康宁与 Menlo Micro 合作制作电子开关的技术基础

Menlo Micro 的创始人在还是 GE 员工时就开始了与康宁的研发工作。该团队花了数年时间从头开始开发玻璃工艺。凭借 GE 超过 4000 万美元的支持和超过 12 年的研发，Menlo Micro 团队开发了一种技术，最终将引导他们找到当今电子开关的解决方案。他们在 GE 的经历激发了一种新的思维方式，从而产生了一种新的开关类别，能够经济高效地扩展微机械开关制造。

Menlo Micro 与康宁精密玻璃解决方案的合作在新开关设计中发挥了关键作用;康宁精密玻璃解决方案部门是高纯度熔融石英玻璃晶片的制造商。玻璃的固有特性——出色的电气性能、严格的几何公差和原始的表面质量——使其成为下一代微电子器件的合适材料。

Corning/Menlo Micro 团队开始与Corning HPFS 熔融石英玻璃合作，该玻璃是 99.999% 纯二氧化硅(二氧化硅)，可提供一致、可重复的性能。对于基础层，康宁将 HPFS 玻璃加工成 8 英寸晶圆，厚度为 0.5 毫米。对于 TGV 层，康宁加工了更薄的晶圆，并使用激光钻了 100,000 个孔，每个孔的宽度为人类头发的一半，并且所有这些都没有使玻璃破裂，最后用铜填充这些孔以使电流通过玻璃。由此产生的小尺寸设备尺寸为 5.6 立方毫米。这款 Menlo 微动开关具有机电继电器的功率处理能力和射频性能，具有固态开关的尺寸、重量、可靠性和速度。

康宁和 Menlo Micro 展示了 TGV 封装技术的集成，使高性能射频和功率产品向超小晶圆级封装的发展成为可能。与传统的引线键合封装技术相比，TGV 使 Menlo Micro 的继电器产品尺寸缩小了 60% 以上，使其适用于对增加通道密度和减少 SWaP-C 至关重要的应用。

除了显着减小尺寸外，TGV 技术还为继电器产品带来了其他好处。通过消除引线键合并用短且控制良好的金属化过孔代替它们，Menlo Micro 能够将封装寄生效应降低 75% 以上。这种设计支持更高的频率，这在 5G 网络、测试仪器以及众多航空航天和国防应用中变得越来越重要。此外，与硅 (CMOS) 等传统基板材料相比，玻璃的独特特性可实现更低的射频损耗和更高的线性度，从而转化为更低的功耗和更高的整体效率。

在密封玻璃中实施 TGV 技术消除了几十年来限制开关和继电器性能的不必要的互连。这种方法还提高了开关性能，并将整体设备尺寸和成本降低到有利于许多应用的水平。

Menlo Micro 和康宁目前正在合作提高开关的产量，同时使它们的制造更具成本效益。康宁已经引起了其他公司的兴趣，他们希望将 TGV 技术用于玻璃封装和无边框高端显示器等应用。康宁还开发了专有的通孔设计和工艺，以提供密封的铜互连，从而实现高可靠性和减小的封装尺寸，为大规模生产支持 TGV 的设备开辟了道路。

使用专有材料、设计和晶圆级处理技术，Menlo Micro 的开关技术在通常超过 100 亿次开关操作的应用中展示了高可靠性，其路线图将超过 200 亿次，同时处理数百伏特和数十安培的电流。与传统的机电继电器和固态开关相比，先进材料科学的这种发展导致微机械设备具有前所未有的功率处理能力(千瓦)，具有出色的电气性能、尺寸、成本和可靠性。

利用 TGV 封装，Menlo 正在开发处理从 DC-26 GHz 的带宽的射频继电器产品，其路线图将扩展到 50 GHz 以上。Menlo Micro 的微机械继电器平台支持射频和 AC/DC 应用，适用于电池管理、家庭自动化、电动汽车、军事和专业无线电、5G 基站和物联网等不同市场。

爬坡生产

自 2020 年 10 月以来，Menlo Micro 一直在通过其 8 英寸大批量生产线交付基于其开关技术的产品，迄今已向 60 多家领先客户交付。与在装配线上一次制造一个的传统机电继电器不同，可以在批量过程中一次制造数千个 Menlo 微动开关器件。Menlo Micro 使用与半导体行业相同的制造方法：基于晶圆的制造。这种完全自动化的批处理过程可实现大规模可扩展的开关制造。

结论

在其 170 年的历史中，康宁开发了多种类型的玻璃产品，这些产品现在在我们的日常生活中得到了广泛的应用，从第一批灯泡的制造到智能手机屏幕和光纤电缆中使用的先进玻璃材料的普及。康宁与 Menlo Micro 合作，重新思考传统的机电继电器和固态开关。他们一起使用高纯度玻璃制造的微型、节能的微机械开关成为实现一切电气化的下一代技术的现实现实。