【摘要】：系統(tǒng)級(jí)、微型化和低成本集成封裝是微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-electro-mechanical System,簡(jiǎn)稱MEMS)封裝的一大趨勢(shì),而封裝基板技術(shù)為系統(tǒng)提供支持、保護(hù)和電互連作用,是三維(Three-dimensional,簡(jiǎn)稱3D)系統(tǒng)級(jí)MEMS封裝的關(guān)鍵技術(shù)。將無(wú)源元件埋入封裝基板,是進(jìn)一步減小MEMS系統(tǒng)封裝體積的重要途徑。在系統(tǒng)級(jí)MEMS封裝基板材料中,玻璃具有低熱膨脹系數(shù)、大光學(xué)帶寬、高電阻率、氣密性、防潮性、化學(xué)穩(wěn)定性和低成本等優(yōu)勢(shì),極具發(fā)展?jié)摿�。但�?玻璃的加工難度大,現(xiàn)有基板工藝也難以直接應(yīng)用,因此亟需發(fā)展成套的MEMS封裝玻璃基板加工技術(shù)以及設(shè)計(jì)方法。本論文基于熱成型技術(shù),提出一種埋入無(wú)源元件型MEMS封裝玻璃基板的新型制備技術(shù),并研究其設(shè)計(jì)方法。首先,本論文設(shè)計(jì)將導(dǎo)電通路、電阻、電容、電感、濾波器等埋置于玻璃基板內(nèi)部,設(shè)計(jì)采用玻璃回流工藝制備埋入無(wú)源元件型玻璃基板。該設(shè)計(jì)充分利用基板內(nèi)部空間,釋放更多表面空間應(yīng)用于3D集成,顯著縮小封裝體積。接著,本論文對(duì)埋入型基板設(shè)計(jì)思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所制備埋入玻璃基板元件的線寬為50-200um,厚度200um,可制備深寬比2.5的微結(jié)構(gòu)。玻璃回流工藝?yán)酶邷厝廴诓Ａo(wú)孔洞包覆微結(jié)構(gòu),可大批量、低成本地制備埋入型玻璃基板,元件厚度高至上百微米,有效拓寬信號(hào)通路,減小電阻,而傳統(tǒng)表面微加工工藝制備的元件最厚為20-30um。然后,本論文對(duì)埋入型基板設(shè)計(jì)思路進(jìn)行HFSS仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,采用導(dǎo)電TGV實(shí)現(xiàn)共面波導(dǎo)的3D互連結(jié)構(gòu)損耗較低,可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。電感厚度增加可降低回波損耗和插入損耗,大幅度提高品質(zhì)因數(shù),小幅度減小有效電感,而玻璃回流工藝制備的埋入玻璃基板電感厚度可高至上百微米,驗(yàn)證了該工藝和該設(shè)計(jì)思路的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。以高摻雜硅作為電感材料損耗較大,品質(zhì)因數(shù)較低,不適合應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。以銅作為電感材料電磁性能優(yōu)良,不同結(jié)構(gòu)電感具有不同范圍的品質(zhì)因數(shù)、有效電感和頻率。隨著厚度增加,電感品質(zhì)因數(shù)增加率減小,到達(dá)一定厚度后存在品質(zhì)因數(shù)滾降現(xiàn)象,而有效電感持續(xù)緩慢減小,因此,厚度作用范圍并非無(wú)窮大。最后,本論文對(duì)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和仿真進(jìn)行總結(jié)概括,并提出新的研究思路。
[Abstract]:System-level, miniaturization and low-cost integrated packaging is a major trend in microelectromechanical system (Micro-electro-mechanical System,) packaging, and packaging substrate technology provides support, protection and electrical interconnection for the system. It is a three-dimensional (Three-dimensional,) technology. The key technology of system-level MEMS encapsulation is referred to as 3 D. Embedding passive components into the packaging substrate is an important way to further reduce the packaging volume of MEMS systems. In the system-level MEMS packaging substrate, glass has the advantages of low thermal expansion coefficient, large optical bandwidth, high resistivity, gas tightness, moisture resistance, chemical stability and low cost. However, the processing of glass is difficult and the existing substrate process is difficult to be directly applied. Therefore, it is urgent to develop the complete set of MEMS packaging glass substrate processing technology and design method. Based on the thermoforming technology, this paper presents a novel fabrication technique of embedded passive element MEMS packaging glass substrate, and studies its design method. Firstly, the conductive path, resistance, capacitance, inductance, filter and so on are embedded in the glass substrate, and the passive element glass substrate is fabricated by glass reflux process. The design makes full use of the inner space of the substrate, freezes more surface space for 3D integration, and significantly reduces the packaging volume. Then, the design idea of embedded substrates is verified experimentally in this paper. The experimental results show that the linewidth and thickness of the embedded glass substrate elements are 50-200 um. and the thickness of the embedded glass substrate elements is 200um. the microstructure with the aspect ratio of 2.5 can be prepared. Glass reflux process can be used to fabricate embedded glass substrates in large quantities and low cost by using high temperature melting glass without holes to cover microstructures. The thickness of embedded glass substrates is as high as hundreds of microns, which effectively broadens the signal path and reduces the resistance. The thickness of the components prepared by the traditional surface micromachining process is 20-30 uma. Then, the design idea of embedded substrates is verified by HFSS simulation. The simulation results show that using conductive TGV to realize 3D interconnect structure of coplanar waveguide has low loss and can be used in practical production. With the increase of inductance thickness, the return loss and insertion loss can be reduced, the quality factor can be greatly improved, and the effective inductance can be reduced by a small margin, while the thickness of the embedded glass substrate inductor prepared by glass reflux process can be as high as hundreds of microns. The practical application value of the process and the design idea is verified. High doped silicon is not suitable for practical production because of its high loss and low quality factor. Copper as inductor has excellent electromagnetic properties. Inductors with different structure have different quality factors, effective inductors and frequencies. With the increase of the thickness, the increase rate of the inductance quality factor decreases, and when the thickness reaches a certain thickness, there exists the phenomenon of the quality factor rolling down, while the effective inductor continues to decrease slowly, so the action range of the thickness is not infinite. Finally, this paper summarizes the design, experiment and simulation, and puts forward new research ideas.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN405

