Электрическое межсоединение

Проводное соединение

Проводное соединение – самый распространенный метод электрического соединения кристалла с корпусом. Свободные концы золотых или алюминиевых проводов формируют низкоомические контакты с алюминиевыми контактными площадками кристалла и выводами корпуса. Соединение золотыми проводами, как правило, легче, чем соединение алюминиевыми проводами.

Ультразвуковое соединение проводов – хорошо отработанная технология, одновременно сочетающая приложение тепла, давления и ультразвуковой энергии к контактной площадке. Ультразвук вызывает вибрацию провода, производя локальный нагрев от трения, помогающий во время процесса сварки. Температура подложки, как правило, около 150 ºC, ниже порога образования соединений золото-алюминий, что может сделать провода хрупкими.

Соединение алюминиевыми проводами к контактым площадкам алюминия также достигается с помощью ультразвуковой энергии, но без нагрева подложки. В этом случае шов связи лучше, чем шариковое соединение (как в предыдущем случае), но процесс замедляется. Это делает алюминиевые провода экономически не столь привлекательными, как золотые провода. Однако, золотые провода трудно получить с диаметрами выше 50 мкм, что делает алюминиевые провода, доступными в диаметре до 560 мкм, единственным решением для некоторых применений.

«Flip Chip» - технология перевернутого кристалла

«Flip Chip» подразумевает соединение перевернутого кристалла к подложке упаковки. Электрические контакты сделаны с помощью осажденных контактных выводов из припоя между контактными площадками кристалла и металлическими площадками на подложке упаковки. В отличие от проводного соединения (где нужно выводить провода на периферию), «Flip Chip» расположить контактные площадки на всей поверхности кристалла, что приводит к значительному увеличению плотности соединений входов/выходов – до 700 одновременно.

Что делает «Flip Chip» привлекательным для промышленности – это его способность близко корпусировать большое количество отдельных кристаллов на одном корпусе подложки с несколькими уровнями встроенных электрических дорожек.

Микрофлюидные межсоединения

Все достижения в технологии электрических межсоединений вытекают из требований корпусирования интегральных схем, но это не относится к жидкостным межсоединениям. Они необходимы, чтобы корпусировать микрожидкостные устройства, такие как микронасосы или микроклапаны.

Исследователи Abbott Laboratories of Abbott Park, Illinois, продемонстрировали подход к гибридному корпусированию, включающий комплексное многообразие акрилов (например, оргстекла). Это большие платы, несколько сантиметров в размере, с несколькими уровнями каналов и отверстий, все сделанные из пластика. Каналы сделаны ламинированием и соединением слоев термопластика, в котором были сформированы канавки. Пластиковая плата становится эквивалентом жидкой печатной платы, на поверхности которой крепятся и соединяются жидкостные компоненты. Эти компоненты не обязательно должны быть электромеханическими. Например, плата может удерживать кремниевый датчик давления или жидкий датчик в непосредственной близости от миниатюрного электромагнитного вентиля. Большая часть технологии остается в разработке.

Оптические межсоединения

Оптическое межсоединение, как правило, понимается как активное поле исследования, направленное на разработку высокоскоростных перехаодах чип-чип для высокоскоростных вычислений. Для корпусирования MEMS-компонентов в фотонных применениях, проще использовать оптические соединения по своей природе, что влечет за собой соединение света с помощью оптоволокна без заметных потерь (<0.1 dB). Лазерная и оптоэлектронная промышленность широко использует волоконные межсоединения для корпусирования и изготовления своей продукции.