应用于微系统封装的激光局部加热键合技术

阐述了利用激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理,提出了激光键合塑料芯片和激光辅助加热阳极键合的思想,建立了半导体激光键合实验装置,并实现了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之间的键合.     

应用于微系统封装的激光局部加热键合技术

阐述了利用激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理，提出了激光键合塑料芯片和激光辅助加热阳极键合的思想，建立了半导体激光键合实验装置，并实现了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之间的键合。     

塑料芯片的红外激光加热键合研究

阐述了利用红外激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理。研究了红外激光键合塑料芯片的实施条件和键合工艺过程，建立了半导体激光键合实验装置，并实现了有机玻璃芯片的激光键合。     

Si/Glass激光键合的仿真及实验研究

对Si/Glass激光键合进行了有限元仿真,自主设计激光键合系统并进行了Si/Glass激光键合实验研究、测试与表征。以Si/Glass激光键合的二维传热解析模型为理论基础,应用有限元软件ANSYS仿真了激光功率20～48W时激光键合的三维温度场、键合熔融深度,并预测键合阈值功率为28 W。自主设计激光键合系统及实验方案,采用光斑直径150μm、功率30W的Nd:YAG连续激光实现了Si/Glass的良好激光键合。测试结果表明,激光键合强度最高为阳极键合的5.2倍,激光键合腔体气密性测试泄漏率平均值约9.29×10-9 Pa.m3/s,与阳极键合处于同一数量级。采用能谱分析(EDS)线扫描Si/Glass激光键合的界面材料成分,发现键合界面形成过渡层,激光功率30W时过渡层厚度9μm,与仿真结果吻合。     

基于钛中间层的玻璃与硅激光键合互联技术

采用纳秒脉冲式紫外激光实现了含有金属中间层的玻璃与硅激光键合互联。基于激光键合的二维传热模型，通过有限元分析仿真阐述了钛中间层的作用机理。开展了钛中间层薄膜制备及激光键合工艺试验，对比了键合强度，并通过微观形貌和能谱分析，验证了钛中间层在激光键合的有益作用。最终制备了含有6μm中间金属互联层的玻璃-金属-硅键合互联结构。     

塑料芯片的红外激光加热键合研究

阐述了利用红外激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理 ,研究了红外激光键合塑料芯片的实施条件和键合工艺过程 ,建立了半导体激光键合实验装置 ,并实现了有机玻璃芯片的激光键合。以非硅塑料材料为主的加工工艺在微流芯片及生物芯片的研究日益受到重视 ,形成了一类新的生化微系统器件。塑料高分子材料不仅具有与生物分子化学兼容的优点 ,而且塑料种类繁多 ,价格低廉 ,且易于通过模压、注射成型和其他复制技术实现大规模低成本的生产 ,克服了以硅或玻璃材料为主的加工工艺生产生物微系统的高成本低产量的局限性。随着…     

MEMS封装用局部激光键合法及其实现

对常规激光键合在Si-玻璃键合工艺中因高温而引起的负面效应进行了分析,从而设计出芯片表面活化预键合与激光键合工艺相结合的方法.该方法已用于微电子机械系统(MEMS)样片封装实验中.实验过程是:先用一种特殊的化学方法形成亲水表面,然后将Si和玻璃置于室温下进行预键合,最后取波长1064nm、光斑直径500μm、功率70W的Nd∶YAG激光器作局部激光加热.结果表明,该方法在不施加外力下能实现无损伤低温键合,同时拉伸实验也说明了样片键合强度达到2.6～3.0MPa,从而既保证了MEMS芯片的封装质量又降低了其封装成本.     

激光键合的有限元仿真及工艺参数优化

在硅/玻璃激光键合中,温度场的分布是影响晶片能否键合的关键因素.本文利用有限元法建立了移动高斯热源作用下硅/玻璃激光键合的三维温度场数值分析模型.运用该模型计算了不同的工艺参数条件下硅/玻璃的温度场分布,并由此得出键合线宽.然后通过漏选试验确定影响激光键合的主要工艺参数有激光功率、激光扫描速度及键合初始温度.最后通过对仿真结果进行回归分析,得到激光键合工艺的最优参数,为进一步研究激光键合工艺提供了理论依据.     

激光键合的有限元仿真及工艺参数优化

在硅/玻璃激光键合中,温度场的分布是影响晶片能否键合的关键因素.本文利用有限元法建立了移动高斯热源作用下硅/玻璃激光键合的三维温度场数值分析模型.运用该模型计算了不同的工艺参数条件下硅/玻璃的温度场分布,并由此得出键合线宽.然后通过漏选试验确定影响激光键合的主要工艺参数有激光功率、激光扫描速度及键合初始温度.最后通过对仿真结果进行回归分析,得到激光键合工艺的最优参数,为进一步研究激光键合工艺提供了理论依据.     

