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MEMS 制造和可靠性
T.-M. Băjenescu，tmbajenesco@gmail.com 收稿日期：2019 年 2 月 8 日 接受日期：2019 年 3 月 15 日 摘要。如今，灵活性意味着生产价格合理、质量上乘的定制产品，并能快速交付给客户。本文分析了与物理相关的问题，这些问题能够产生缺陷，影响 MEMS（微机电系统）的可靠性极限。无论 MEMS 行业的未来前景多么美好，它目前所处的位置都比表面上看起来要脆弱得多。要研究纳米器件的最终可靠性极限，需要全面了解缺陷产生的物理和统计数据。最大的挑战：成本效益高、大批量生产。关键词：工艺误差，MEMS，光学MEMS，故障分析，MEMS开关，封装开裂，故障机制，可靠性，蠕变，寿命预测。1.简介 在开发先进的MEMS封装时，必须注意和理解以下几点：MEMS器件和MEMS封装的基础设施尚未完善；MEMS封装专业知识并不普遍；MEMS封装是独一无二的和定制的；MEMS通用封装平台技术尚不可用；MEMS器件需要密封；某些MEMS器件甚至需要真空封装；采用硅通孔（TSV）的垂直电馈通成本仍然太高。封装经常被称为“MEMS制造的致命弱点”，是MEMS商业化过程中的一个关键瓶颈。除了少数完全商业化的产品（即气囊触发器、喷墨打印头、压力传感器和一些医疗设备）外，封装是成本的最大单一因素，也是小型化潜力的主要限制因素 [1]。除非完全封装，否则 MEMS 产品是不完整的。目前，封装是导致 MEMS 产品开发时间长和成本高的主要技术障碍之一。封装涉及将：(a) 各种组成部分的大量设计几何形状整合在一起；(b) 连接不同的材料；(c) 提供所需的输入/输出连接，以及 (d) 优化所有这些以获得性能、成本和可靠性。
采用银烧结芯片粘接的 PCB 嵌入式技术的新功率模块概念
1. 简介 在汽车行业，电气解决方案的高度集成是一大趋势 [1]。因此，行业面临着提供集成度更高、更可靠、更节能的设备的需求 [1-4]。这些设备应安装在汽车有限的空间内。这种内部空间限制以及不断增加的功率密度需要增强散热以在减小尺寸的同时提高性能 [2]。PCB 嵌入式技术是解决这些问题的绝佳解决方案。事实上，它通过优化互连、减小尺寸和重量以实现小型化来提高电源模块性能 [1, 5]。这种优化可降低寄生电感并获得更好的热管理 [1, 6, 7]。本文选择的一个应用示例是智能皮带驱动起动发电机。对于此应用，我们采用了 PCB 嵌入式技术。对于后一种情况，本研究涉及一种新电源模块概念的可行性，该概念包含四个 100 V Si MOSFET ST315N10F7D8，作为单个开关并联，高度集成在 48 V/400 A 电机中，一方面减小体积和重量，另一方面提高热管理和芯片粘接的机械强度。该技术基于将 Si MOSFET 集成到 PCB 内部，使用银浆烧结进行芯片粘接和预浸渍复合纤维层压。本文将重点描述更为坚固的组装工艺，随后对原型进行电气测试以展示其功能，而机械测试将展示其强度。2. PCB 嵌入式组装设计其原理是使用基于厚铜板的绝缘金属基板 (IMS) 来传输大电流并优化散热。芯片堆叠在两块铜板之间以便于嵌入。芯片和铜板之间的连接由银烧结工艺确保。电绝缘由层压在这些铜板之间的预浸渍复合纤维层实现（见图 1）。此外，芯片栅极烧结到铜箔上，并且可以通过镀通孔 (PTH) 访问该铜箔。
背面埋入金属层技术的发展...
