微流控分析芯片制作中的低温键合技术

微流控分析芯片制作方法的研究是微流控分析的基础。制作性能良好的微流控分析芯片时,基片与盖片的键合技术十分重要。本文针对近年来发展迅速的低温键合技术,对各种方法进行了评价,并对其发展前景进行了展望。     

压力传感器的芯片封装技术

对压力传感器芯片的各种封装技术作了比较和讨论，指出它们的优缺点和适用场合。还对各种封接键合材料的特性作了概括。     

玻璃中介硅圆片键合研究

研究了玻璃中介圆片键合的方法.当采用低转化温度的玻璃粉末为中介玻璃层时,可在410℃实现强度较好的硅圆片键合,而如果将温度提高到430℃,键合强度可以达到4MPa.     

石墨烯压力传感器Au-Si共晶键合的气密性封装

针对石墨烯压力传感器的高气密性封装要求,设计了一种应用于石墨烯压力传感器的Au-Si键合工艺。采用Au-Si键合工艺只需要在传感器的密封基板表面生长一层100 nm的SiO₂,并在生长的SiO₂表面溅射金属密封环,密封环金属采用50 nm/300 nm的Ti/Au。使用倒装焊机在380℃以及16 kN的压力环境下保持20 min完成传感器芯片与基板的键合,实现石墨烯压力传感器的气密性封装。键合完成后对键合指标进行表征测试,平均剪切力可达19.596 MPa,平均泄露率为4.589×10^-4 Pa·cm³/s。通过对键合前后石墨烯传感器芯片电阻检测,电阻输出平均值变化了3.36%,键合前后电阻输出相对稳定。对传感器进行静态压力检测,其灵敏度>0.3 kΩ/MPa,非线性<1%FS。实验结果表明,石墨烯压力传感器采用Au-Si键合工艺进行气密封装不仅工艺简单,且强度高。     

微流控芯片的键合技术

微流控芯片实验室的成品率普遍较低,其中密封技术是微流控芯片制造过程的关键步骤,也是难点之一。玻璃等硬质材料常通过热键合和阳极键合技术实现密封,而节能省时的低温玻璃键合技术更受科研人员的青睐。此外,胶黏剂键合和表面改性键合以其便捷性和实用性的优势成为玻璃和聚合物芯片键合领域重要的部分。常用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲基(PMMA)高聚物材料则依据其不同的适用场合而采用不同的键合方式。介绍和分析了微流控芯片领域常用的玻璃、PDMS和PMMA材质键合方式,为微流控芯片制备方法提供了技术指向,对提高微流控芯片制作的成品率产生积极的影响。     

智能剥离SOI高温压力传感器

采用改进的 RCA清洗工艺提高了硅片的低温键合质量 ,提出了一种积聚式缓慢退火剥离方法用于制备智能剥离 SOI (Silicon On Insulator)材料 ,并用该材料成功地研制了双岛 -梁 -膜结构的 SOI高温压力传感器 .对 SOI压力传感器的测量结果表明 ,当温度增加到 15 0℃左右时 ,输出电压没有明显的变化 ,其工作温度高于一般的体硅压力传感器 (其工作温度一般在 12 0℃以下 ) .测得所制备 SOI压力传感器的灵敏度为 6 3m V/ (MPa· 5 V) ,比用相同版图设计和工艺参数制备的多晶硅压力传感器高约 7倍多     

智能剥离SOI高温压力传感器

采用改进的RCA清洗工艺提高了硅片的低温键合质量,提出了一种积聚式缓慢退火剥离方法用于制备智能剥离SOI(Silicon On Insulator)材料,并用该材料成功地研制了双岛-梁-膜结构的SOI高温压力传感器.对SOI压力传感器的测量结果表明,当温度增加到150℃左右时,输出电压没有明显的变化,其工作温度高于一般的体硅压力传感器(其工作温度一般在120℃以下).测得所制备SOI压力传感器的灵敏度为63mV/(MPa*5V),比用相同版图设计和工艺参数制备的多晶硅压力传感器高约7倍多.     

