Un novedoso estructura de encapsulación 3D basada en estructura de sublongitud de onda e inserción de vidrio de pirex para detectores infrarrojos RF MEMS
Autores: Zhao, Jicong; Ge, Mingmin; Song, Chenguang; Sun, Ling; Sun, Haiyan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Un novedoso estructura de encapsulación 3D basada en estructura de sublongitud de onda e inserción de vidrio de pirex para detectores infrarrojos RF MEMS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Novela
Nivel de oblea
Estructura de encapsulación
MEMS de RF
Detectores de infrarrojos
Coeficiente de transmisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
Se diseñó una estructura de encapsulación tridimensional (3D) a nivel de oblea para detectores infrarrojos de sistemas microelectromecánicos de radiofrecuencia (RF MEMS) y se investigó utilizando el método de elementos finitos (FEM) de simulación. Se diseñó una estructura de sublongitud de onda con una matriz circular de aperturas coaxiales para obtener una transmisión óptica extraordinaria (EOT) sobre un sustrato de silicio. Para la luz incidente perpendicular, se puede lograr una transmisión máxima del 56% en la región infrarroja de onda larga (LWIR) y el ancho de banda de transmisión cubrió casi toda la región LWIR. Además, la transmisión máxima podría ser aún mayor con un aumento en el ángulo de incidencia. Se utilizaron vias de silicio verticales, aisladas por vidrio Pyrex insertado, para generar contactos eléctricos. Con los parámetros de estructura optimizados, se obtuvo un nivel de atenuación menor a -82 dB y un coeficiente de transmisión de una sola vía de más de -0.032 dB en una frecuencia de 0 a 2 GHz, lo que contribuyó a la transmisión de baja pérdida de las señales de RF. Debido a los coeficientes de expansión térmica (TECs) coincidentes entre el silicio y el vidrio Pyrex, la estructura propuesta de la vía tiene una excelente fiabilidad térmica. Además, su estrés térmico es mucho menor que el de una estructura convencional de vía a través del silicio (TSV). Estos resultados calculados demuestran que la estructura de encapsulación 3D propuesta muestra un enorme potencial en aplicaciones de detectores infrarrojos de RF MEMS.
Descripción
Se diseñó una estructura de encapsulación tridimensional (3D) a nivel de oblea para detectores infrarrojos de sistemas microelectromecánicos de radiofrecuencia (RF MEMS) y se investigó utilizando el método de elementos finitos (FEM) de simulación. Se diseñó una estructura de sublongitud de onda con una matriz circular de aperturas coaxiales para obtener una transmisión óptica extraordinaria (EOT) sobre un sustrato de silicio. Para la luz incidente perpendicular, se puede lograr una transmisión máxima del 56% en la región infrarroja de onda larga (LWIR) y el ancho de banda de transmisión cubrió casi toda la región LWIR. Además, la transmisión máxima podría ser aún mayor con un aumento en el ángulo de incidencia. Se utilizaron vias de silicio verticales, aisladas por vidrio Pyrex insertado, para generar contactos eléctricos. Con los parámetros de estructura optimizados, se obtuvo un nivel de atenuación menor a -82 dB y un coeficiente de transmisión de una sola vía de más de -0.032 dB en una frecuencia de 0 a 2 GHz, lo que contribuyó a la transmisión de baja pérdida de las señales de RF. Debido a los coeficientes de expansión térmica (TECs) coincidentes entre el silicio y el vidrio Pyrex, la estructura propuesta de la vía tiene una excelente fiabilidad térmica. Además, su estrés térmico es mucho menor que el de una estructura convencional de vía a través del silicio (TSV). Estos resultados calculados demuestran que la estructura de encapsulación 3D propuesta muestra un enorme potencial en aplicaciones de detectores infrarrojos de RF MEMS.