MEMS元器件封装过程竟然是这样的

MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical SySTems)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的,目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域,从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。

MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分,它是在融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。

它是在融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业,采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业,目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。

MEMS是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域,相对于传统的机械,它们的尺寸更小,最大的不超过一个厘米,甚至仅仅为几个微米,其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料,采用与集成电路(IC)类似的生成技术,可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺 ,进行大批量、低成本生产,使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。

完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起,组成具有多功能的微型系统,集成于大尺寸系统中,从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。

MEMS器件的封装形式是把基于MEMS的系统方案推向市场的关键因素。研究发现,当今基于MEMS的典型产品中,封装成本几乎占去了所有物料和组装成本的20%~40%。由于生产因素的影响,使得封装之后的测试成本比器件级的测试成本更高,这就使MEMS产品的封装选择和设计更加重要。

MEMS器件设计团队在开始每项设计前,以及贯穿在整个设计流程中都必须对封装策略和如何折中进行考虑和给与极大的关注。许多MEMS产品供应商都会把产品封装作为进行市场竞争的主要产品差异和竞争优势。

设计MEMS器件的封装往往比设计普通集成电路的封装更加复杂,这是因为工程师常常要遵循一些额外的设计约束,以及满足工作在严酷环境条件下的需求。器件应该能够在这样的严苛环境下与被测量的介质非常明显地区别开来。这些介质可能是像干燥空气一样温和,或者像血液、散热器辐射等一样严苛。

首先,MEMS器件的封装必须能够和环境进行相互影响。MEMS器件的封装也必须满足其他一些机械和散热裕量要求。作为MEMS器件的输出,可能是机械电机或压力的变化,因此,封装的机械寄生现象就有可能与器件的功能相互影响和干扰。当封装中不同材料混合使用时,它们的膨胀和收缩系数不同,因此,这些变化引起的应力就附加在传感器的压力值中。在光学MEMS器件中,由于冲击、震动或热膨胀等原因而产生的封装应力会使光器件和光纤之间的对准发生偏移。在高精度加速度计和陀螺仪中,封装需要和MEMS芯片隔离以优化性能。

电子元器件板块表现出色 芯片国产替代概念走强

8月9日早盘,中信电子元器件板块指数小幅低开后震荡攀升,截至10:06涨2.44%,居行业指数涨幅榜第二位。个股中,必创科技、国科微、智动力、华铭智能等4股涨停。万得概念板块中,芯片国产化指数高居概念指数涨幅榜首位。

业内人士指出,全球化趋势下中国消费电子产业作为关键供应链和主要市场的地位已经确立,各方利益相互融合局面有效形成,同时电子芯片国产替代需求强烈,有望成为较长一段时间内的投资机会。

了解电子元器件就这么简单

一、电阻

电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为:分流、限流、分压、偏置等。

1、参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω)、千欧(KΩ)、兆欧(MΩ)等。

换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路,

如: 472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K

b、色环标注法使用最多,现举例如下:

四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)

2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:

颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%)

银色 x0.01 ±10 金色 x0.1 ±5

黑色 0 +0 棕色 1 x10 ±1

红色 2 x100 ±2 橙色 3 x1000

黄色 4 x10000 绿色 5 x100000 ±0.5

蓝色 6 x1000000 ±0.2 紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 x100000000 白色 9 x1000000000

例如,红,黄,棕,金 表示240欧

二、电容

1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。

容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)

电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位

还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。

其中:1法拉=10^3毫法=10^6微法=10^9纳法=10^12皮法

字母表示法:1m=1000 uF 1n=1000PF

数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。

如:102表示10×10^2PF=1000PF 224表示22×10^4PF=0.22 uF

3、电容容量误差表

符 号 F G J K L M

允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。

电子元器件你会挑选吗

一、元器件选择的重要性

电路图上标明了各元器件的规格、型号、参数,是电子元器件选用的依据。已经定型的产品,原理图上所标的各元器件是经过设计、研制、试制后投入生产的,各项参数是根据“定性分析、定量估算、试验调整”的方法确定下来的。一般情况下,所选用的元器件是不是允许更换的。但对于电子产品的研制者、业余爱好者、维修人员来说,由于客观条件等诸多因素的影响,在符合技术要求规范的条件下,因为用量少,也可机动灵活地选用元器件。

在某些特定情况下,即使有了原理图,但由于有些元器件标注参数不全,如电解电容器只标电容量不标耐压,在电源电路中要重新考虑;产品使用现场条件与技术资料不符,可调整部分元器件以适应实际;个别元器件当地买不到,可选用符合要求的元器件代用;在维修过程中发现个别元器件有不尽合理之处,就需要换上合适的元器件。

电子元器件是执行预定功能而不可拆卸分解的电路基本单元,如电阻器、半导体分立器件、半导体集成电路、微波元器件‘继电器’磁性元器件、开关、电连接器、滤波器、传感器、纤维光学器件等。实践证明,在电子设备中,元器件失效总数的44%~67%是选择不当引起的,而元器件本身质量引起的失效率占33%~46%。因此元器件选择在电路设计中占有重要地位,设计人员必须高度重视。

二、元器件的选择原则

1、选择经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途的、有良好信誉的生产厂家的标准元器件,不能选用淘汰的或劣质的元器件。

