検出器 の 材料 や ピクセル 構造 に は 注目 が 集まっ て い ます が,インフラ レッド 検出器 の 性能,サイズ,信頼性,製造 費用 に は 包装 も 重要 です.特に冷めないマイクロボロメーター検出器では,パッケージは敏感なセンサー構造を保護し,適切な真空環境を維持する必要があります.赤外線を伝送する光学窓を備える伝統的な包装方法ではこれらの要求を満たすことができるが,その製造プロセスは小型化と大量生産を制限する可能性がある.ワッフルレベルのパッケージは 異なるアプローチを提示します単一の検出器チップを"つずつパッケージする代わりに,製造者は複数のデバイスをワッフルレベルで同時にパッケージすることができます.この技術はどのように機能します?熱画像の将来に重要な理由です?
1紅外線検出器のパッケージの進化
製造者がより高い信頼性,より小さな形状因子,より効率的な生産を求めているため 赤外線検出器のパッケージングは進化してきました
1.1 メタルパッケージ:特殊用途における信頼性
伝統的な金属パケットは 検出器を隔離された箱に閉じ込めて 赤外線伝達窓と電気フィードアウトを備えています個々の検出器は組み立てられ,そのパッケージに封印されています.メタルの包装は,適切に設計および製造された場合,強力な機械的保護と信頼性の高い密封を可能にします.特定の環境要求を要求するアプリケーションに有用であるしかし,個々のデバイスの組み立てには,複数の処理と検査ステップが含まれます.パッケージはまた,かなりのサイズと重量を追加することができます.専門的な材料と組み立ての要求が製造コストを増加させる場合これらの制限は,コンパクト性と手頃な価格が不可欠な大量の消費者向けアプリケーションにとって,従来の金属包装を魅力的でないものにする可能性があります.
1.2 セラミックパッケージ:より効率的な製造への一歩
陶磁パケットは赤外線検出器を装着するための別のアプローチを提供します.陶磁基板は電気隔熱,機械的サポート,既知の半導体組立プロセスとの互換性伝統的な金属パッケージと比較して,陶器デザインは,製造効率,次元制御,統合の利点を提供することができます.自動化 型式 の 固定 と 線 の 結合 も 生産 の 一貫性 を 向上 さ せるしかし,多くのセラミックパッケージングアプローチでは,ウエファー製造後に個々の検出器装置を処理することがまだ必要です.自動化は労働を削減し,処理量を向上させることができますが,個々のチップの取り扱いと密封は,重要な製造考慮事項であり続けることができます.
1.3 ワッフルレベルのパッケージ:切断前に密封する
検出器のパケットを個々のチップに分割して 各チップを別々にパッケージする代わりに製造者は,切断する前に,ウエファー全体でパッケージを形作ります.. 典型的なウエファーレベルプロセスでは,カバーウエファが配列され,検出ウエファに結合されます. 結合構造は,個々のデバイスに分けられます.必要な密閉孔と光学窓を含む多くのデバイスが並列で処理されるため,WLPは個々の組立作業の数を削減し,よりコンパクトなパッケージ設計をサポートすることができます.製造のスケーラビリティも向上させることができる.WLPは単一の普遍的なプロセスではない. WLPは,検出器の構造とパッケージ設計に依存する.包装方法として 異なる材料を組み込みます粘着技術と製造構成
2ウェッファーレベルのパッケージングは どう機能する?
特定のプロセスはメーカーによって異なりますが,赤外線検出器のウエファーレベルパッケージングには,一般的に光窓の準備,ウエファーのアライナインメントと結合,最終的な切断が含まれます.
ステップ1: 光学窓のウエファーを準備する
検出器のスペクトル範囲とパッケージ構造に応じて,検出器の光学回路と機械的保護を保証するために設計されたカバー・ウェーファーから始まります.窓にはシリコンや他の適切な材料が使用できます微小構造や小穴が精密加工によってウエファーに形成される.必要な場合,赤外線伝達を改善し反射を減らすために適切な光学コーティングも適用できます窓素材の選択は,波長によって赤外線伝播が変化するので,極めて重要です.あるスペクトル帯に適した窓は,別のスペクトル帯に適さない可能性があります.検出器と意図された用途に一致する必要があります..