摘要 本研究开发了用于三维集成电路 (3D-IC) 的背面埋入金属 (BBM) 层技术。该技术在每个芯片背面的大片空白区域引入用于全局电源布线的 BBM 层，并与芯片正面布线并联。电源 (V DD ) 和地 (V SS ) 线的电阻因此而降低。此外，由于 BBM 结构埋入 Si 衬底中并具有金属-绝缘体-硅结构，因此可充当去耦电容。因此，引入 BBM 层可以降低电源传输网络的阻抗。3D-IC 的 BBM 层制造工艺简单，并且与后通孔硅通孔 (TSV) 工艺兼容。利用该工艺可以在 CMOS 芯片（厚度：43 µm）背面埋入由电镀 Cu（厚度：约 10 µm）组成的 BBM 层，并通过直径 9 µm 的 TSV 将 BBM 与芯片正面布线相连。 关键词 三维集成电路（3D-IC），背面埋入金属（BBM）层，硅通孔（TSV），供电网络 I. 引言 采用硅通孔（TSV）的三维集成电路（3D-IC）技术[1]–[5]是生产先进、高速、紧凑和高功能电子系统的有效方法。然而，堆叠多个芯片会导致电路设计的电源完整性问题。例如，由于可用于电源和地线的 TSV 数量有限，3D-IC 中的 IR 压降会增加。此外，在 3D-IC 中同时切换堆叠芯片时，会产生很大的同时切换噪声（di/dt 噪声）。这种同步开关噪声会在电源输送网络 (PDN) 中产生不可预测的电压变化，从而导致系统故障。为了解决这一电源完整性问题，不仅必须在电路板/中介层级降低 PDN 的阻抗，还必须在芯片级降低 PDN 的阻抗，并提高电源输送的可靠性。先前的研究提出了一些降低芯片级 PDN 阻抗的方法。第一种方法是加宽电源线/地线。这种方法非常简单，但由于线路资源有限，难以应用。
克服先进 InP HEMT 制造中的挑战
关键词：高电子迁移率晶体管 (HEMT)、磷化铟 (InP)、高频、制造摘要自 DARPA 太赫兹电子项目结束以来，诺斯罗普·格鲁曼公司 (NG) 一直致力于将工艺过渡到 100 毫米，并使先进的 InP HEMT 技术适用于高可靠性 A 类空间应用。NG 的 100 nm InP HEMT 节点目前处于制造就绪水平 (MRL) 9，而砷化铟复合通道 (IACC) 节点处于 MRL 3/4。为了提高 IACC 的 MRL，NG 一直致力于将工艺从材料生长转移到晶圆加工到 100 毫米生产线，并利用 100 nm InP HEMT 工艺的制造和认证专业知识。在整个工艺转移和成熟过程中，NG 克服了工艺重现性、产量和吞吐量方面的挑战，并进行了广泛的可靠性测试。引言在过去二十年中，在美国国防高级研究计划局、美国宇航局/喷气推进实验室和三军的资助下，诺斯罗普·格鲁曼公司 (NG) 通过积极缩小 InP HEMT 尺寸并使用超高迁移率砷化铟复合通道 (IACC) HEMT 结构，展示了高达太赫兹的高电子迁移率晶体管 (HEMT) [1,2] 和单片微波集成电路 (MMIC) [3-6]，如表 1 所示。InP 和 IACC HEMT 的关键制造步骤是分子束外延 (MBE)、电子束光刻 (EBL) 栅极、基板通孔 (TSV) 以及缩放互连和钝化工艺。材料生长和制造工艺最初是在 NG 的 75 毫米生产线上开发的。NG 致力于技术成熟工作，以缩小制造差距，以提高 IACC 节点的 MRL [7]。工艺概述 InP 和 IACC HEMT 晶圆采用分子束外延法在半绝缘 InP 衬底上生长。IACC 外延剖面具有复合通道，该通道由夹在两个晶格匹配的 In x Ga 1-x As 层之间的 InAs 层组成 [2]。高电子迁移率 InAs 通道是高频低直流功率操作的关键推动因素。肖特基势垒层和重掺杂帽经过优化，可实现低
帕金森氏病中的微生物群 - 脑脑轴
摘要帕金森氏病（PD）是一种多因素神经退行性疾病。通过减少多巴胺能神经元和srsinuclein在黑色物质和伸展身体中的积累而追求的病理，也可以看到其在胃肠道中的沉积，该证据表达了PD中的微生物 - 脑轴的参与。这项研究的目的是讨论PD中肠道轴轴已经证明的相关性，尤其是考虑到肠道微生物群的研究/参与以及可能的管理，以肉眼的重点是微生物群。这项研究是通过基于数据收集的文献研究的综合书目审查进行的，PubMed Medical Publications，使用作为搜索过滤器：自由文本，临床试验，元分析，过去5年的随机对照测试和修订；以及以下描述：帕金森氏病；微生物群；脑肠道轴；人类。但是，根据包含和排除标准，发现了92篇文章，只有31项研究组成了样本。我们可以通过三条主要道路，化学信号，免疫系统的信号和神经信号传导分析肠道的相互作用。因此，已经出现了疗法的新可能性，重点是微生物组和肠道操纵。最后，需要更多的人类研究，我们可以观察到长期菌群变化的影响。对于剂量，持续时间和使用的疗法组合至关重要。关键词：神经退行性疾病，帕金森氏病，肠轴，微生物组。
基准凤凰