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉廣榮;;鄭州液晶玻璃基板項(xiàng)目奠基[J];半導(dǎo)體信息;2009年04期

2 ;FPD[J];集成電路應(yīng)用;2007年06期

3 ;康寧公布第十代液晶玻璃基板的開(kāi)發(fā)與制造計(jì)劃[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);2008年03期

4 陳炳欣;;玻璃基板綠色化制造啟航[J];中國(guó)電子商情(基礎(chǔ)電子);2009年03期

5 陳炳欣;;液晶玻璃基板大型化挑戰(zhàn)[J];中國(guó)電子商情(基礎(chǔ)電子);2009年07期

6 張海鷗;;我國(guó)第一條液晶玻璃基板生產(chǎn)線建成[J];國(guó)際人才交流;2008年12期

7 ;產(chǎn)業(yè)[J];中國(guó)數(shù)字電視;2009年12期

8 ;鄭州建設(shè)液晶玻璃基板產(chǎn)業(yè)園[J];電子元件與材料;2010年09期

9 ;數(shù)字財(cái)富[J];中國(guó)電子商情(基礎(chǔ)電子);2010年06期

10 王俊明;董振波;付冬偉;楊忠杰;;電子玻璃基板生產(chǎn)中氣泡缺陷分析與對(duì)策[J];電子技術(shù)與軟件工程;2013年16期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王俊明;丁小磊;薄昌盛;夏乾方;;成品液晶玻璃基板與間隔紙吸附問(wèn)題的探討[A];中硅會(huì)電子玻璃分會(huì)2014年光電子玻璃技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

2 何寶鳳;Jon Petzing;Patrick Webb;Richard Leach;張?zhí)m英;;用于印刷電路板的玻璃基板無(wú)機(jī)化學(xué)鍍銅的研究和表征[A];2014年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2014年

3 ;前言[A];電子玻璃技術(shù)（2009年第1、2期）——第九屆電子玻璃分會(huì)換屆年會(huì)及慶祝電子玻璃分會(huì)成立三十周年暨電子玻璃學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

