超声辅助阳极键合工艺机理及试验研究
发布时间：2022-01-02 22:28
阳极键合是MEMS封装中的关键技术之一,因其封装性能高、密封性好、成本低以及可连接异质材料的特点,广泛的应用于微机电系统中的微型陀螺仪、微型电磁场传感器、滤波器、加速度传感器、能量采集器等。但在目前的阳极键合工艺中,因键合温度较高,容易引起材料热膨胀系数不匹配、产生残余应力等问题。针对于这些问题,在分析超声在机械加工中的应用后,创造性的将超声应用到MEMS封装中的阳极键合工艺中来,提出了超声辅助阳极键合工艺方法。通过研究普通阳极键合的机理,深入分析各个试验条件对阳极键合质量的影响,通过试验研究,结合超声能量的传导,探究在复合条件作用下各个参数与阳极键合质量之间的关系,为低温阳极键合提供工艺支撑基础。全文具体研究如下:首先,对传统阳极键合的工艺机理进行了研究,分析了阳极键合中温度对材料电阻率的影响、研究了电场作用下离子迁移的过程,分析了温度和电压对阳极键合的影响,在此基础上,研究了材料的压电效应,通过在压电材料（压电陶瓷）的外表面施加激励信号,从而激发其逆压电效应,将电能转化为机械能。通过对超声振动的粘滞效应致热和摩擦致热两种致热效应的研究,得出了超声振动的摩擦致热可以更好的使摩擦界面的...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MEMS工艺的应用Fig.1.1Applicationofanodicbondingprocess
学位论文 第，能够有效的提升器件的寿命。对于一些微流体中的阀门和微流可靠的真空密封性能。对于一些涉及到信号的采集与传输的器件种可能的机械和环境方面的侵害，保证良好的信号传输与转换。杂化、尺寸微型化、低功耗以及轻薄化的方向发展，封装对器件分重要的作用。微电子封装已经成为制造大规模集成电路的关键
山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论4图1.3 基于激光加热的键合平台系统示意图[18]Fig. 1.3 Systematic schematic diagram of bonding platform based on laser heating[18]西南科技大学的李秀丽[19]等针对微晶玻璃与不锈钢阳极键合失效的问题进行了模拟与实验研究，探究了热传导方式对残余应力分布重要影响，并得出了扩散层的深度与键和时间平方根成正比的结论。南京师范大学的张强等[20]针对材料之间因热膨胀系数失配而产生较大的热应力进行了仿真及试验研究。结果表明，材料在阳极键合中会产生热弯曲，使形状发生改变，从而引起键合后的器件的误差。认为要选择合适的键合温度，以降低对器件封装性能的影响。在进行键合材料的研究上，哈工大的麦成乐等[21]通过设计材料三元体系制备了一种玻璃化转变温度较低的铋硼硅无铅低熔点玻璃。在烧结温度 440℃，保温时间为 30 min时，获得的接头键合强度最高可达 4.5MPa。武汉理工大学的章钊等[22]人采用自制 LAS微晶玻璃与硅片进行阳极键合，研究了玻璃晶体在键合过程中的作用，并利用扫描电镜和衍射分析仪等对键合中间层进行了微观结构的分析。在通电方式的选择上
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝/铜异种金属超声波焊接工艺优化[J]. 马成勇,韩玉民,敖三三,齐宝鑫,张威,罗震. 焊接技术. 2018(05)
[2]压电双晶梁MEMS传感器的稳健设计研究[J]. 李丰,谭晓兰,王通尘. 压电与声光. 2018(01)
[3]超声振动聚合物界面摩擦生热仿真分析[J]. 张庆辉,万晨霞,田海港. 现代塑料加工应用. 2017(06)
[4]微晶玻璃与不锈钢阳极键合残余应力分析[J]. 李丽秀,龚伟,王恩泽,王丽阁. 机械设计与制造. 2017(S1)
[5]介质阻挡放电电压对阳极键合材料表面性能的影响[J]. 方智立,潘明强,李正潮,陈立国. 科学技术与工程. 2017(16)
[6]基于UV光照射在硅片表面活化的阳极键合工艺研究[J]. 李星,陈立国,王阳俊. 科学技术与工程. 2017(02)
[7]Al/Ni异种金属超声波点动焊接工艺及界面组织分析[J]. 崔庆波,李玉龙,胡瑢华,胡小武. 焊接学报. 2016(11)
[8]阳极键合强度对高g加速度传感器输出特性影响[J]. 冯恒振,秦丽,石云波,连树仁,孙亚楠. 微纳电子技术. 2016(11)
[9]金属超声波增材制造技术的发展[J]. 李鹏,焦飞飞,刘郢,刘晓兵,果春焕,姜风春. 航空制造技术. 2016(12)
[10]低温阳极键合工艺研究[J]. 姚明秋,李玉萍,唐彬,苏伟,陈颖慧. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(06)
