LAZS微晶玻璃/不锈钢阳极键合机理及热应力研究
发布时间：2021-09-30 17:29
阳极键合作为微机电系统（microelectromechanical systems,简称MEMS）封装技术中最为重要的技术之一,因具有工艺简单,封装效率高,封装质量好等优点而被广泛应用。随着微型系统和大规模的集成电路的应用领域越来越广,应用环境越来越具有挑战性,因此对器件本身性能与结构适用性要求越来严格。在微机电系统封装过程中一些传统材料因为其性能的不足难以满足当前MEMS的发展需求,与此同时在封装质量方面常常因材料热膨胀系数之间的差异性造成热失效而降低器件寿命与可靠性。针对这种现象,本研究立足选用具有机械强度大,硬度高,化学性能稳定,热稳定性好,热膨胀系数可在很大范围内调整的微晶玻璃材料代替传统玻璃、硅、硼硅酸盐玻璃等与综合性能较好的不锈钢材料进行阳极键合,研究其键合机理及通过有限元软件优化残余应力分布,为解决热失效问题提供理论依据和技术支撑。针对微晶玻璃与不锈钢键合热失效问题,本文采用MSC.Marc有限元分析软件,对键合冷却过程中温度作用产生的残余应力分布进行分析。将微晶玻璃与不锈钢键合厚度比值按1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6变化,结果表明当微晶玻璃与不锈钢厚度...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 微机电封装技术
1.2.2 阳极键合热应力研究现状
1.2.3 微晶玻璃与不锈钢阳极键合研究进展
1.3 研究目的及内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
2 LAZS/不锈钢阳极键合热应力模拟分析
2.1 有限元热结构耦合分析理论
2.1.1 数学描述热传导问题
2.1.2 有限元描述热应力热应变分析
2.2 三维有限元模型的建立
2.3 冷却过程中残余应力分析与讨论
2.3.1 不同厚度比对应力分布的影响
2.3.2 不同面积比对应力分布的影响
2.4 小结
3 LAZS微晶玻璃的制备及不锈钢的表面处理
3.1 LAZS微晶玻璃主要原料及实验仪器
3.1.1 微晶玻璃制备原料
3.1.2 实验用主要仪器
3.2 技术路线
3.3 微晶玻璃的制备及性能测试
3.3.1 微晶玻璃的制备
3.3.2 相关性能测试及分析
3.4 LAZS微晶玻璃与不锈钢表面处理
3.4.1 430#不锈钢的表面处理溅射硅薄膜
3.4.2 基片的清洗与表面粗糙度影响分析
3.5 本章小结
4 LAZS/430#不锈钢阳极键合机理研究
4.1 阳极键合实验
4.1.1 阳极键合实验方法
4.2 键合界面产物及机理分析
4.2.1 键和界面微观组织形貌分析
4.2.2 键合界面的离子迁移分析
4.2.3 界面扩散动力学关系
4.3 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射W/DLC/W-S-C复合膜的制备及其性能（英文）[J]. 代明江,韦春贝,周克崧,朱敏,侯惠君,林松盛,佟鑫. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(09)
[2]玻璃/铝多层结构间阳极键合机理及界面微观分析[J]. 秦会峰,孟庆森,胡利芳. 兵器材料科学与工程. 2014(06)
[3]玻璃/铝七层静电键合接头残余应力应变数值模拟[J]. 李娟,刘翠荣,陈慧琴,阴旭,高珊,吴志生. 焊接技术. 2013(09)
[4]带有Si3N4薄膜的玻璃-硅-玻璃三层结构的阳极键合[J]. 林智鑫,王盛贵,刘琦,曾毅波,郭航. 传感器与微系统. 2013(08)
[5]玻璃/铝/玻璃三层结构阳极键合机理分析[J]. 秦会峰,孟庆森. 兵器材料科学与工程. 2012(01)
[6]铝与玻璃的阳极键合[J]. 刘子建,孟祥峰. 有色金属加工. 2011(04)
[7]Si-玻璃阳极键合失效机理研究[J]. 毋正伟,陈德勇,夏善红. 微纳电子技术. 2010(10)
[8]DC磁控溅射制备的TiNx薄膜组分及性能分析[J]. 李海翼,赖珍荃,朱秀榕,胡敏. 红外与毫米波学报. 2010(04)
[9]溅射工艺参数对硅薄膜微结构影响的Raman分析[J]. 田桂,朱嘉琦,韩杰才,姜春竹,贾泽纯. 光谱学与光谱分析. 2010(07)
[10]封接用Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2玻璃析晶和热膨胀行为研究[J]. 艾传才,刘树江. 玻璃与搪瓷. 2009(05)
博士论文
[1]微机电系统低温阳极键合用微晶玻璃的研究[D]. 李宏.武汉理工大学 2008
[2]MEMS封装中的残余应力演化及其相关可靠性研究[D]. 孙志国.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2002
硕士论文