低温键合技术

低温键合技术避免了杂质的互扩散、导质材料间的热应力以及孔洞和缺陷的产生，它利用了两个十分贴近的清洁表面具有极大的范畴华力吸附作用，实现了不受晶格失配和热失配的限制的异质材料表面的结合，本文讨论了低温键合技术的理论基础和发展趋势。     

基于共晶的MEMS芯片键合技术及其应用

叙述了MEMS封装中共晶键合的基本原理和方法,分析了Au-Si、Au-Sn、In-Sn等共晶键合技术的具体工艺和发展,并对其应用作了介绍.     

MEMS器件封装的低温玻璃浆料键合工艺研究

玻璃浆料是一种常用于MEMS器件封装的密封材料.系统研究了MEMS器件在低温下使用玻璃浆料键合硅和玻璃的过程.与大多数MEMS器件采用的玻璃浆料相比(烧结温度400℃以上),此工艺(烧结温度350℃)在键合完成后所形成的封装结构同样具有较高的剪切强度(封装器件剪切强度大于360 kPa),同时具有较好的气密性(合格率达到93.3%),漏率测试结果符合相关标准.结果表明,在保证MEMS器件封装剪切强度和气密性的同时,降低键合温度条件是可以实现的.     

低温无铅焊料的技术课题与开发方向

低温无铅焊料是实现无铅化应用的关键因素之一,目前国外正在加紧这方面的研究。文章以日本为例,介绍低温无铅焊料的技术课题与开发方向。     

耐高温SOI结构压力敏感芯片的研制

如何制作与生产适宜高温环境下应用的压力传感器,一直备受关注。在SIMOX技术SOI晶圆的基础上,设计了压力敏感芯片结构,并基于MEMS工艺制作了芯片。电桥采用1mA恒流源供电,在300℃下,满量程输出≥180mV,灵敏度为30~40mV/(mA.MPa),非线性≤1‰FS,重复性≤1‰FS。与常温测试结果相比,300℃高温下,敏感芯片的静态性能没有明显差异。     

低温无铅焊料焊接的现状和未来展望

概述了低温无铅焊料安装的现状和可靠性课题以及未来实现低温安装的途径。     

耐高温SOI结构压力敏感芯片的研制

如何制作与生产适宜高温环境下应用的压力传感器，一直备受关注。在SIMOX技术SOI晶圆的基础上，设计了压力敏感芯片结构，并基于MEMS工艺制作了芯片。电桥采用1mA恒流源供电，在300℃下，满量程输出≥180mV，灵敏度为30-40mV/（mA.MPa），非线性≤1‰FS，重复性≤1‰FS。与常温测试结果相比，300℃高温下，敏感芯片的静态性能没有明显差异。     

考虑温度影响的高灵敏度微压力传感器

提出了一种考虑温度影响的基于光子晶体的微压力传感器,传感器由微压力传感和温度传感两部分构成,其中微压力传感部分测量的是所处温度环境下的压力值.两部分传感器均利用波导和腔的耦合实现带阻滤波功能,根据带阻滤波器的模式在所处温度下线性红移,分别计算相应的温度值和该温度下的压力值,并通过热光效应和热膨胀效应计算出温度对器件材料折射率的影响,从而得到真实的微压力.文中对结构参数进行了优化设计,实现了1.33 nm/μN的微压力灵敏度.     

低温共烧玻璃陶瓷基板材料的研究

在多层互连基板中，基板材料的介电常数直接影响器件信号的传输速度。研究了低温共烧多层基板中玻璃陶瓷材料的填充介质、玻璃介质与基板介电常数、烧结温度、收缩率等性能的关系     

倒装芯片热电极键合工艺研究

文章将论述一种无掩模制造细小焊料凸点技术。利用热电极键合工艺将带有凸点的倒装芯片焊到基板上。此项工艺能将间距小至40μm的倒装芯片组装到基板上。文章也论述了间距为40μm、电镀AuSn钎料凸点的倒装芯片组装工艺技术。金属间化合物相的形成对焊点可靠性有重要影响,尤其是对于细小焊点。文中研究了金属间化合物相的形成与增加对可靠性的影响。讨论分析了热循环和湿气等可靠性试验结果。     

低熔点和高熔点型无铅焊膏的开发

概述了低熔点和高熔点型无铅焊膏的开发动向。