2、元器件的技术性能、质量等级、使用条件等应满足设计电路的要求。

3、在满足的性能参数的情况下,应选用低功耗、低热阻、低损耗、高功率增益、高效益的元器件。

4、国产元器件的优选。首选选择经过认证鉴定的符合国标的元器件;经过使用考验的符合要求的能够稳定供货的元器件;有成功应用经验,并符合要求的其他元器件。

5、进口元器件。国外权威机构的PPL(优选产品清单)、QPL(质量鉴定合格的产品清单)中的元器件;生产过程中经过严格筛选的高可靠元器件;经过国内使用考核符合要求的高质量的元器件。

6、选择应按照标准化、通用化的原则。

三、元器件的选择

元器件是优选的,应符合产品的优选手册或国外权威机构公布的优选产品清单(PPL)。设计人员应制定准确明了的采购元器件的技术规范,为保证可靠性要求,规范应明确筛选(含二次筛选)和质量一致性检验的措施和方法。同时应按型号规定制定合格的元器件采购清单。

对于影响元器件的可靠性和质量的因素必须在采购清单中明确,如质量等级、环境条件、失效率、技术标准、封装形式、特殊要求(抗静电特性、芯片保护工艺等)、生产厂商等。采购规范应按规定经审批后方可实施。元器件在产品中的应用明确后,应预计其可靠性,并考虑是否满足电路对元器件可靠性的要求。

电子元器件基础知识分享

常用元器件的识别

一、电阻

电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R15表示编号为15的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波(与电容器组合使用)和阻抗匹配等。

参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),兆欧 (MΩ)等。换算方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方 法有3种,即直标法、色标法和数标法。

数标法主要用于贴片等小体积的电路,如:

472 表示 47×102Ω(即4.7K); 104则表示100K色环标注法使用最多,现举例如下:

四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:

颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%)

银色 / 10-2 ±10

金色 / 10-1 ±5

黑色 0 100 /

棕色 1 101 ±1

红色 2 102 ±2

橙色 3 103 /

黄色 4 104 /

绿色 5 105 ±0.5

蓝色 6 106 ±0.2

紫色 7 107 ±0.1

灰色 8 108 /

白色 9 109 +5至 -20

无色 / / ±20

二、电容

1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C25表示编号为25的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πf c

(f表示交流信号的频率,C表示电容容量)

电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。

其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 uF/16V

容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示

字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF

数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。

如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF

3、电容容量误差表

符 号FGJKLM

允许误差±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。

4、故障特点

在实际维修中,电容器的故障主要表现为:

(1)引脚腐蚀致断的开路故障。

(2)脱焊和虚焊的开路故障。

(3)漏液后造成容量小或开路故障。

(4)漏电、严重漏电和击穿故障。

三、晶体二极管

晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管。

1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。

电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。

2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。

3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:

型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007

耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000

电流(A) 均为1

四、稳压二极管

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。

1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。

2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

常用稳压二极管的型号及稳压值如下表: 型

号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761

稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V

五、电感

电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。

电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。

直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。

电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。

电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH。

六、变容二极管

变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结”

的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:

(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。

(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信 号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时,就应该更换

同型号的变容二极管。

七、晶体三极管

晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。

1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。

电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。

2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。为了便于比较,将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表,供大家参考。

名称共发射极电路共集电极电路(射极输出器)共基极电路

输入阻抗中(几百欧~几千欧)大(几十千欧以上)小(几欧~几十欧)

输出阻抗中(几千欧~几十千欧)小(几欧~几十欧)大(几十千欧~几百千欧)

电压放大倍数大小(小于1并接近于1)大

电流放大倍数大(几十)大(几十)小(小于1并接近于1)

功率放大倍数大(约30~40分贝)小(约10分贝)中(约15~20分贝)

频率特性高频差好好

续表

应用 多级放大器中间级,低频放大 输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路

3、在线工作测量

在实际维修中,三极管都已经安装在线路板上,要每只拆下来测量实在是一件麻烦事,并且很容易损坏电路板,根据实际维修,本人总结出一种在电路上带电测量三极管工作状态来判断故障所在的方法,供大家参考:

类别故障发生部位测试要点

e-b极开路Ved>1vVed=V+

e-b极短路Veb=0vVcd=0v Vbd升高

Re开路Ved=0v

Rb2开路Vbd=Ved=V+

Rb2短路Ved约为0.7V

Rb1增值很多,开路Vec<0.5vVcd升高

e-c极间开路Veb=0.7v Vec=0vVcd升高

b-c极间开路Veb=0.7vVed=0v

b-c极间短路Vbc=0vVcd很低

Rc开路Vbc=0vVcd升高Vbd不变

Rb2阻值增大很多Ved约为V+Vcd约为0V

Ved电压不稳三极管和周围元件有虚焊

类 别故障发生部位测 试 要 点

Rb1开路Vbe=0Vcd=V+ Ved=0

Rb1短路Vbe约为1vVed=V-Vbe

Rb2短路Vbd=0v Vbe=0vVcd=V+

Re开路Vbd升高Vce=0v Vbe=0v

Re短路Vbd=0.7vVbe=0.7v

Rc开路Vce=0vVbe=0.7v Ved约为0v

c-e极短路Vce=0v Vbe=0.7vVed升高

b-e极开路Vbe>1v Ved=0vVcd=V+

b-e极短路Vce约为V+ Vbe=0vVcd约为0v

c-b极开路Vce=V+ Vbe=0.7vVed=0v

c-b极短路Vcb=0v Vbe=0.7vVcd=0v

八、场效应晶体管放大器

1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。

2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的表示符号:

3、场效应管与晶体管的比较

(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。

(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。

(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。

(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。