MEMS硅玻璃阳极键合工艺评价方法

为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅-玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法.通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程实际中具有一定的参考价值.     

静电键合在高温压力传感器中的应用

分析了硅－玻璃静电键合界面受热循环作用,或者受反向电压作用后,在高温时,键合力的特点,实验验证了高温（４５０℃）时键合面牢固、稳定。研究结果表明高温压力传感器可以采用静电键合技术进行封装。     

玻璃浆料键合气密性研究

研究玻璃浆料真空封装MEMS器件工艺,由于玻璃浆料键合工艺条件控制较为复杂,键合不当易失败漏气.利用光学显微镜、超声显微镜、激光显微镜、电镜等多种显微镜对各阶段玻璃浆料的形貌进行观察,对由印刷方式、预处理条件和键合工艺对键合气密性的影响进行了分析.提出了影响玻璃浆料键合气密性的几个原因,对玻璃浆料键合工艺条件控制有非常重要的指导意义.     

硅牌键合技术的研究进展

硅片键合技术是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料紧密地结合起来的方法.硅片键合往往与表面硅加工和体硅加工相结合,用在MEMS的加工工艺中.常见的硅片键合技术包括金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合以及玻璃焊料烧结等.文中将讨论这些键合技术的原理、工艺及优缺点.     

硅微静电悬浮加速度计实验研究

硅微静电加速度计将静电悬浮技术与微机械加工工艺相结合,在空间微重力环境下通过降低量程可实现极高的分辨率。设计了一种玻璃—硅—玻璃三明治结构、平行六面体状检测质量、体硅加工工艺、低量程的三轴硅微静电加速度计,分析了加速度计的力平衡回路特性。采用基于DSP的数字控制器,实现了检测质量的六自由度稳定悬浮。在大气环境下测试了静电加速度计的性能。测试结果表明:加速度计x轴的带宽为88.1 Hz,量程为0.220 g n;y轴的带宽为118.2 Hz,量程为0.313 g n;z轴的带宽为10.7 Hz,量程为3.53 g n。     

两电极多层阳极键合实验研究

介绍了用2个电极通过一次电极反接的方式实现多层样片之间阳极键合的操作工艺和键合机理,并以玻璃-硅-玻璃三层结构为例对其进行了实验研究。结果显示：多余的玻璃对第一次键合过程的电流特性影响不大,而第一次键合的玻璃对第二次键合电流产生显著的影响,电流出现不规则的突变。而且,在第二次键合过程中,第一次键合的玻璃在键合面上会出现由于钠元素积聚而产生的黄褐色斑点。拉伸强度实验的结果表明：第二次键合过程中在第一次键合面形成的反向电压会减弱键合的强度;通过合理选择键合参数可以得到满足MEMS封装要求的键合强度。     

阳极键合工艺进展及其在微传感器中的应用

分析了阳极键合技术的原理和当前阳极键合技术的研究进展，综述了微传感器对阳极键合的新需求，展望了阳极键合技术在传感器领域的应用前景。     

基于改进过电流保护时间电流特性的保护配合优化

目前在多源、分布式环网中应用较多的是方向过电流保护。而不同位置的保护装置时间电流特性曲线均相同可能导致继电保护配合失灵。本文提出了以所有保护装置动作时间最小为目标的参数可优化时间电流特性。本文将传统时间电流特性曲线中新增加一辅助变量,同时在满足约束条件下对所有保护总的动作时间进行优化。改进继电保护的电流时间特性可减少故障的清除时间。另外,提出了含有指数罚因子项的目标函数。所提方法不仅减少了保护装置的动作时间,也避免了配合失灵。最后在8节点系统中对比原有时间电流特性进行了分析,说明了本文所提方法的有效性。     

MEMS光敏BCB硅—硅键合工艺研究

光敏BCB作为粘结介质进行键合工艺实验研究。实验中选用XUS35078负性光敏BCB,提出了优化的光刻工艺参数,得到了所需要的BCB图形层,然后将两硅片在特定的温度与压力条件下完成了BCB键合。测试表明:该光敏BCB具有较小的流动性和较低的塌陷率。键合后的BCB胶厚约为11.6μm,剪切强度为18MPa,He细检漏率小于5.0×10-8atm·cm3/s。此键合工艺可应用于制作需要低温工艺且不能承受高电压的MEMS器件。     