2 ステップ: ウェーファー を 並べ,結合 する
カバー・ウエフルは検出器・ウエフルと並べられ,個々の検出器構造が対応する窓と空洞の下に適切に配置される.包装設計に適したプロセスを用いて,ウエーファーが粘着されます.材料と技術要件に応じて,これはユーテキス結合,融合結合,または他のウェーファー結合技術を含む可能性があります.真空包装の冷却されていない検出器では,結合過程で必要な空洞環境を確立し維持しなければならない.真空条件,表面の清潔さ,粘着質,材料の互換性,およびプロセス制御は,すべて最終パッケージの性能と長期的信頼性に影響します.結果は,個別に閉じられた多くの検出器構造を含むウエファーです各チップを別々に密封する代わりに 製造者はクレーンを横切る鍵の包装操作を行います
ステップ3:切断と最終検査
結合後,ワファーの組成は,個々の検出装置を分離するために指定された切断路に沿って切断される.その結果,各デバイスには独自のパッケージ構造と光学窓が含まれます.装置は,電気性能を確認するために適切な検査と試験を受けます., 光学特性,密封の整合性,その他の関連品質要件
3.赤外線 検出器 の ウェーファー レベル の 包装 の 3 つの 主要 な 利点
3.1 コンパクトな熱画像製品用の小型パッケージ
WLP の 最も 重要な 利点 の 一つ は,パッケージ の サイズ と プロフィール を 減らす 可能性 です.製造者は,従来の個別デバイスパッケージに関連した大きな構造のいくつかを回避することができますこれは赤外線検出器をコンパクトな熱画像コアとモジュールに統合するより多くの機会を創出します.小さいパッケージは,製品設計者がシステム全体のサイズを削減し,機械的統合を簡素化するのに役立ちます.
3.2 パラレル加工による製造コストの削減
コスト効率は,ウエファーレベルのパッケージングのもう一つの主要な要因である.従来のパッケージングでは,多くの組み立ておよび密封操作が個々のデバイスで実行されなければならない.これらの操作は,繰り返し処理を必要とする可能性がありますWLPは,複数の検出器パケットをパラレルでウエファー全体に形成することを可能にします. 製造量,プロセス出力,設備の利用率は良好ですこのアプローチは生産量を向上させ,検出器ごとに必要な個々の組成量を削減することができます.標準化された製造もサポートできます大規模な商業市場向け製品にとって重要です.
しかし,実際のコストメリットは,ウエフルのサイズ,パッケージ設計,結合装置,プロセス複雑性,出力,テスト要件などの要因に依存します.WLP は,各検出器のコストの固定割引を保証するものではありません.製造者がパッケージングコストと生産効率に対処するのを助けることで,WLPは,従来のパッケージングが高価すぎたり,大きすぎたりするアプリケーションで熱画像のより広範な採用をサポートすることができます..
3.3 制御されたパッケージングプロセスによる信頼性の高い性能
ミニチュア化とコスト削減は,パックされた検出器がパフォーマンスと信頼性の要件を満たし続けるときにのみ価値があります.真空パックされたマイクロボロメーターの場合,密閉された空洞の整合性が特に重要です適切な真空環境は,ガスを通して望ましくない熱伝達を減らすのに役立ち,検出器の意図された熱反応をサポートします.光学窓は,その伝送特性も保持しなければならない.センサー構造を汚染や環境ストレスから保護しなければならない.
粘着材料,プロセスパラメータ,空洞設計,品質管理を注意深く設計すると,ホイールレベルのパッケージングは信頼できる結果をもたらすことができます.大量生産をサポートする能力により,プロセスの繰り返しが特に重要です適当な試験により信頼性が評価され,熱循環,湿度,振動,機械ショック,長期安定性評価を含むことができる.対象アプリケーションによって.
4.センサー マイクロアペックスコア: 冷めない赤外線検出器の統合を進める
SensorMicroは,産業用および組み込みアプリケーションのための赤外線検出器,赤外線カメラコア,熱画像ソリューションを開発しています.騒音削減構造的安定性,統合の効率性ApexCoreプラットフォームは,更新された材料システムとMEMSアーキテクチャを組み込み,コンパクトなシステム統合をサポートしながら熱感度を向上させるために設計されています.SensorMicro は,システムレベル NETD (sNETD) が ≤15 mK で,関連するベースラインと比較して全体のノイズが 42% 減少したと報告しています.これらの性能値は,指定された測定条件と製品構成で評価されるべきである.このシリーズはまた,構造的安定性をサポートするために設計された,ベスピラ蜂巣にインスピレーションを受けた,曲がりくねったMEMSアーキテクチャを使用しています.SensorMicroは,プラットフォームの証明書の中でAEC-Q100資格を識別します特定のデバイスと意図された用途に対して適用される資格範囲が確認されるべきです.先進的なパッケージングとプロセス最適化は,検出器技術の商業製品への統合を容易にするのに重要ですコンパクトなパッケージ構造は設計の制約を軽減するのに役立ち,スケーラブルな生産プロセスは需要が増加するにつれて一貫した製造をサポートすることができます.
熱画像開発者にとって 赤外線検出器の価値は ピクセル配列や感度仕様だけでなく完全なデバイスをいかに効果的にパッケージ化できるかということでもあります製造され,最終製品に組み込まれます.
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