4 ;光電子玻璃相關(guān)技術(shù)[A];電子玻璃技術(shù)（2010年第1、2期）[C];2010年

5 王俊明;薄昌盛;丁小磊;;液晶玻璃基板加工環(huán)境的控制[A];中硅會(huì)電子玻璃分會(huì)2014年光電子玻璃技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

6 王建鑫;周波;王麗紅;;淺析超薄液晶玻璃基板生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀[A];中硅會(huì)電子玻璃分會(huì)2014年光電子玻璃技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

7 彭壽;;TFT-LCD玻璃基板技術(shù)國(guó)產(chǎn)化開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[A];電子玻璃技術(shù)（2009年第1、2期）——第九屆電子玻璃分會(huì)換屆年會(huì)及慶祝電子玻璃分會(huì)成立三十周年暨電子玻璃學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

8 董振波;;TFT-LCD玻璃基板生產(chǎn)中氣泡缺陷分析與對(duì)策[A];中硅會(huì)電子玻璃分會(huì)2014年光電子玻璃技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

9 齊彥民;高俊杰;高愛(ài)群;李學(xué)峰;鄭權(quán);;液晶玻璃基板生產(chǎn)線中自動(dòng)化控制技術(shù)的交互設(shè)計(jì)[A];中硅會(huì)電子玻璃分會(huì)2014年光電子玻璃技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

10 韓金全;朱明君;王麗紅;李媚寰;;液晶玻璃基板顆粒度不良的原因分析及對(duì)策[A];中硅會(huì)電子玻璃分會(huì)2014年光電子玻璃技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 琮淳;玻璃基板廠擴(kuò)產(chǎn)放緩[N];電子資訊時(shí)報(bào);2005年

2 東勉;玻璃基板新趨勢(shì)：薄型華、大型化、集約化[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

3 劉承志;全球玻璃基板市場(chǎng)有望增36%[N];中國(guó)貿(mào)易報(bào);2006年

4 梁燕蕙/DigiTimes;康寧擬在韓國(guó)興建第三座玻璃基板廠[N];電子資訊時(shí)報(bào);2006年

5 林昌明 DigiTimes;康寧：2006全年玻璃基板市場(chǎng)增長(zhǎng)50%[N];電子資訊時(shí)報(bào);2006年

6 盧慶儒;液晶電視應(yīng)用趨勢(shì)下的玻璃基板發(fā)展現(xiàn)況[N];電子資訊時(shí)報(bào);2006年

7 羅清岳;非接觸性大型玻璃基板搬運(yùn)技術(shù)[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

8 Displaybank;明年第六代以上玻璃基板需求預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到54%[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

9 記者 高懷軍　王鵬飛;首塊“中國(guó)造”玻璃基板在咸陽(yáng)下線[N];咸陽(yáng)日?qǐng)?bào);2008年

10 印高樂(lè);全球玻璃基板將嚴(yán)重缺貨[N];國(guó)際商報(bào);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊初;玻璃基板COB封裝的LED性能研究[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2015年

2 楊南超;基于Color Filter的Rework流程優(yōu)化研究[D];上海交通大學(xué);2014年

3 馬夢(mèng)穎;埋入無(wú)源元件型玻璃基板的熱回流制備及設(shè)計(jì)研究[D];東南大學(xué);2015年

4 汪旭煌;基于熱裂法的液晶玻璃基板激光切割技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2011年

5 蔣浩;液晶顯示屏面板玻璃回收實(shí)驗(yàn)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

6 王振國(guó);OLED封裝方式及其玻璃基板的夾具設(shè)計(jì)分析[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

7 卿劍波;液晶顯示玻璃基板雙刀輪切割機(jī)理[D];華南理工大學(xué);2013年

8 張新蓉;自潔凈玻璃的制備及其功能化研究[D];太原理工大學(xué);2010年

9 姜長(zhǎng)城;中小尺寸TFT-LCD玻璃基板檢測(cè)裝備的光機(jī)電系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2012年

10 杜曉光;太陽(yáng)能電池玻璃基板對(duì)流輻射復(fù)合傳熱特性的數(shù)值模擬[D];山東大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：2358131