日本村田工業(yè)(Murata Manufacturing)在粉體與陶瓷材料領(lǐng)域的技術(shù)核心,可概括為“材料-工藝-封裝”三位一體的一站式體系。以下從粉體視角對(duì)其工作原理進(jìn)行技術(shù)解析。
- 高純度粉體制備
• 以鈦酸鋇、氧化鋁等陶瓷粉體為起點(diǎn),村田采用自主開發(fā)的“從材料出發(fā)”策略,通過精確控制粉體粒徑、形貌與雜質(zhì)含量(Al≤0.012 ppm、Fe≤0.0003 ppm),確保后續(xù)燒結(jié)體的高致密度與高Q值。
• 粉體加工環(huán)節(jié)引入濕法分級(jí)與低溫干燥,實(shí)現(xiàn)窄分布、低團(tuán)聚,為后續(xù) MEMS 結(jié)構(gòu)提供均一原料。 - 3D-MEMS 微結(jié)構(gòu)成型
• 采用單晶硅片與玻璃陽極鍵合形成 3D 空腔結(jié)構(gòu),通過深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)一次性雕刻出梳齒、懸臂等可動(dòng)微結(jié)構(gòu)。
• 在 800–1000 °C 的真空燒結(jié)過程中,陶瓷粉體與硅結(jié)構(gòu)同步收縮,形成無應(yīng)力界面,保證長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 - 多層共燒與密封封裝
• 利用村田專有的“平面構(gòu)造氧化鋁基板+金屬帽”封裝技術(shù),將 MEMS 芯片、電容器、電阻網(wǎng)絡(luò)一次性共燒,實(shí)現(xiàn)多層布線(層間通孔≤50 μm)。
• 封裝體通過顆粒篩選工藝(缺陷<0.001 ppm)與熱沖擊測(cè)試(-55 °C?125 °C循環(huán)),焊接裂紋壽命提升 20 點(diǎn)以上。 - 性能驗(yàn)證與量產(chǎn)
• 在粉體-器件一體化生產(chǎn)線上,每片晶圓進(jìn)行全檢:電容偏差<±1 %、翹曲<20 μm。
• 依托 SiP(System in Package)技術(shù),將傳感器、ASIC 及無源元件封裝成 2.0 mm×1.25 mm 的小體積模塊,滿足汽車、醫(yī)療等嚴(yán)苛場(chǎng)景。
結(jié)論
村田工業(yè)通過“高純粉體→3D-MEMS 微結(jié)構(gòu)→多層共燒封裝”的垂直整合,實(shí)現(xiàn)了粉體材料與精密電子元件的無縫銜接,為粉體行業(yè)提供了“材料-器件-系統(tǒng)”全棧解決方案。
村田工業(yè)通過“高純粉體→3D-MEMS 微結(jié)構(gòu)→多層共燒封裝”的垂直整合,實(shí)現(xiàn)了粉體材料與精密電子元件的無縫銜接,為粉體行業(yè)提供了“材料-器件-系統(tǒng)”全棧解決方案。
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