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.     

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。     

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。     

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.     

基于激光干涉测量的硅键合工艺分析

利用激光干涉测量法,对键合后的硅片表面翘曲进行了检测,统计了表面质量分布,对键合工艺进行筛选,优化工艺参数,表面质量得到很好的保证.     

扫描静电力显微镜及其电荷捕获/释放技术

介绍扫描静电力显微测量及其用实现电荷捕获释放的技术现状，发展动向，以及关键技术的一些最新成果，前者已被广泛应用于测量半导体表面电荷密度分布，表面电势以及铁电材料铁电体结构的研究中，后者可望用于研制速度和存贮容量都比现在提高成千上万倍的量子器件。最后，本文探讨了基于微晶振的静电力显微测量的关键技术及其解决方案。     

一种低廉快速的多功能扫描探针显微镜的研究

采用微石英晶振来取代传统SPM的具有复杂结构的微悬臂和激光位移检测装置,使成本极大地下降.采用锁相环电路可将系统频响从1 Hz提高到1 kHz,通过对光栅试件的检测 ,证明这种检测方法是可行的.同时在微石英晶振前端安装不同种类的细针,可实现STM、A FM、MFM和EFM的测量,构成一机多能系统.     

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。