键合技术在微机械Golay-cell红外探测器中的应用

介绍多种硅片键合技术及其在基于高菜盒（Golay-cell）原理的微机械红外探测器中的应用。对多种键合方法在该器件中的实验结果进行比较，确定了现阶段最优的键合方法，即采用局部电场屏蔽方法的阳极键合方法，键合成功率在90％以上，并初步实现了器件的标准化制作。     

多功能真空键合设备的研制

基于圆片键合技术，设计了一种在真空条件下进行圆片键合的工艺设备。在该设备的基础上，进行了阳极键合与金硅键合2种典型的键合试验，键合出来的样品结合强度高而且没有缺陷，验证了该设备的实用性。     

微硅加速度计中静电键合封接技术的应用

在微硅加速度计的研制中,静电键合具有传统胶接技术所无法比拟的优点,是目前该加速度计研制中广泛应用的粘接技术。叙述了静电键合技术的机理和它在微硅加速度计装配中的具体工艺流程,指明了技术的关键之处,并分析了该技术的优缺点,提出了进一步改进的方案。     

硅微机械音叉式谐振器

应用体硅微机械加工技术,制作了一种双端固定音叉式谐振器。它在音叉的两个臂上连接了梳齿电容结构,用来驱动音叉臂在硅片平面内侧向、反相振动,同时检测音叉的振动频率。当驱动力的频率等于音叉的固有频率时,音叉产生谐振。此时,检测梳齿电容输出的电流最大。用有限元方法对谐振器进行了模态分析和结构优化。音叉臂长800μm,宽5μm,梳齿电容齿长25μm,结构层厚度为80μm,在30V交流电压激励下,测得其谐振频率为25kHz。当音叉受到轴向力的作用时,音叉的固有频率会发生变化,根据这一原理,设计了谐振式加速度计。用有限元分析软件对加速度计工作情况仿真,估算其灵敏度约为2Hz/g。这种音叉式谐振器结构和工艺简单,性能可靠,成本较低,对于进一步研究微机电系统谐振器件具有重要意义。     

新型侧壁绝缘体硅微机械工艺

介绍了一种全新的体硅微机械工艺，可以取代SOI硅片而直接在普通硅片上对不同的侧壁电学导通部分进行绝缘。该工艺在DRIE形成的绝缘深沟内进行SiO2绝缘薄膜填充，并用填充后形成的SiO2条对器件侧壁进行电学绝缘。对于该工艺的原理、可能出现的问题、制作流程的摸索等进行了探讨，并且给出使用该工艺实现的一个带自检驱动功能的加速度计。该加速度计采用压阻原理，器件的压阻敏感电阻部分，通过在侧面进行半导体杂质扩散而形成。     

微机械红外热电堆探测器

阐述了微机械红外热电堆探测器的工作机理以及主要结构 ,并用微机械工艺制作得到 4× 4的探测器阵列 ,该制作工艺与标准IC工艺兼容。在获得的探测器阵列中 ,热电堆支撑结构为氧化硅与氮化硅的介质复合膜 ,热电偶材料采用多晶硅与金属。实验得到的芯片尺寸为 8.5mm× 7.0mm。     

双端固定音叉式硅微机械谐振器的研究与应用

提出了一种使用双端固定音叉的新型结构的谐振式硅微机械加速度计。它用硅梁侧壁形成的静电电容进行激振，并通过在音叉臂上制作的压敏电阻检测振动。该加速度计输出的是频率信号，具有精度高、抗干扰能力强的优点。探讨了传感器的工作原理，并用有限元方法进行了仿真模拟，结果显示传感器的灵敏度约为2Hz/g。     

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。     

基于感应加热的MEMS键合工艺研究

对感应局部加热实现MEMS封装键合进行了初步研究.试验中选用功率为1kW、频率为400kHz的高频电源,通过对感应线圈优化设计,实现了硅片上的焊料图形键合.为实现局部加热,感应加热图形(键合区)应设计为封闭环结构(同时也易于形成气密封装结构),而芯片上其他部分(包括电路、连线、焊点等),由于为非封闭结构和图形,无涡流产生或产生的涡流很小,仍处于较低温度,从而避免了高温对芯片上温度敏感结构的破坏.此外,还对影响键合效果的感应层材料和结构设计进行了探讨.     

玻璃浆料键合中的孔洞抑制和微复合调控

提出了包含三步式排泡过程的预烧结工艺以及双凹凼-凸台的微复合键合结构方案,以便有效控制玻璃浆料层中的孔洞生成并精确控制键合间隙。预烧结工艺涉及的三步式排泡包含玻璃液形成、真空排泡与孔洞流平3个过程,该过程有效地排除了气泡,从而抑制了键合中间层中的孔洞形成,其工艺的重复性和鲁棒性很强。微复合键合结构中的内外凹凼用于有效控制多余的熔融的玻璃浆料的流动路径,避免其对封装结构的污染;微阻挡凸台则可以精确地将玻璃浆料层的厚度即键合间隙控制到凸台高度。对键合性能的测试表明,该方案简单有效,键合强度和气密性良好,键合间隙为10.1μm,键合强度为19.07 MPa,键合漏率小于5×10-9 Pa·m3/s。     

