MEMS器件真空封装内部真空度测试的研究

为了解决MEMS器件真空封装内部真空度测试难题,提出采用晶振作为传感器来对内部真空度进行测量,设计并研制了一套基于晶振传感的真空度测量系统。通过实验得到:不同晶振的标定曲线不同;晶振在不同温度下所测得的标定曲线也不同;采用晶振的老化实验来筛选晶振;晶振的回标实验证明采用晶振作为传感器来对内部真空度进行测量的方法是可行的。     

MEMS真空封装的真空度测量

本文将音叉型石英晶振作为陪片直接封装在MEMS真空封装的壳体中,采用直接数字频率合成器（DDS）作为信号源激励石英晶振,利用相位幅度比较电路比较石英晶体两端信号的相位和幅度并输出相应的电压信号,经过A/D转换后送至单片机,经过处理和标定后用于测量和监控MEMS封装内部的真空度。运用该方法测试发现MEMS真空封装内部的真空度低于封装环境的真空度,并在此基础上对真空封装的MEMS器件的真空度进行了长期跟踪测试。     

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器件的W2W真空封装研究

开发了一种适于MEMS器件的基于W2W(圆片对圆片)工艺的简易的圆片级真空封装方法。通过电镀工艺在MEMS器件圆片和封盖圆片上各沉积含5μm Cu和1.5μm Sn金属层的键合环。器件圆片和封盖圆片在160℃及0.01Pa的真空环境中保持10 min以形成真空,之后在270℃及4 MPa保持30 min通过Cu和Sn的互溶扩散工艺完成键合。测量键合区内Cu元素和Sn元素的重量比,证实形成了Cu3Sn和Cu6Sn5金属间化合物。通过剪切力测试对单个芯片的键合面强度进行标定,计算剪切强度达32.20 MPa。     

工业质谱仪的技术与应用（下）

六真空系统 质谱仪的离子源、质量分析器及检测器工作时，必须处于高真空状态，离子源的真空度一般应〈10^-3Pa，质量分析器应〈10^-4Pa。若真空度低，则会发生以下现象：     

电容式微型真空传感器在真空绝热板生产中的应用研究

介绍一种基于电容式微型真空传感器的真空度检测系统.系统利用PIC系列单片机对真空绝热板真空度进行实时测量,试验数据表明精度可达10-2Pa,完全满足测量的要求.     

真空炉炉温均匀性的测定

一、真空炉温度场形成的特点 真空炉的发热元件一般呈圆形布置。真空加热相对普通炉来说，其传热方式只有辐射，没有传导和对流；非真空加热时有传导、对流和辐射三种方式，其中对流、传导根据压力的不同又与普通炉（常规压力）不同。压力小于1×10^5Pa（绝对压力，普通炉的近似工作压力）时，其对流、传导作用小于普通炉；压力接近工作真空度（2Pa）时，其对流、传导作用基本不存在，工件升温缓慢，特别是低于600％以下加热时，加热更为缓慢，工件温度相对控温热电偶的温度有一定的滞后现象。     

谐振式MEMS压力传感器的制作及圆片级真空封装

为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底层上制作H型谐振梁与压力敏感膜;然后,通过氢氟酸缓冲液腐蚀SOI晶圆的二氧化硅层释放可动结构。最后,利用精密机械加工技术在Pyrex玻璃圆片上制作空腔和电连接通孔,通过硅-玻璃阳极键合实现谐振梁的圆片级真空封装和电连接,成功地将谐振器封装在真空参考腔中。对传感器的性能测试表明:该真空封装方案简单有效,封装气密性良好;传感器在10kPa~110kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542。     

磁控溅射制备不锈钢薄膜研究

研究了磁控溅射镀膜工艺参数中溅射功率、溅射时间以及真空度等对不锈钢薄膜制备的影响，通过对获得的不锈钢薄膜层进行金相分析与其他性能测试发现：试验中溅射功率为100W、溅射时间为2h、真空度为0．08Pa、氩气压力为1．5MPa的条件下制得的薄膜性能最佳。     

MEMS矢量水听器海洋环境适应性研究

海流、温度及压力等复杂海洋环境因素会对微机电系统（micro?electro?mechanical?system，简称MEMS）矢量水听器正常工作产生干扰，影响其对微弱声信号的拾取能力。首先，建立了基于“三明治”式抗流封装结构数学模型，通过仿真得到了不同抗流结构参数对海流噪声抑制效果；其次，利用Comsol软件仿真研究了海水温度、水深（静水压强）等变化对MEMS矢量水听器灵敏度的影响；最后，通过试验验证，得出了“三明治”式抗流封装结构具有20?dB以上的抑制流噪声能力，在0~40 ℃的海水温度范围内MEMS矢量水听器的灵敏度变化量小于±0.5?dB，在0~12?MPa的静水压强范围内灵敏度变化量小于±0.9?dB，与理论分析及仿真结果基本一致。     

