微陀螺仪的真空回流封装工艺研究

利用热传导理论,对微陀螺仪在真空回流炉中的封装过程进行了数值模拟,得到了当焊料熔化时,加热台台面与微陀螺仪的焊料层的温度梯度值约为30℃,然后根据数值计算结果设计,并在自行研制的真空回流封装炉进行了微陀螺仪封装实验。通过对实验结果进行分析,获得了微陀螺仪在真空回流炉中封装的最佳工艺参数,即在微陀螺仪上施加0.7 N的正压力,加热台按照设定曲线加热到350℃,保持恒温时间5 min,使焊料达到最佳熔化状态。研究结果对微陀螺仪真空封装时工艺参数的优化以及提高采用金锡焊料封装的可靠性和耐久性具有指导意义。     

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…     

基于等离子体朗缪尔流效应的新型微机械陀螺仪

首次将等离子体作为敏感元件应用于微机械陀螺仪中,取代目前微机械陀螺仪中所采用的固体、液体或气体等元件。利用气体放电产生的等离子体朗缪尔流效应来使敏感元件产生一定速度的运动,不需另外的驱动元件。介绍了等离子体朗缪尔流效应,探讨了应用朗缪尔流效应的新型微机械陀螺仪的原理,根据Langmuir-Drugvesteyn理论推算朗缪尔流速度可达到6 m/s,给出了该新型微机械陀螺仪的微加工与封装方案和工艺参数优化试验系统。     

MEMS封装技术及标准工艺研究

分析了MEMS的特点及封装工艺对MEMS的影响,给出了对MEMS封装的基本要求.研究了MEMS封装工艺中的一些关键技术,即硅-硅和硅-玻璃键合技术、清洗与引线键合技术、焊料贴片和胶粘技术以及气密封帽技术等,并给出了一些重要的研究结果.同时也介绍对几种MEMS惯性器件的封装要求及封装方法.     

内置皮拉尼计的硅通孔圆片级MEMS真空封装研究

针对现有的圆片级真空封装存在检测难、易泄漏等问题,提出了内置皮拉尼计的硅通孔圆片级MEMS真空封装方法。研制了用于圆片级真空封装导线互连的硅通孔,探讨了玻璃盖板与硅圆片之间阳极键合工艺与硅圆片与硅圆片之间的金硅共晶键合工艺,研制了用于检测封装壳体内部真空度的皮拉尼计; 研制了内置皮拉尼计的4英寸硅通孔圆片级真空封装,研制了低温激活非蒸散型吸气剂。实验研究表明,该研究解决了长时间保持真空度的问题。     

真空电阻凸焊预压阶段的有限元数值模拟

许多MEMS元件需要在真空条件下才能保持良好的性能,采用真空电阻凸焊技术可以达到相当好的真空密封效果.真空电阻凸焊预压阶段采用不同凸焊筋角度和不同预压力对凸焊最终质量都有很大的影响.根据MEMS元件凸焊的具体情况,建立了一个二维有限元凸焊模型,通过时不同预压力和不同角度凸焊筋顶角的有限元接触分析,得出不同预压力和凸焊筋顶角的凸焊筋塑性变形和接触压力分布状况等结果,并通过分析结果得出预压力和凸焊筋顶角对预压变形和接触应力分布的影响规律.文中的结果为凸焊机理研究和MEMS元件凸焊封装外壳的优化设计打下了良好的基础.     

微电子产品冲击试验机

微电子产品在一般使用和各种运输过程中都可能因为不同形式的冲击而造成功能失效,因此电子产品的抗冲击强度成为电子产品可靠性的一个评价指标,也是结构设计的一个重要考虑因素。但是目前常用的冲击试验机都是针对结构尺寸较大,质量较重的产品,对于微电子产品这种结构小、重量轻的特点,一般的试验机不能有效的检测出其冲击的力学特性。文章介绍了所设计的冲击试验机的原理结构及其功能,并使用移动电话在该机上进行一系列冲击试验,获得了载荷、加速度、应变等重复性良好动态力学参数,反映移动电话的抗冲击能力。掌握这些动态力学参数,对产品可靠性的设计有很大的帮助。     

基于压电陶瓷的MEMS测试用的多载荷加载台的研制

MEMS模态测试的一个突出的特点在于非接触性,无论是振动激励还是响应测量,都只能是非接触的。为解决MEMS测试中非接触式的振动激励问题,对基础激励的原理进行了研究,并设计开发出基于压电陶瓷的MEMS测试用的多载荷加载台。这是一个能为MEMS测试提供振动、温度和压力这三种载荷的加载装置。从而为进一步开展MEMS的动态测试工作奠定了基础。     

真空电阻焊机的研制与试验

为了解决MEMS器件真空封装难题,设计并研制了一台将电阻焊与真空系统集成于一体的真空电阻焊机。采用波纹管和高性能密封圈来实现真空密封;采用电木板或聚四氟乙烯等真空泄漏率低的绝缘材料来实现绝缘。有限元分析表明,焊接高温并不会降低初始真空度,在电极上开小螺栓孔对焊接电流分布的影响不大。MEMS器件真空封装试验表明,该装备封装效果良好。     

MEMS器件真空封装工艺、装备及真空度检测的研究

开发了一台利用电阻焊实现MEMS器件真空封装的设备，探索了内部真空度在10Pa以下的MEMS器件的真空封装工艺，即一次压力为0．4MPa、二次压力为0．6MPa、充电电压为325V时封装质量最好；研究了一种利用晶振测量真空度的方法，经试验，至少经两天老化后晶振的共振频率才能稳定；对7个真空封装器件进行高低温循环试验，其中有5个器件的真空度在三天后还保持在10Pa以下且趋于稳定，成品率达到71．43％。