЛИДЕ в корпусах МЭМС
Благодаря постоянному развитию технологии МЭМС, МЭМС-устройства широко используются в потребительской электронике, медицинском оборудовании и аэрокосмической технике, предлагая значительную выгоду благодаря компактным размерам, высокой скорости, надежности и низкой стоимости. Упаковка МЭМС-устройств — важнейший этап разработки МЭМС-устройств. Упаковка МЭМС (микроэлектромеханических систем) включает в себя процесс герметизации и защиты МЭМС-устройств, обеспечивая электрические соединения и защищая устройство от воздействия окружающей среды. Стоимость упаковки может составлять от 20% до 95% от стоимости производства изделия.
01 Стекло как предпочтительный материал для производства МЭМС
Инновации в технологии обработки стеклянных пластин способствуют развитию технологии МЭМС. Стеклянные пластины используются в корпусировании МЭМС на уровне пластин и служат альтернативой кремниевым пластинам в некоторых электронных изделиях. МЭМС-датчики демонстрируют высокую надежность и долговечность даже в суровых условиях. Стеклянные материалы широко используются в качестве носителей подложек в технологии корпусирования МЭМС, что делает стеклянные пластины идеальным выбором для различных отраслей промышленности и сфер применения.
02 Преимущества стекла в производстве и упаковке МЭМС
Стекло является предпочтительным материалом для корпусирования МЭМС-устройств благодаря своей высокой герметичности, термостойкости, оптическим свойствам, химической стойкости, высокой изоляции и обрабатываемости. Его прочность обеспечивает длительную защиту МЭМС-устройств.
Оптические свойства
Стекло прозрачно, что делает его идеальным материалом для МЭМС-устройств, требующих оптического измерения или управления. Для изменения оптических свойств стекло можно покрывать различными тонкоплёночными материалами, такими как металлы или оксиды. Кроме того, его гладкая поверхность отлично подходит для оптического отражения.
Инкапсуляция и упаковка
Высокая герметичность: Стекло обеспечивает отличную герметичность, предотвращая попадание влаги и других загрязнений в устройства МЭМС, тем самым повышая надежность и срок службы.
Исключительная химическая стойкость: Стекло обладает высокой устойчивостью к химической коррозии, что делает его превосходным материалом для защиты устройств МЭМС в агрессивных химических средах.
Механическая прочностьСтекло относительно прочное и долговечное, защищая МЭМС-устройства от механических воздействий. В отличие от металлов и других материалов, стекло не подвержено усталости, что делает его пригодным для долгосрочных высоконадежных применений.
В отличие от кремния, стекло обладает высокими изолирующими свойствами, а его коэффициент теплового расширения (КТР) и механическую прочность можно регулировать в определенном диапазоне.
Соединение с помощью сквозных стеклянных отверстий (ТЖВ)
Взаимосвязи более высокой плотности: ТЖВ обеспечивает высокую плотность межсоединений, что позволяет создавать более сложные МЭМС-устройства и уменьшать форм-факторы. Это достигается благодаря высокому соотношению сторон переходных отверстий ТЖВ, которые облегчают вертикальные межсоединения через стеклянную подложку.
Повышенная надежность: ТЖВ обеспечивает более надёжные соединения по сравнению с проволочным соединением или соединением методом перевёрнутого кристалла. Более короткий путь ТЖВ снижает задержку сигнала и электромагнитные помехи (ЭМП).
Термическая стабильность: ТЖВ эффективно рассеивают тепло от МЭМС-устройств, отводя его через стеклянную подложку к внешней стороне корпуса. Это значительно улучшает теплоотвод МЭМС-устройств и продлевает срок их службы.
Гибкость упаковки: ТЖВ совместимы с различными методами межсоединений, что обеспечивает большую гибкость при проектировании корпусов МЭМС. Это позволяет интегрировать больше датчиков, исполнительных механизмов и других компонентов в один корпус.
Улучшенные оптические характеристики: ТЖВ могут производиться серийно с малыми диаметрами, что позволяет интегрировать их с оптоволоконными кабелями или другими оптическими компонентами. Это облегчает сочетание МЭМС-устройств с функциями оптических датчиков или приводов.
03 Немецкий процесс ЛПКФ ЛИДЕ значительно повышает эффективность обработки тонкого стекла
Тонкие стеклянные листы толщиной от 50 до 1000 мкм обладают огромным потенциалом для различных промышленных применений. Однако традиционные методы механической резки и сверления часто приводят к образованию микротрещин и остаточных внутренних напряжений в стеклянных подложках, что затрудняет обработку тонкого стекла в микромасштабах. Лазерная система ЛПКФ Витрион, использующая новейшую технологию глубокого лазерного травления (ЛИДЕ), обеспечивает бесконтактную прецизионную лазерную обработку стеклянных материалов с беспрецедентной эффективностью и качеством. Технология ЛИДЕ открывает новые возможности проектирования микросистем и может произвести революцию во всей производственной цепочке.
Для решения этих задач технологии ЛИДЕ требуется всего два шага:
Селективная лазерная модификация: В соответствии с разработанным шаблоном стекло выборочно модифицируется с помощью специально разработанного лазерного источника. Лазер фокусируется внутри стеклянного компонента, обеспечивая модификацию по всей толщине.
Химическое травлениеЛазер изменяет фотохимические свойства материала, что позволяет проводить селективное химическое травление в последующем процессе. Скорость травления модифицированных участков значительно выше, чем у немодифицированного материала. Время нахождения стекла в травильной ванне точно контролируется для достижения желаемых структурных размеров.
04 Применение ЛПКФ ЛИДЕ в МЭМС
Технология ЛИДЕ позволяет создавать бездефектные микросистемы на основе стекла, сохраняющие высокую прочность на излом исходного материала, при этом демонстрируя высокую упругость и превосходную повторяемость. Эта возможность позволяет интегрировать такие структуры, как пружины, вертикальные или горизонтальные мембраны, а также исполнительные и сенсорные компоненты.
Измерения силы-смещения:
Системы пружин из стекла, обработанные по технологии ЛИДЕ.
Микропружинные структуры с поперечным сечением 30 мкм × 260 мкм и размером платформы XY 5 мм × 7 мм.
Система XY имеет диапазон смещения по оси Z до 4,3 мм.
Высокая повторяемость и прочность на излом около 1 ГПа.
Измерения оптического отражения с помощью радиального гребенчатого привода:
Две стеклянные пластины с микроструктурами и напыленными металлическими пленками сложены вместе.
Гребенчатые структуры с шириной зазора 5 мкм.
Оптические отражательные системы с пьезоэлектрическим приводом обеспечивают угловое отклонение от плоскости ±3,1° при частоте 220 Гц.
Площадь оптического отражения 7 мм × 7 мм.
Основные ключевые слова SEO
Лазерная травка ЛИДЕ
Технология корпусирования МЭМС
Сквозной стеклянный переход (ТЖВ)
МЭМС на стеклянной подложке
Глубокое лазерное травление
Герметичная упаковка МЭМС
Обработка сверхтонкого стекла
Система ЛПКФ Витрион
Надежность МЭМС-датчиков
Стеклянные интерпозеры МЭМС
