基于真空電阻焊的MEMS器件級(jí)封裝研究.pdf

1、各種射頻、慣性、機(jī)械諧振器等MEMS器件通常在高真空環(huán)境下才能保證優(yōu)良的性能和較高的品質(zhì)因數(shù),因而需要進(jìn)行真空封裝。本文提出采用真空電阻熔焊來實(shí)現(xiàn)MEMS器件真空封裝的新方法。通過理論、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)等方法系統(tǒng)地研究了MEMS器件真空電阻封裝過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題,制定MEMS器件的真空電阻熔焊封裝的工藝標(biāo)準(zhǔn)。其主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下:
　　通過大量封裝試驗(yàn)和對(duì)真空封裝技術(shù)分析的基礎(chǔ)上,摸索出真空電阻熔焊影響真空的關(guān)鍵因素。根據(jù)真空

2、環(huán)境進(jìn)行焊接的新特點(diǎn),研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的真空電阻熔焊設(shè)備;該設(shè)備將手套箱體、真空烘箱、抽真空系統(tǒng)、焊接機(jī)構(gòu)融為一體,實(shí)現(xiàn)了電阻熔焊技術(shù)與真空封裝工藝的有機(jī)結(jié)合,保證了真空封裝的質(zhì)量。
　　真空封裝過程中需監(jiān)測(cè)MEMS器件的真空度。本文采用石英晶振的諧振電阻隨環(huán)境真空度變化而變化的原理實(shí)現(xiàn)了MEMS器件小體積內(nèi)的真空度測(cè)量,并深入研究了各種影響真空度測(cè)量的因素。
　　對(duì)真空電阻凸焊過程進(jìn)行熱-電-結(jié)構(gòu)三場耦合有限元模擬。

3、對(duì)電阻凸焊預(yù)壓階段的接觸過程進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了其中凸焊筋位移場、應(yīng)力場、溫度場、電流場的分布規(guī)律。
　　為實(shí)現(xiàn)真空度在10Pa以下的MEMS器件真空封裝,創(chuàng)造性地提出了帶緩沖腔的真空殼體來保證真空腔體泄漏率,設(shè)計(jì)出了MEMS器件真空封裝專用外殼。為提高真空封裝的成品率,分析了金屬鍍層對(duì)封裝質(zhì)量的影響,進(jìn)行了真空封裝外殼焊接后的焊接強(qiáng)度、真空度保持實(shí)驗(yàn),保證了真空封裝工藝的可靠性。提出了一套基于真空電阻熔焊的MEMS器件真空封裝工