新型室温中远波段红外探测器的关键工艺研究

介绍了一种基于MEMS技术的新型室温中远红外波段硅基电容式红外探测器原理和制作工艺过程，并详细介绍了针对单面光刻机而采用的对准孔双面对准和键合对准技术、浓硼扩散FLPW腐蚀停止技术制备超薄敏感硅膜以及薄膜的疏水处理等关键工艺。还对各环节所遇到的问题和其相应的解决方法进行了详细地阐述。     

基于LED光源的一氧化碳气体检测仪的设计

文章描绘并分析了一氧化碳分子的红外吸收光谱,推导了一氧化碳分子的吸收线型,估算了分子吸收系数,给出了气室设计的最佳长度。通过光谱分析发现,一氧化碳基频吸收比倍频吸收强约两个数量级,因此基频对应的4．60μm吸收谱带更适合于高灵敏度的一氧化碳气体检测。文中设计了一种基于LED光源的红外一氧化碳检测仪,结果表明,利用单LED光源、双探测器及反射式气室结构能够有效抑制环境变化、LED功率波动及探测器漂移等产生的噪声的干扰,进而具有较低的探测灵敏度,探测限为100×10-6。     

一种用于气体检测MEMS电容式红外发光强度探测器

文章提出了一种用于气体检测的MEMS电容式红外发光强度探测器。结合理论推导和仿真分析确定了该探测器的尺寸大小,并对其制作工艺流程做了叙述。它基于气体的红外吸收热效应,借助弹性薄膜的形变将热量变化转变为电容量变化,再经基于运算放大器的电容微传感器检测电路以电压信号输出。将它与环境气室采用MEMS技术一体化,能够得到体积小、精度高和可批量生产的气体检测装置。     

用于微小飞行器姿态测量的红外地平仪研制

针对高动态条件下微小型飞行器姿态测量的难点,利用多个红外温度传感器集成设计三轴红外地平仪可提取飞行载体相对于地平线的倾角.通过对红外信号的采集、存储和处理,较好地解算了飞行器滚转和俯仰姿态角.设计了利用微惯性姿态系统和红外地平仪系统对比试验.试验结果表明:利用三轴红外地平仪进行微小飞行器姿态测量方法可行,结果可信.该方法是常规基于惯性姿态测量方法的一种可行替代和补充方案.     

电子封装用硅铝合金的应用研究

硅铝(Si/Al)合金材料以其优异的综合性能,在电子封装领域具有巨大的应用潜力。为推动Si/Al合金材料在微波组件封装中的应用,文中简要介绍了电子封装用Si/Al合金材料的性能和制备工艺,针对Si/Al合金的气密封装问题,介绍了目前较成熟的Si/Al合金焊接方法,最后指出在国产Si/Al合金材料应用过程中存在的问题和发展方向。随着国内Si/Al合金制备和加工工艺的发展,国产Si/Al合金将在电子封装行业得到广泛应用。     

新型室温红外探测器的微电容快速测试系统

新型室温红外探测器对8～14舯红外辐射具有快速灵敏的响应，设计出用于该探测器的微电容测试系统，能够快速灵敏地将探测器输出的电容信号通过C—f、f—V变换电路转换为电压信号，然后由A／D转换电路变为数字信号后传到PC机进行信号处理。给出了硬件电路的实现方法，其采样频率为10kHz，电容信号的分辨率为10fF．这种测试方法也适用于其他微小电容式传感器的快速检测。     

A Au82Si18 liquid metal field-ion emitter for the production of Si ions: fundamental properties and mechanisms

Focused silicon beams are useful for direct write applications, e.g., lithography on silicon without the undesirable effect of substrate contamination. However, since pure silicon is not amenable to liquid metal ion source (LMIS) manufacture, a suitable alloy containing silicon has to be produced. This paper covers almost all fundamental aspects of a Au82Si18 eutectic, including the most detailed beam mass spectra reported to date of a AuSi source. A finding worthy of note in this investigation, manifested in the behaviour of the ion extraction voltage with temperature, is the abnormal behaviour of the surface tension coefficient of the alloy with temperature. An important deduction from this work, however, concerns the mechanisms responsible for the creation of doubly charged ions: reasons of self-consistency indicate that while Si2+ is directly field evaporated, Au2+ must form by the post-ionization of Au+. Finally, two different mechanisms seem to co-exist, as far as the production of cluster ions is concerned. While for cluster ions containing only a few atoms some sort of surface field-ionization mechanism might be responsible for their creation, for larger clusters, a droplet break-up mechanism, possibly by ion capture, seems very likely.     

Development of Ceramic -Metal Bonding for Heat -Resistant Application

Brazing、diffusion bonding and transient liquid phase bonding have been used to obtain heat-resistant ceramic-metal joints in general. In this paper, bonding materials and their design criterions and the corresponding bonding technologies were summarized, and their main problems were pointed out. The new technologies and developing tendency were expounded.     

耐高温陶瓷-金属连接研究的现状及发展

为获得耐高温陶瓷－金属接头,目前主要采用钎焊、扩散焊和过渡液相扩散连接。概述了用于这３种方法的主要连接材料及其设计原则,以及相应的连接工艺,并指出存在的主要问题,阐述了获得耐高温陶瓷－金属接头的新工艺及发展方向。