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。     

提高凝汽器真空度的措施

汽轮机凝汽器运行时存在真空度下降,排汽温度和压力升高的问题,因此从人、料、法、环、测几个方面,排除了引起汽轮机真空值低的因素,运用头脑风暴法,从设备上分析引起汽轮机凝汽器真空低的原因。按"5W1H"的原则,制定对策解决汽轮机凝汽器真空度低的问题。经过3个月的运行,汽轮机凝汽器真空平均值由-0.078MPa上升到-0.083MPa,实现了提高汽轮机凝汽器真空度的目标。     

真空装置内部粘合接头的脱气

本文讨论了有内部粘接剂的真空装置内的残余气氛形成的动力学,以及质谱和色谱方法在测定固化胶粘剂中挥发性化合物的比气率的应用.本文给出了各种类型的胶粘剂的脱气比较数据,并证明了胶粘剂接头脱气的有效性.同时也考虑了在各种设备中提供真空的可能选项.对于残余压力(约10-2 Pa)的适当要求下,在几个小时内就足以对粘合剂接头进行脱气.在大约10-4 Pa压力下,在有内部粘合接头的装置中提供真空要困难得多,这需要使用内置的吸气剂和高温去气.在使用真空装置之前短时间(几分钟)激活内置吸气剂,在基本不通或曾经使用过的设备上提供深真空(10-5-10-4 Pa)是有利的.这可以去除主要的残余碳氢化合物气体成分,并在一定的时间间隔内提供必要的真空水平.     

Tribological Behavior of Rice Bran Ceramics in a Vacuum Environment

ABSTRACT

In this study, we investigated the friction and wear of rice bran (RB) ceramics—hard porous carbon materials made from rice bran—in a vacuum environment. Sliding friction tests for RB ceramic pin–RB ceramic disk contact were performed using a pin-on-disk-type friction tester installed in a vacuum chamber. The ambient pressure was controlled at 0.02, 0.6, 30, and 10⁵ Pa (i.e., atmospheric pressure). The normal load was 0.49 or 2.94 N, the sliding velocity was 0.01 or 0.1 m/s, and the number of friction cycles was 50,000. The friction coefficient tended to decrease with decreasing ambient pressure for all combinations of normal load and sliding velocity; by contrast, the specific wear rate of the RB ceramic pin and disk specimens tended to increase with decreasing ambient pressure. The friction coefficient exhibited a low value of 0.05 or less at 0.02 Pa. The results suggested that the reduced surface roughness and graphitization of the sliding surface of the RB ceramic pin and disk due to induced friction, as well as the increased ratio between the partial pressure of water vapor and the ambient pressure, are related to the reduction in the friction of RB ceramic–RB ceramic dry sliding contact under vacuum conditions.     

基于Ag-Sn焊片共晶键合的MEMS气密性封装

研究了在MEMS气密性封装中基于Ag-Sn焊片的共晶键合技术。设计了共晶键合多层材料的结构和密封环图形,在221℃实现了良好的键合效果,充N2保护的键合环境下,平均剪切强度达到9.4 MPa.三个月前后气密性对比实验表明氦泄漏不超过5×10-4Pa.cm3/s,满足GJB548B—2005标准规定,验证了Ag-Sn共晶键合技术在MEMS气密封装中应用的可行性。     

冷冻机械油真空干燥过程中真空度变化对比试验研究

分析了冷冻机械油在空调压缩机制造过程中的应用条件和实验设备，采用对比实验方法进行了两种冷冻机械油在相同环境下的真空干燥试验，对真空度的影响进行了评价和比较，分析了相同物理性能的冷冻机械油对真空干燥过程中真空度的影响因素。通过验证，指出了工程中关于物理性能相同的油品其真空分离工艺参数相同的结论是错误的。实验结果表明，空凋压缩机生产过程中油水真空分离工艺参数必须考虑被分离油品的个异特性。     

微机械氮化硅梁谐振式压力传感器

报导一种新型的电热激励、压阻拾振的氮化硅梁谐振式压力传感器。器件采用微电子机械加工技术和键合技术研制。谐振频率85kHz,空气中品质因素Q值接近1000,在真空中达到40000。采用闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性,压力测试范围0－400kPa,灵敏度23．8Hz/kPa。