低溫玻璃漿料在MEMS氣密封裝中的應(yīng)用研究.pdf

1、MEMS器件通常包含一些可動部分，這些可動部件很脆弱，極易受到劃片和裝配過程中的灰塵、氣流、水汽、機(jī)械等因素的影響，從而造成器件毀壞或整體性能的下降，因而需要進(jìn)行氣密封裝。本論文的目的是在保證封裝氣密性的前提下實現(xiàn)圓片級的封裝。 實驗選用Ferro公司的11-036低溫玻璃漿料作為封接材料對MEMS器件進(jìn)行氣密封裝。以硅片或玻璃片為基板，通過玻璃漿料的分配與燒結(jié)，將基板與芯片圓片進(jìn)行鍵合，形成密封腔。隨后通過對封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行剪切強(qiáng)

2、度測試，以及X-ray和掃描電鏡對鍵合區(qū)域形貌的分析，得出了最佳工藝曲線(包括鍵合溫度、時間、氣氛、壓力等)。結(jié)果表明，采用預(yù)燒結(jié)溫度400℃，燒結(jié)溫度450℃的工藝條件，鍵合區(qū)域顆粒均勻，鍵合強(qiáng)度較大。預(yù)燒結(jié)在空氣中進(jìn)行，有利于有機(jī)溶劑的揮發(fā)與燃盡。燒結(jié)過程是玻璃漿料的再結(jié)晶過程，氣氛對鍵合強(qiáng)度影響不大。壓力對鍵合質(zhì)量的影響較小，施加較小的壓力即能得到較大的剪切強(qiáng)度。壓力的大小直接影響到封裝的外觀質(zhì)量。在最優(yōu)化的條件下，鍵合結(jié)構(gòu)達(dá)到相

3、關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如MIL-STD-833E)的要求。 對完成的封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣密性檢測。在圓片級封裝鍵合完成后將圓片劃成單個封裝單元依次進(jìn)行氦氣精檢和氟油粗檢。實驗表明，在選取的樣品中，85％檢測漏率符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如MIL-STD-833E)。 真空封裝是氣密封裝的應(yīng)用之一。選用帶有自檢功能的測壁壓阻敏感加速度傳感器，由于空氣阻尼變化的影響，該器件在真空中諧振時的品質(zhì)因數(shù)Q值相對于大氣中有著數(shù)量級的變化。實驗通過對Q值的測量來判定