在 Benchmark，他们虽然设计不出东西，但他们会做到。他们热爱挑战，并将设计出满足最严格规范的解决方案。Benchmark Phoenix 是首个此类工厂，旨在让客户在其新的 120,000+ SF 制造空间中更快地将尖端 RF 和高速电子产品变成现实，同时减小尺寸、重量、功耗和成本 (SWaP-C)。该工厂是一块绿地，提供一系列工程和制造服务，从 RF 和高速应用的设计工程，到高密度互连 (HDI) PCB 制造和微电子组装，到 SMT 和通孔组装和系统级集成，再到高可靠性和高频产品的功能测试。该工厂还为客户提供直接订单履行、维修/翻新和逆向物流服务。这使客户能够获得从设计和开发到中等规模生产的单站点解决方案。 Benchmark Phoenix 是 Benchmark Lark Technology 射频和高速设计创新中心的所在地，它为客户提供快速迭代的能力，以克服 SWaP-C 挑战，从而推动从 5G 电信到导弹制导系统等各种应用的发展。与 Benchmark 全球制造网络的无缝集成为客户提供了广泛的选择，以满足生产成本/产量、原产国或市场接近度目标。Phoenix 工厂通过了 ISO 9001、AS9100 和 ANSI ESD 20:20 认证，并符合 ITAR/EAR 标准。该工厂采用 HDI 电路拓扑和改进的半加成工艺 (mSAP)，具有 25 微米特征能力；各种最终饰面电镀层；堆叠和交错微通孔；业界最先进的激光直接成像；自动电镀工艺；高性能材料组，如液晶聚合物 (LCP)、PTFE、其他热固性和热塑性系统和混合物；具有 7 微米放置精度的自动芯片贴装；自动引线/带状键合；在 ISO 7 洁净室中组装/测试；喷射分配底部填充/封装/围坝和填充；堆叠芯片封装；CSAM 声学和激光共焦显微镜分析；3D X 射线；芯片
适合太空应用的 Ku/K 波段 LTCC SMD 环行器
简介 鉴于对满足射频系统要求的需求日益增加，作为关键组件的循环器已成为研究的主题。传统循环器通常基于采用带状线或微带技术设计的 Y 型结形状。带状线循环器易于集成且损耗低。这种循环器拓扑结构可以通过同轴连接器连接，采用 Drop-in 技术实现或内置于表面贴装器件 (SMD)。尽管成本较高，但同轴循环器具有比其他产品更高的 EMC 屏蔽和功率处理能力。此外，Drop-in 设备处理的功率较少，并且没有 EMC 屏蔽。最后，SMD 循环器的功率处理能力低于同轴循环器，但 EMC 屏蔽比 Drop-in 更好。面对日益增长的小型化、集成化和降低成本的需求，LTCC（低温共烧陶瓷）技术是应对这些挑战的有希望的候选技术。LTCC 技术是一种通过多层结构封装集成电路的技术。它由堆叠胶带组成，可防止结点出现气隙，并降低高功率空间应用的多重击穿风险。在过去的几年中，许多已发表的研究都集中在 LTCC 循环器的设计上 [1]-[2]。然而，它们大多数都是理论上的，只有少数专注于工业用途 [3]。因此，Exens-Solutions 与 CNES、Thales TRT 和 IMT Atlantique 合作，提出了 LTCC 技术来开发用于保护有源天线的 K 波段循环器。该循环器由 Exens-Solutions 根据与 CNES 商定的规格设计。IMT Atlantique 负责循环器的制造过程。铁氧体和电介质材料带由 Thales TRT 开发。因此，本文分为四个部分。第一部分介绍 LTCC 循环器规格并详细介绍材料特性。第二部分描述了建立设计规则的试运行。第三部分讨论了 LTCC 循环器的设计步骤和模拟。制造步骤和测量结果在最后一节中报告。LTCC 环行器规格初步提出的拓扑结构采用带状线拓扑结构来设计封装在封装中的 LTCC 环行器。这种拓扑结构的优点是可以缩小环行器体积并避免金属路径受到任何损坏。如图 1 所示，在 LTCC 结构中添加了信号和接地通孔，以确保其与 SMD 表面的互连。
3D包装技术受益于经过验证的底填层保护，以确保长期可靠性和绩效
移动和计算技术在过去十年中以加速的速度提高，并通过各种互连解决方案的开发和集成使创新速度。从历史上看，改进形式和功能的最普遍的方法是晶体管缩放，尽管新的性能要求使这项技术变得越来越具有挑战性和昂贵。除了晶体管缩放并达到更高的成本和性能效率外，许多设备设计人员还考虑了新的高级包装技术，以满足提高功能和成本效益的持续需求。现代包装设计包括增加I/O，包装系统，chiplets和更高的互连密度等。随着较新的包装变得越来越薄，更小，具有更大的I/O，以提高功能，从而确保设计的可靠性对于长期性能至关重要。应力管理和结构性凹凸保护是关键因素，因为芯片在较低的硅节点和超低介电层的情况下越来越脆弱。在给定的模具大小上实现较高的功能驱动了几种方法的开发，其中一种是铜（CU）支柱技术。该技术使Cu支柱凸起更高密度，从而增加I/O并利用晶圆功能。但是，与其他具有挑战性的设计一样，CU支柱凸起的音高小于50 µm，狭窄的40 µm键合条间隙使常规的凸起保护方法越来越有问题。传统的毛细血管下填充（CUF），在紧密的尺寸内和周围的流动困难。由于在狭窄空间下清洁的通量清洁也很有挑战性，因此与磁通残基的兼容性兼容是一个日益关注的问题。对于稀薄的晶片，并与硅VIA（TSV）一起死亡，以适应3D堆叠，处理和扭曲控制更具挑战性。借助这种新的技术景观，以及有效保护精致的互连，非导导的糊（NCP）和非导导膜（NCF）（也称为Wafer-papplied underfill（WAUF）） - 材料已成为CU Pillar Pillar pillar pillar和TSV包装的最可靠的底部填充解决方案。NCP和NCF材料都通过热压缩键合提供了出色的凸起垫对齐精度，如下图所示，该图比较了毛细管，糊和膜处理步骤。
低温物理蒸气沉积了Cu种子...
