Pyrex玻璃／铝多层阳极键合界面结构与力学分析

采用公共阳极法实现了Pyrex玻璃与铝多层晶片的静电键合,对玻璃/铝/玻璃阳极接舍界面的组织结构及其连接机理和力学特征进行了重点研究.分别利用微拉伸测试设备和ANSYS软件分析了连接区的力学性能和残余应力分布特征.分析认为键合区由玻璃一过渡层一铝组成,过渡层为Al2O3-SiO2复合氧化物.玻璃/铝界面的微观组织和元素分布均以铝为对称轴呈对称分布.在玻璃/铝/玻璃多层连接区,键合界面附近的残余应力和应变呈对称分布,多层结构的对称性有利于缓解接头应变和应力,表明应用公共阳极法可实现多层玻璃/铝/玻璃的良好键合.     

玻璃与铝在不同层数结构下的阳极键合界面力学性能

运用共阳极法实现不同层数玻璃／铝的阳极键合,采用MARC非线性有限元分析软件,对三层、五层、七层、九层玻璃／铝键合试件的界面力学性能进行比较分析,探讨结合处残余应力随层数增加的变化趋势,分析结果表明,由于多层结构的对称性,最大的等效应力发生在中心处的过渡层。研究结果为MEMS器件在多层封装结构的设计提供了理论依据。     

PEG基复合固体电解质与Al的阳极键合性能研究

为了探究PEG基固体电解质与金属的阳极键合性能,本文以聚乙二醇(PEG)为基体,引入LiClO4提供导电粒子,并采用纳米颗粒(CeO2、SiO2)对其络合物进行改性,制备了PEG基复合固体电解质(PEG)10LiClO4-SiO2和(PEG)10LiClO4-CeO2,研究了其与铝的阳极键合性能.通过交流阻抗、X射线衍...     

聚合物多层微流控芯片超声波键合界面温度研究

针对聚合物多层微流控芯片键合,采用热辅助超声波键合方法实现了4层微流控芯片的键合,搭建了多界面温度测试装置,采用埋置热电偶的方法测试了三个被封接界面的温度场,研究了单独超声波作用和热辅助超声波键合法中各界面的温度并进行了比对.温度测试实验结果表明,在顶层热辅助温度70℃、6μm振幅、30kHz频率、100N超声波焊接压力和25s超声波作用时间下,基于热辅助的多层超声波键合方法可以使各键合界面的温度基本一致,从而实现多层微流控器件的多个界面键合质量一致.本文的研究为聚合物微流控器件的超声波多层键合机理研究提供了有益借鉴.     

微纳米级键合强度分析(英文)

本文主要研究了微米/纳米尺度的键合技术和键合强度,给出并发展了基于MEMS技术的微米/纳米键合分析模型.为提取微米/纳米键合面积的最大剪应力和压应力,设计、制备和测试了一系列单晶硅悬臂梁结构.并使用理论公式和ANSYS有限元模拟对实验结果进行了分析.键合强度可以分为扭转和剪压表征两部分.根据测试值可得,最大抗扭强度为1.9×109μN.μm,最大压应力为68.3 MPa.     

功能陶瓷（玻璃）与金属材料阳极键合的机理研究及应用进展

阐述了功能陶瓷、玻璃等无机非金属材料与金属及半导体材料进行阳极键合的键合机理、在MEMS中的应用及其发展前景；列举了阳极键合在MEMS生产过程中的一些最新应用实例；指出了其在MEMS的生产制造过程中存在的一些问题及今后的研究方向。     

硼硅玻璃与硅阳极键合界面形成机理分析

对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合实验,通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;分析认为电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原因,而界面过渡层的形成是硅/玻璃界面键合实现永久连接的直接原因.     