表面活化处理在激光局部键合中的应用

为了研究低热应力键合工艺,提出了一种将表面活化直接键合与激光局部键合相结合的键合技术。首先采用RCA溶液对键合片进行表面亲水活化处理,并在室温下成功地完成了预键合。然后在不使用任何夹具施加外力辅助的情况下,利用波长1064nm、光斑直径500μm、功率70W的Nd:YAG连续式激光器,实现了激光局部键合,并取得了6.3MPa~6.8MPa的键合强度。结果表明,这种以表面活化预键合代替加压的激光局部键合技术克服了传统激光键合存在的激光对焦困难,以及压力不匀易损害键合片和玻璃盖板等缺点,同时缩短了表面活化直接键合的退火时间,提高了键合效率。     

塑料生物芯片的激光焊接封装系统研究

介绍了采用半导体激光器在塑料生物芯片焊接封装系统的应用 ,论述了塑料生物芯片焊接封装原理和工艺 ,提出了基于 80 8nm半导体激光器的塑料焊接封装系统的设计方法 ,分析了焊接封装的参数选择 ,实现了部分塑料之间的成功焊接     

激光键合技术在封装中的应用及研究进展

激光键合技术以其局部非接触加热、灵活性强和可控性能好的优点在电子封装、光电子封装以及MEMS封装中得到了应用。以几种激光键合技术的研究和应用为实例,分析和探讨了激光键合技术中的关键问题及其发展趋势。     

Wafer-level packaging of silicon to glass with a BCB intermediate layer using localised laser heating

Adhesive wafer-level bonding is an excellent solution to meet the stringent requirements in micro-electro-mechanical systems (MEMS) packaging, one of the challenges in MEMS manufacturing, in a steadily growing micro-systems market. A range of bonding processes for commercially available substrate bonders have been developed, which apply global heating during the bonding procedure. This article, however, describes an approach where heating is kept to a minimum by combining the merits of laser joining, a truly localised heating technique, and adhesive wafer-level bonding. This unique bonding technique, which enables the use of temperature-sensitive materials within the package, is demonstrated for bonding of silicon to glass - materials commonly used in MEMS fabrication - with a benzocyclobutene (BCB) intermediate bonding layer. As a proof of concept for wafer-level packaging, bonding of two simplified patterns is demonstrated, one with five individual samples on the same wafer, and the other with nine samples. To verify the influence of this innovative bonding technique on the quality of the seal the devices are shear force tested and the results are compared with those of devices packaged at chip-level.     

MEMS局部加热封装技术与应用

随着半导体技术的发展,封装集成度不断提高,迫切需要发展一种低温封装与键合技术,满足热敏器件封装和热膨胀系数差较大的同质或异质材料间的键合需求。针对现有整体加热封装技术的不足,首先介绍了局部加热封装技术的原理与方法,然后对电流加热、激光加热、微波加热、感应加热和反应加热等几种局部加热封装技术进行了比较分析,最后具体介绍了局部加热封装技术在热敏器件封装、MEMS封装和异质材料集成等方面的应用。由于局部加热封装技术具有效率高、对器件热影响小等优点,有望在MEMS技术、系统封装(SiP)、三维封装及光电集成等领域得到广泛应用。     

塑料激光焊接

介绍了塑料激光焊接的条件、原理与工艺、应用及各种优点。指出了通过添加适当的吸收剂和选择正确的塑料和激光参数 ,能够成功地进行塑料激光焊接。证实了激光焊接是一种可行的、更佳的塑料焊接方法。     

激光切割碳纤维复合材料的温度场仿真

为了揭示激光切割碳纤维复合材料过程中温度场的分布规律、材料对能量的吸收和传递规律以及热影响区的形成机制,采用碳纤维复合材料为研究对象,建立激光切割碳纤维复合材料的多物理场模型,计算仿真了激光切割碳纤维复合材料过程中温度场分布及激光参量对碳纤维复合材料温度和热影响区影响规律,得到了激光切割碳纤维复合材料过程中的3维温度场分布。结果表明,激光切割过程中,碳纤维复合材料表面温度场近似为椭圆形,且碳纤维复合材料中能量的传递和扩散主要沿着碳纤维铺设方向;激光功率20W、光斑半径100μm、切割速率50mm/s的激光沿垂直于碳纤维铺设方向切割时,激光光斑作用处碳纤维温度远低于树脂层温度;随着切割光斑半径和激光功率的增加,碳纤维复合材料中最高温度逐渐增加,热影响区逐渐增大;随着切割速率的增加,碳纤维复合材料中最高温度逐渐减小,热影响区逐渐变小。该研究为了解激光切割碳纤维复合材料过程中的热损伤机理及材料高质高效的加工提供了一定的理论指导。     

激光塑料焊接技术的研究

首先论述了激光塑料焊接的原理;其次阐述了国内外激光塑料焊接的工艺发展概况,包括焊接用激光器的各种重要参数、焊接材料、激光焊接的吸收剂,并简要介绍了激光焊接领域内的最新研究成果;最后介绍激光塑料焊接在工业中的应用及其发展趋势.     

激光焊接塑料的方法及发展现状

首先阐述了激光焊接塑料的原理;其次介绍了几种激光焊接塑料的新方法、特点及应用对象,主要有轮廓焊接、同步焊接、准同步焊接、掩膜焊接、放射状焊接、Globo焊接和衍射焊接;最后论述了激光焊接塑料的发展现状及发展趋势。可以看出,目前研究主要集中于二维焊接,而三维焊接研究得较少。激光焊接塑料正成为激光焊接领域的一个热点,它将取代传统的塑料焊接方法。     

压片预置式激光多层熔覆厚纳米陶瓷涂层结合性能

采用压片预置式激光多层熔覆制备了厚纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)涂层,研究了涂层的微观组织和结合性能,并分析了涂层厚度对结合强度的影响。结果表明,陶瓷涂层各层之间无明显界面,过渡缓和自然,涂层内部致密、连续,基本无孔隙及贯穿性大裂纹等缺陷;涂层由等轴晶的完全熔化区和残留纳米颗粒的部分熔化区组成,并且涂层中的裂纹基本集中于部分熔化区,另外晶粒尺寸表现为上小下大的梯度过渡特征。随着涂层厚度的增加,结合强度逐渐下降,其减小的趋势为先快后慢。厚度为175μm的试样结合强度高于78.6 MPa,而厚度为350、525、700μm的涂层结合强度分别为66.3、47.4、36.2MPa。