解析MEMS硅晶振的封装技术

2024-01-19 15:30:18 38 0 0

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MEMS硅晶振封装与石英晶振不同,SiTime的全硅MEMS谐振器和振荡器电路不需要那些昂贵笨重的封装, 只需要用低成本的塑料封装。SiTime硅晶振采用标准的QFN封装技术,封装尺寸以及焊接管脚与传统标准石英晶振的引脚完全兼容,可直接替代原来石英晶振。

全硅MEMS硅晶振支持现代多种微电子封装技术,优势如下:

1、卓越的可靠性、超低的成本

2、灵活的供应链

3、湿度敏感等级(MSL)1级,能长期贮存



          1.低成本封装

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          2.石英晶振的完美替代品


SiTime提供多种工业级封装,由于MEMS硅晶振振与普通石英晶振PCB焊盘布局引脚完全兼容,因此原石英器件可直接从石英晶振升级到MEMS硅晶振,而无需更改电路板设计。



3.良好的板级焊点可靠性


SiTime推出SOT23-5封装,提供良好的板级焊点可靠性。SOT23-5封装技术成本超低,意味着光学(无X射线)焊点检测和返修的成本也大大降低。



4.超小封装


为满足超小空间的应用要求,SiTime公司推出μPower系列硅晶振,采用纤巧的1.5×0.8×0.6H毫米的芯片级封装(CSP)。μPower系列是世界上尺寸最小的硅晶振,同时也是业界首次采用芯片级封装的硅晶振。


5.超薄封装


SiTime的MEMS硅晶振,以其超薄设计傲视群雄,超越了任何封装过的石英晶振。根据不同的封装尺寸,其标准封装厚度仅在0.75至0.90毫米之间,轻盈而精致。而3.5x3.0毫米的XT封装更是以2.25毫米的超薄厚度引领业界,仅约三张纸的厚度,彰显出尖端的科技与工艺。



6.塑料封装


SiTime的MEMS谐振器及其振荡电路选择了低成本、高可靠性、低导线电感且热性能优异的塑料封装。这一封装方式不仅经济实惠,而且具备卓越的性能。所有封装均无铅,符合RoHS国际标准,湿度敏感等级为一级,这意味着产品可以在常规环境中储存,无需特殊的干燥或保护措施。

 为了满足各类电子供应商的需求,SiTime采用了电子行业中广泛应用的标准工业级塑料封装。这一策略确保了供应链的稳定性和多样性,避免了因封装导致的供应问题。相比之下,石英晶振采用的陶瓷或金属真空封装虽然昂贵,但只能满足少数供应商的需求,增加了供应链的风险。




7.标准半导体封装工艺


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SiTime的MEMS硅晶振,凭借其卓越的外延密封工艺,实现了真空密封。这一先进技术有效减少了外部颗粒的侵入,显著提高了谐振器的可靠性。同时,它采用了标准的半导体封装流程,确保了低成本且高效的生产。     

下图描绘了SiTime MHz硅晶振的封装流程,采用独特的四方无引脚扁平封装技术。首先进行切割,随后通过芯片反转或标准芯片连接,MEMS和CMOS芯片以堆叠形式安装在引线框架或基板上,金或铜导线负责连接。填充完毕的引线框架和基板进行贴膜和注塑处理,塑封器件切割成单个成品芯片。最后,经由标准处理及自动测试设备的严格封装测试,确保每颗芯片的卓越性能。 




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第二个是采用晶圆级芯片规模封装(WLCSP)技术,对超小µPower系列硅晶振的封装流程。在标准芯片组装线上,将MEMS芯片和CMOS芯片焊在整片晶圆上。MEMS芯片切割并倒装到CMOS芯片上后,在倒装界面凸点下填充环氧树脂。利用标准自动测试设备对两芯片在整片晶圆上进行测试,最后进行划线分割,编带包装。




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