阳极键合研究现状及影响因素

为了提高键合质量、优化键合材料,促进阳极键合技术在工业生产中的应用,本文以“硅/玻璃”的阳极键合为例,阐述了阳极键合作为新型连接工艺的键合机理及工艺过程,介绍了现阶段阳极键合在国内外工业生产中的应用实例及相关研究,尤其是在微电子封装领域所展现的杰出应用前景,同时结合阳极键合过程中对键合参数、材料处理等要求,给出了影响键合质量的各种因素,以及在键合过程中常出现的问题及其解决办法.本文立足于键合机理及键合工艺过程,结合不同材料特性,重点阐述了阳极键合这一新型连接工艺的国内外研究现状及影响键合的因素,为进一步提高键合质量、优化键合工艺、开发新的键合材料等提供理论依据.     

晶圆直接键合及室温键合技术研究进展

晶圆直接键合技术可以使经过抛光的半导体晶圆,在不使用粘结剂的情况下结合在一起,该技术在微电子制造、微机电系统封装、多功能芯片集成以及其他新兴领域具有广泛的应用。对于一些温度敏感器件或者热膨胀系数差异较大的材料进行键合时,传统的高温键合方法已经不再适用。如何在较低退火温度甚至无需加热的室温条件下,实现牢固的键合是晶圆键合领域的一项挑战。本文以晶圆直接键合为主题,简单介绍了硅熔键合、超高真空键合、表面活化键合和等离子体活化键合的基本原理、技术特点和研究现状。除此之外,以含氟等离子体活化键合方法为例,介绍了近年来在室温键合方面的最新进展,并探讨了晶圆键合技术的未来发展趋势。     

基于正交试验分析的阳极键合强度研究

采用抗拉强度作为键合质量评价的指标,对硅-玻璃阳极键合的键合温度、冷却速度、退火温度和时间等四个参数的三个位级下的键合效果进行了分析。通过采用正交试验分析法,将81组试验减少为9组并进行了试验。采用自制的抗拉强度测试机对强度进行了测试,结果发现,阳极键合后的冷却速度对强度的影响最为显著,冷却速度越低,强度越高。最后对断裂面进行了SEM分析并对试验结果进行了讨论。     

电子束蒸发玻璃薄膜中间层的阳极键合研究

介绍了一种用电子束蒸发Schott 8329玻璃薄膜作为中间层,实现硅-硅以及硅-SOI阳极键合的方法.调整蒸发时的工艺并且450℃退火,沉积了粗糙度9.62 nm、初始应力139 MPa、喷点较少的薄膜,从而获得了＞95%的键合面积.键合电压20 V,温度300℃～500℃下硅-硅的键合强度可达1.47 J/m2,同时分析了键合电流特性.400℃,40V下键合了Si和SIMOX SOI硅片,用TMAH溶液进行基底减薄,获得了厚介质层薄顶层硅结构,这为一些MEMS器件的制作奠定了基础.     

硅片键合强度测试系统研究

对现有的几种硅片键合强度测试方法进行总结。在裂纹传播扩散法测试机理分析的基础上,提出了测试系统需要得到的参数和功能,采用模块化设计思想,对测试系统中的精密定位、显微视觉、红外测试和控制系统等关键技术分别研究,最后将单元技术集成,研制成功测试系统样机,通过对多个键合硅片强度测试对比实验,证明了该系统的有效性。     

应用于聚合物复合弹性体柔性封装的阳极键合

采用预聚体法制备了三种应用于阳极键合柔性封装的聚合物复合弹性体(PEO-PUEs)阴极材料,并在室温下浇注固化。PEO-PUEs复合材料具有良好的耐热性和柔顺性,5%热分解温度T_d,5%高于250℃,玻璃化转变温度T_g低于-40℃,且力学性能良好。当1,4-丁二醇(BDO)含量为50wt%、三羟甲基丙烷(TMP)含量为50wt%、SiO₂含量为1wt%时,PEO-PUEs复合材料在阳极键合温度下(65℃)具有较高的离子导电率,PEOPUEs复合材料的离子导电率最高可达1.50×10^-3 S·cm^-1,符合阳极键合对阴极材料的要求。设计了专用于聚合物复合材料的热引导动态场阳极键合工艺,并成功应用于PEO-PUEs复合材料与Al箔的阳极键合连接,当BDO含量为50wt%、TMP含量为50wt%、SiO₂含量为1wt%时,PEO-PUEs复合材料和Al箔阳极键合的连接性能最好,键合界面拉伸强度达1.26 MPa。通过与传统阳极键合工艺对比,热引导动态场阳极键合具...     

