基于电流控制的阳极键合工艺方法及实验研究

发布时间：2017-09-26 10:37

  本文关键词：基于电流控制的阳极键合工艺方法及实验研究

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【摘要】：阳极键合技术是支撑微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,简称MEMS)产业的关键技术之一,目前被广泛用于微压力传感器、微机械陀螺仪、微加速度计、微流泵等器件的封装。在阳极键合过程中,器件内部常常伴随着复杂的物理化学变化,电场和热场的分布差异会对器件的最终性能产生很大的影响。随着MEMS向着结构复杂化、尺寸微型化的方向发展,这种影响显得越来越突出。如何有效地控制阳极键合过程中的不良影响,提高器件性能,成了一个亟待解决的问题。键合电流作为阳极键合过程中离子迁移的宏观表现,反映了阳极键合的微观进程,对整个键合过程起着不可忽略的影响。因此,本文从控制键合电流的角度出发,通过分析键合电流的形成,研究键合电流的作用机理,建立工艺参数回归模型,寻求提高键合质量的工艺方法。本文首先对键合电流的形成机理进行理论分析,建立了键合电流的电学模型;通过对键合电流电学模型的分析,获得了电学参数对键合电流动态性能的影响规律。在此基础上进一步分析了键合参数对键合电流的影响,并通过实验进行了验证,为后续键合电流的选择和控制提供了基础。然后从理论上分析了键合电流对键合过程的作用机理;通过工艺实验,分别从键合电流峰值、衰减速度以及维持时间三个角度,分析了键合电流对键合强度的影响规律。最后,选择温度、电流峰值、衰减速度以及维持时间作为实验因素,键合强度为实验指标,开展正交实验;通过支持向量回归机分析正交实验数据,获得了基于电流控制的阳极键合工艺参数模型,并通过单因素实验分析了工艺参数模型的预测误差。
【关键词】：阳极键合 键合电流 键合强度 正交实验设计 支持向量机
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH-39
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 阳极键合技术的研究现状10-18
• 1.2.1 阳极键合的理论研究现状10-12
• 1.2.2 阳极键合的工艺研究现状12-16
• 1.2.3 阳极键合的应用研究现状16-18
• 1.2.4 目前存在的问题18
• 1.3 课题来源及研究内容18-20
• 第二章 键合电流的形成分析及模型建立20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 键合电流的形成机理20-23
• 2.2.1 阳极键合的基本过程20-21
• 2.2.2 键合电流的形成分析21-23
• 2.3 键合电流电学模型的建立与分析23-29
• 2.3.1 等效电学模型的建立23-25
• 2.3.2 电学参数对键合电流动态性能的影响分析25-27
• 2.3.3 键合参数对电学参数的影响分析27-29
• 2.4 键合参数对键合电流影响的实验分析29-30
• 2.4.1 温度对键合电流的影响规律29-30
• 2.4.2 电极对键合电流的影响规律30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 键合电流对键合过程作用机理的分析31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 键合电流对界面间隙形变的影响分析31-37
• 3.2.1 界面间隙形变模型的建立31-32
• 3.2.2 界面间隙最大形变量的分析32-33
• 3.2.3 界面间隙静电压强P的分析33-35
• 3.2.4 键合电流对界面间隙形变的作用分析35-37
• 3.3 键合电流对界面反应的影响分析37-41
• 3.3.1 界面离子扩散分析38-39
• 3.3.2 键合电流对界面离子扩散的影响39-41
• 3.4 键合电流对玻璃强度的影响分析41-42
• 3.4.1 键合电流对玻璃基体的影响41-42
• 3.4.2 键合电流对玻璃-阴极界面的影响42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 键合电流对键合强度影响的实验研究43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 实验设计43-47
• 4.2.1 阳极键合实验平台43-44
• 4.2.2 实验材料44-45
• 4.2.3 实验流程45-46
• 4.2.4 强度测试46-47
• 4.3 电流峰值对键合强度的影响47-50
• 4.3.1 实验方案47
• 4.3.2 实验结果与分析47-50
• 4.4 电流衰减速度对键合强度的影响50-52
• 4.4.1 实验方案50
• 4.4.2 实验结果与分析50-52
• 4.5 电流维持时间对键合强度的影响52-54
• 4.5.1 实验方案52-53
• 4.5.2 实验结果与分析53-54
• 4.6 电流对玻璃强度的影响54-55
• 4.6.1 实验方案54
• 4.6.2 实验结果与分析54-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第五章 基于电流控制的阳极键合工艺模型建立及分析56-65
• 5.1 引言56
• 5.2 正交实验设计56-59
• 5.2.1 正交实验的原理56-57
• 5.2.2 实验方案57
• 5.2.3 实验结果57-59
• 5.3 回归模型的建立59-62
• 5.3.1 支持向量机回归的基本原理59-60
• 5.3.2 回归参数的选择原则60-61
• 5.3.3 回归参数的确定61-62
• 5.4 回归模型的校验及实验分析62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间科研成果71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 秦会峰;杨立强;孟庆森;;硼硅玻璃与硅阳极键合机理及其界面微观结构分析[J];兵器材料科学与工程;2009年01期

2 王多笑,邬玉亭,褚家如;低温阳极键合技术研究[J];传感器技术;2005年09期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董辉;基于支持向量机的岩土非线性变形行为预测研究[D];中南大学;2007年

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本文编号：923031