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MEMS谐振器封装制程


与石英类时钟器件不同,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振荡器的引脚完全兼容,可直接替代原来石英产品。

全硅MEMS器件支持现代多种微电子封装技术,优势如下:

. 卓越的可靠性、超低的成本

. 灵活的供应链

. 湿度敏感等级(MSL)1级,能长期贮存



       低成本封装

Oscillator Type / Package Footprint (mm x mm)


  QFN
7.0x5.0
QFN
5.0x3.2
QFN
3.5x3.0
QFN
3.2x2.5
QFN
2.5x2.0
QFN
2.0x1.6
SOT23-5
2.9x2.8
DFN
2.0x1.2
CSP
1.5x0.8
Single-ended Oscillators
checked
checked
    
Single-ended XT
(eXtremely Thin) Oscillator
32 kHz Oscillators
Differential Oscillators
Clock Generators


       石英晶振的完美替代品

SiTime提供多种工业级封装,由于全硅MEMS晶振与普通石英晶振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。

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。

超小封装

为满足超小空间的应用要求,SiTime公司推出μPower系列振荡器,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振荡器,同时也是业界首次采用芯片级封装的振荡器。

超薄封装

SiTime提供的全硅MEMS晶振,比任何封装过的石英晶振都要薄。根据封装尺寸不同,标准封装厚度在0.75到0.90毫米之间。3.5 x 3.0 毫米 XT的封装只有2.25毫米厚(约三张纸的厚度),是业界最薄的精密振荡器。

塑料封装

SiTime的MEMS谐振器及其振荡电路采用塑料封装,该封装方式   成本低、可靠性高、导线电感低、热性能良好。 所有封装都无铅,符合RoHS国际标准,湿度敏感等级为一级,因此产品不需要一定在干燥或特殊的环境下存贮。
SiTime采用在电子行业广泛应用的标准工业级塑料封装,可以满足各种电子供应商的需求。相比而言,石英晶振应用昂贵的陶瓷或金属真空封装,只能满足少量的供应商的需求,可能会导致供应链问题。

标准半导体封装工艺

QFN-packaging-flow

基于MEMS的时钟器件一般采用标准半导体封装流程,SiTime的全硅MEMS谐振器采用先进的外延密封工艺进行真空密封,减少了外部颗粒的进入,提高了谐振器可靠性,实现了低成本半导体封装。
左图是采用四方无引脚扁平(QFN)封装技术,对SiTime MHz振荡器封装的流程。切割后,通过芯片反转或标准芯片连接,将MEMS和CMOS芯片以堆叠形式安装到引线框架或基板上,由细金或铜导线将其连接起来。填充好的引线框架和基板进行贴膜、注塑,将塑封器件切割成单个成品芯片,再通过标准处理及自动测试设备进行封装测试。
 

CSP-packaging-flow


第二个是采用晶圆级芯片规模封装(WLCSP)技术,对超小µPower系列振荡器的封装流程。在标准芯片组装线上,将MEMS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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