功能陶瓷(玻璃)与金属材料阳极键合的机理研究及应用进展

阐述了功能陶瓷、玻璃等无机非金属材料与金属及半导体材料进行阳极键合的键合机理、在MEMS中的应用及其发展前景;列举了阳极键合在MEMS生产过程中的一些最新应用实例;指出了其在MEMS的生产制造过程中存在的一些问题及今后的研究方向.     

硅玻璃阳极键合绝压压阻式压力传感器中的残余应力

硅玻璃阳极键合技术因键合强度高,工艺简单而成为低成本绝压压力传感器的主要封装技术.但由于常规的硅玻璃阳极键合需要在相对较高的温度下进行且材料之间不可避免的热膨胀系数失配将产生较大的残余应力.实验采用有限元方法对硅玻璃阳极键合进行了系统的力学分析以减小残余应力对器件性能的影响.实验中采用硅玻璃阳极键合技术制备了不同压敏膜厚度和尺寸的传感器并测试其曲率与零点以对残余应力进行分析验证.     

一种避免静电黏附失效的低应力阳极键合技术

基于阳极键合过程中的静电吸合效应,提出了一种可避免静电黏附失效的低应力阳极键合技术.采用湿法腐蚀技术制作了梯形截面的硅梁结构和对应的Pyrex玻璃基底,理论分析了该结构的静电吸合电压并进行了实验验证.采用铝/铬作为玻璃基底的电极层,铬作为中间层,从而阻止阳极键合发生.由于在键合过程中形成的铬氧化物为导体,所以硅与玻璃之间的静电场消失,从而阻止了玻璃中的O2-等负离子向硅移动,避免了静电黏附失效;采用Al作为主要电极层,可以保证电极的电学特性.采用了逐步升压法,首先在200 V低电压条件下进行预键合,使结合面具有一定的连接强度,然后再提升键合电压至400 V进行强化键合,在充分保证键合强度的前提下,静电力作用下的结构变形仅为400 V恒压模式下的1/4,减小了静电力对键合结构产生的影响,有效改善了键合过程中产生的残余应力.     

Pyrex/A1多层静电键合界面力学特征分析

采用公共阳极法实现了多层Pyrex玻璃与铝箔晶片的静电键合,采用MSC.MARC非线性有限元分析软件,对两层和3层Pyrex/Al键合件的界面残余应力及变形等力学特征进行对比分析。由于玻璃/铝/玻璃3层阳极键合试件的对称结构,键合界面附近的残余应力和应变均呈对称分布而有利于减缓变形。试件最大等效应力值均位于靠近连接界面的过渡层,使该部位成为阳极键合的薄弱环节。研究结果对于MEMS器件的精密封装工艺质量控制具有重要的意义。     

镀钯键合铜丝的发展趋势

铜丝表面镀钯是提高抗氧化性进而改善键合性能的有效手段。镀钯键合铜丝具有优异的综合性能,是半导体封装材料连接导线的新型材料。综述了镀钯键合铜丝国内外的发展现状、研究背景、镀钯工艺及金丝、铜丝和镀钯铜丝的比较。     

Al/Cu键合系统中金属间化合物的形成规律及防止方法

Al/Cu键合界面金属间化合物的形成是导致微电子器件失效的重要因素之一,总结了微电子器件生产和使用过程中Al/Cu键合界面金属间化合物的生长规律,分析了Al/Cu键合系统的失效机制。热超声键合过程中,Al焊盘上氧化铝层的破裂使金属间化合物的形成成为可能,键合及器件使用过程中,金属间化合物和柯肯德尔空洞的形成和长大最终导致键合失效。采用在Al焊盘上镀覆Ti过渡层的方法,可有效降低键合系统中Cu原子的扩散速度,抑制金属间化合物的生长,从而提高电子元器件的可靠性。