摘要在这项研究中，提出了对低热稳定性临时粘合胶的优化对物理蒸气沉积（PVD）过程的优化。在各种底物上证明了Cu种子层在通过沟渠中的沉积：硅 - 硅粘合，硅玻璃键合和霉菌键合的底物。在处理过程中记录在这些底物上的表面温度远低于临时键合和去键（TBDB）材料的临界温度。本文重点介绍了PVD工艺的2.5D/3D集成电路（IC）包装中通过硅VIA（TSV）应用的创新。这些结果将在温度较低的范围明显较低的温度范围内稳健地整合具有低热稳定性的各种临时粘合粘合剂，其热稳定性低。引言临时键合和键合材料在实现薄和超薄晶圆底物的处理方面起着重要的中间作用。它为稀薄的Si Wafers提供结构和机械支撑，用于下游包装。这是因为在下游制造步骤期间，薄且超薄的基材具有高弯曲，折叠和有时断裂的趋势。因此，需要借助临时粘合粘合剂来支撑这些稀薄的底物在载体底物上[1]。这允许晶圆进行进一步的过程步骤，例如光刻，沉积等。设备晶圆通常与临时粘合涂层接触以进行支撑。在PVD过程中，金属靶标通过碰撞的热过程转化为原子颗粒。物理蒸气沉积（PVD）是TSV 2.5D/3D IC包装中铜的随后电化学沉积的关键过程步骤。这是一种以平滑表面，出色的机械性能以及对目标底物的良好粘附而闻名的先进材料处理技术。然后将这些颗粒定向到基板上，以在受控的真空环境中进行后续沉积，成核和生长。原子然后将其凝结成在底物上形成物理薄膜。这可以以两种方式进行：溅射和蒸发。在溅射过程中，将气态前体引入反应室，然后将其加速向目标加速，释放原子尺寸的颗粒以沉积到基板上。溅射技术的主要优点是由于加速
在神经病学中使用大麻二醇的指示
摘要简介：大麻二酚（CBD）是壁va大麻的非精神活性成分，由于其抗惊厥药和神经保护性能，在神经系统条件下显示出治疗潜力。这项研究系统地修改了有关神经病学中CBD指示的文献。目的：分析有关CBD在神经系统疾病中使用的证据，其作用机理，临床功效和安全性。方法论：对已发表的Scielo，Lilacs和Google学术基础进行了定性评论，涵盖了2008年至2023年的出版物。与CBD相关的描述符和神经病学，选择30项相关研究进行详细分析。结果和讨论：CBD在难治性癫痫中表现出有效性作为辅助治疗，减少了Dravet和Lennox-Gastaut综合征的癫痫发作。在帕金森氏病中，它改善了生活质量而不会加剧运动症状。在多发性硬化症中，尽管与THC结合进行了更多研究，但分离的CBD具有神经保护势和免疫调节剂。在自闭症谱系障碍中，它显示出行为改善。其作用机理涉及多种神经化学途径，包括调节血清素能和vany型受体。安全性概况是有利的，但是存在药物相互作用的风险。最终考虑：CBD是神经病学中有前途的替代方案，但是面临着诸如小样本和缺乏剂量标准化的研究之类的局限性。法律和监管问题会影响获得治疗的机会。未来的研究应确定理想剂量，评估长期安全性，并加深对行动机制的理解，以有效地整合CBD在临床实践中。关键字：大麻二酚； CBD;神经病学；癫痫;帕金森氏病；多发性硬化症;自闭症。