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]基于感应加热的MEMS封装技术与应用研究[D]. 陈明祥.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]MEMS传感器三维引线键合系统研制[D]. 庄猛.苏州大学 2016
[2]硅/微晶玻璃阳极键合机理的研究[D]. 章钊.武汉理工大学 2010
[3]超声波塑料焊接机理和工艺试验研究[D]. 刘川.大连理工大学 2003
本文编号：3564998
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MEMS工艺的应用Fig.1.1Applicationofanodicbondingprocess
学位论文 第，能够有效的提升器件的寿命。对于一些微流体中的阀门和微流可靠的真空密封性能。对于一些涉及到信号的采集与传输的器件种可能的机械和环境方面的侵害，保证良好的信号传输与转换。杂化、尺寸微型化、低功耗以及轻薄化的方向发展，封装对器件分重要的作用。微电子封装已经成为制造大规模集成电路的关键
山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论4图1.3 基于激光加热的键合平台系统示意图[18]Fig. 1.3 Systematic schematic diagram of bonding platform based on laser heating[18]西南科技大学的李秀丽[19]等针对微晶玻璃与不锈钢阳极键合失效的问题进行了模拟与实验研究，探究了热传导方式对残余应力分布重要影响，并得出了扩散层的深度与键和时间平方根成正比的结论。南京师范大学的张强等[20]针对材料之间因热膨胀系数失配而产生较大的热应力进行了仿真及试验研究。结果表明，材料在阳极键合中会产生热弯曲，使形状发生改变，从而引起键合后的器件的误差。认为要选择合适的键合温度，以降低对器件封装性能的影响。在进行键合材料的研究上，哈工大的麦成乐等[21]通过设计材料三元体系制备了一种玻璃化转变温度较低的铋硼硅无铅低熔点玻璃。在烧结温度 440℃，保温时间为 30 min时，获得的接头键合强度最高可达 4.5MPa。武汉理工大学的章钊等[22]人采用自制 LAS微晶玻璃与硅片进行阳极键合，研究了玻璃晶体在键合过程中的作用，并利用扫描电镜和衍射分析仪等对键合中间层进行了微观结构的分析。在通电方式的选择上
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝/铜异种金属超声波焊接工艺优化[J]. 马成勇,韩玉民,敖三三,齐宝鑫,张威,罗震. 焊接技术. 2018(05)
[2]压电双晶梁MEMS传感器的稳健设计研究[J]. 李丰,谭晓兰,王通尘. 压电与声光. 2018(01)
[3]超声振动聚合物界面摩擦生热仿真分析[J]. 张庆辉,万晨霞,田海港. 现代塑料加工应用. 2017(06)
[4]微晶玻璃与不锈钢阳极键合残余应力分析[J]. 李丽秀,龚伟,王恩泽,王丽阁. 机械设计与制造. 2017(S1)
[5]介质阻挡放电电压对阳极键合材料表面性能的影响[J]. 方智立,潘明强,李正潮,陈立国. 科学技术与工程. 2017(16)
[6]基于UV光照射在硅片表面活化的阳极键合工艺研究[J]. 李星,陈立国,王阳俊. 科学技术与工程. 2017(02)
[7]Al/Ni异种金属超声波点动焊接工艺及界面组织分析[J]. 崔庆波,李玉龙,胡瑢华,胡小武. 焊接学报. 2016(11)
[8]阳极键合强度对高g加速度传感器输出特性影响[J]. 冯恒振,秦丽,石云波,连树仁,孙亚楠. 微纳电子技术. 2016(11)
[9]金属超声波增材制造技术的发展[J]. 李鹏,焦飞飞,刘郢,刘晓兵,果春焕,姜风春. 航空制造技术. 2016(12)
[10]低温阳极键合工艺研究[J]. 姚明秋,李玉萍,唐彬,苏伟,陈颖慧. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(06)
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]基于感应加热的MEMS封装技术与应用研究[D]. 陈明祥.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]MEMS传感器三维引线键合系统研制[D]. 庄猛.苏州大学 2016
[2]硅/微晶玻璃阳极键合机理的研究[D]. 章钊.武汉理工大学 2010
[3]超声波塑料焊接机理和工艺试验研究[D]. 刘川.大连理工大学 2003
本文编号：3564998
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