[1]SUS430铁素体不锈钢激光焊接热应力场数值模拟研究[D]. 蒋秀晔.天津大学 2012
[2]五层玻璃与铝静电键合机理及应力数值模拟[D]. 贾托胜.太原科技大学 2011
[3]硅/微晶玻璃阳极键合机理的研究[D]. 章钊.武汉理工大学 2010
[4]整体晶化法制备微晶玻璃陶瓷复合板材的研究[D]. 成惠峰.中国建筑材料科学研究总院 2009
[5]多层硅硅直接键合实验研究[D]. 阮传植.华中科技大学 2009
[6]LAS系统微晶玻璃的制备及阳极键合性能与工艺参数关系的研究[D]. 杜芸.武汉理工大学 2008
本文编号：3416340
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 微机电封装技术
1.2.2 阳极键合热应力研究现状
1.2.3 微晶玻璃与不锈钢阳极键合研究进展
1.3 研究目的及内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
2 LAZS/不锈钢阳极键合热应力模拟分析
2.1 有限元热结构耦合分析理论
2.1.1 数学描述热传导问题
2.1.2 有限元描述热应力热应变分析
2.2 三维有限元模型的建立
2.3 冷却过程中残余应力分析与讨论
2.3.1 不同厚度比对应力分布的影响
2.3.2 不同面积比对应力分布的影响
2.4 小结
3 LAZS微晶玻璃的制备及不锈钢的表面处理
3.1 LAZS微晶玻璃主要原料及实验仪器
3.1.1 微晶玻璃制备原料
3.1.2 实验用主要仪器
3.2 技术路线
3.3 微晶玻璃的制备及性能测试
3.3.1 微晶玻璃的制备
3.3.2 相关性能测试及分析
3.4 LAZS微晶玻璃与不锈钢表面处理
3.4.1 430#不锈钢的表面处理溅射硅薄膜
3.4.2 基片的清洗与表面粗糙度影响分析
3.5 本章小结
4 LAZS/430#不锈钢阳极键合机理研究
4.1 阳极键合实验
4.1.1 阳极键合实验方法
4.2 键合界面产物及机理分析
4.2.1 键和界面微观组织形貌分析
4.2.2 键合界面的离子迁移分析
4.2.3 界面扩散动力学关系
4.3 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁控溅射W/DLC/W-S-C复合膜的制备及其性能（英文）[J]. 代明江,韦春贝,周克崧,朱敏,侯惠君,林松盛,佟鑫. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(09)
[2]玻璃/铝多层结构间阳极键合机理及界面微观分析[J]. 秦会峰,孟庆森,胡利芳. 兵器材料科学与工程. 2014(06)
[3]玻璃/铝七层静电键合接头残余应力应变数值模拟[J]. 李娟,刘翠荣,陈慧琴,阴旭,高珊,吴志生. 焊接技术. 2013(09)
[4]带有Si3N4薄膜的玻璃-硅-玻璃三层结构的阳极键合[J]. 林智鑫,王盛贵,刘琦,曾毅波,郭航. 传感器与微系统. 2013(08)
[5]玻璃/铝/玻璃三层结构阳极键合机理分析[J]. 秦会峰,孟庆森. 兵器材料科学与工程. 2012(01)
[6]铝与玻璃的阳极键合[J]. 刘子建,孟祥峰. 有色金属加工. 2011(04)
[7]Si-玻璃阳极键合失效机理研究[J]. 毋正伟,陈德勇,夏善红. 微纳电子技术. 2010(10)
[8]DC磁控溅射制备的TiNx薄膜组分及性能分析[J]. 李海翼,赖珍荃,朱秀榕,胡敏. 红外与毫米波学报. 2010(04)
[9]溅射工艺参数对硅薄膜微结构影响的Raman分析[J]. 田桂,朱嘉琦,韩杰才,姜春竹,贾泽纯. 光谱学与光谱分析. 2010(07)
[10]封接用Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2玻璃析晶和热膨胀行为研究[J]. 艾传才,刘树江. 玻璃与搪瓷. 2009(05)
博士论文
[1]微机电系统低温阳极键合用微晶玻璃的研究[D]. 李宏.武汉理工大学 2008
[2]MEMS封装中的残余应力演化及其相关可靠性研究[D]. 孙志国.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2002
硕士论文
[1]SUS430铁素体不锈钢激光焊接热应力场数值模拟研究[D]. 蒋秀晔.天津大学 2012
[2]五层玻璃与铝静电键合机理及应力数值模拟[D]. 贾托胜.太原科技大学 2011
[3]硅/微晶玻璃阳极键合机理的研究[D]. 章钊.武汉理工大学 2010
[4]整体晶化法制备微晶玻璃陶瓷复合板材的研究[D]. 成惠峰.中国建筑材料科学研究总院 2009
[5]多层硅硅直接键合实验研究[D]. 阮传植.华中科技大学 2009
[6]LAS系统微晶玻璃的制备及阳极键合性能与工艺参数关系的研究[D]. 杜芸.武汉理工大学 2008
本文编号：3416340
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