硅衬底键合砷化镓薄膜的力学仿真分析

采用介质键合技术制备的Si基GaAs材料衬底,缺陷密度小。对待键合的器件结构电学性能影响小。对采用目前常见的介质材料制备的Si基GaAs材料的力学性能进行了仿真分析,得到用于制备MEMS衬底的最佳介质键合层是SiO2,其衬底材料应力转换率高、量程大、位移小、制备工艺简单且为亲水性,制备的Si基GaAs衬底键合强度大,机械特性好。同时,对不同厚度的介质层材料对Si基GaAs材料的力学性能影响进行了研究分析,得到介质厚度越厚,其应力转换率越高,衬底材料的力敏效应就会越好。     

Bond-quality characterization of silicon-glass anodic bonding

A simple testing method is presented that allows the comparison of the bond quality for anodically bonded wafers. An array of parallel metal lines of predetermined thickness is formed on a glass wafer. The estimation of the bond quality can be performed by visual inspection after the bonding. This method enables comparison of the anodic-bonding process performance for different glasses, for intermediate layers and various bonding conditions. The optimization of silicon-glass anodic bonding with an intermediate phosphosilicate glass (PSG) layer is shown using this technique.     

低温阳极键合技术研究

通过键合温度220~250℃、键合电压400~600 V的硅玻璃低温阳极键合实验,分析了温度和电场分别对键合强度和键合效率的影响,并讨论了键合机理。     

采用线阴极的快速阳极键合方法

在平板阴极和点阴极方式做阳极键合时,时间-电流特性、键合速度、结合界面质量等都有所不同。通过建立力学和电学模型,分析了不同阴极形状对阳极键合的时间、强度以及结合界面特性的影响。根据模型分析,采取了线阴极工作方式做阳极键合,样品的键合区扩散时间只需要84s。结合界面无空洞,键合强度为16.7MPa。     

Non-destructive in situ test for anodic bonding

New test structures have been designed, fabricated and tested to monitor the quality of the anodic bonding between silicon and glass. The main advantage of the described test is that it is not destructive and allows the bond quality to be monitored in processed wafers. This test is very easy to implement in a chip or in a wafer because of its simplicity. Test structures consist of a matrix of circular and rectangular cavities defined by reactive ion etching (RIE) on the silicon wafer, with different sizes and depths. The bonding process and quality can be monitorized by the measurement of the size of the smallest bonded cavity and the distance between the bonded area and the cavity border. These structures give information about the level of electrostatic pressure that has been applied to pull together into intimate contact the surfaces of the two wafers. The higher the electrostatic pressure, the better the bond. We have applied these test structures to study the influence of the voltage and the temperature on the anodic bonding process. Results are in good agreement with finite-element method (FEM) simulations.     

阳极键合强度及其评价方法

阳极键合作为一种在微机电系统(MEMS)中运用的关键技术,具有工艺简单、键合强度高、密封性好等优点。经过几十年的发展,该技术在键合机理和提高与评价键合强度等诸多方面都得到了很大的发展,并应用于越来越多的领域。对阳极键合技术的机理、键合基片材料的发展以及键合强度的评价方法等方面进行了综述和评价,并对阳极键合技术在MEMS中的发展趋势作出展望。     

复合量程加速度计阳极键合残余应力研究

复合量程加速度计阳极键合过程中产生的残余热应力会引起加速度计的零位失调,也是导致加速度计失效的原因之一。对键合过程中产生的残余热应力进行了研究,仿真并分析了残余热应力与键合温度、玻璃基底厚度和框架键合宽度的影响,确定了适合复合量程加速度计的最佳键合宽度和玻璃基底厚度。     

基于特征模型的挠性结构自适应振动控制

航天器是一种由中心刚体和挠性附件组成的刚柔耦合复杂系统，由于系统调姿或外部扰动作用时将引起振动，尤其是在平衡位置的小幅度振动对姿态稳定度和指向控制精度严重影响，并且难以控制．为了解决该问题，采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法，并引入逻辑微分阻尼项进行振动主动控制．建立了刚柔耦合结构实验平台，进行了包括位置设定点及转动振动主动控制的算法实验比较，结果表明，采用的基于特征模型的方法得到了比较理想的振动抑制效果，尤其是对低频小幅值振动的抑制，在相同条件下，与传统控制方法相比，大大减少了振动抑制的时间．实验研究表明采用的算法快速抑制振动的有效性．