玻璃与铝在不同层数结构下的阳极键合界面应力特征分析

采用共阳极接法对不同层数的玻璃与铝实现阳极键合,通过XRD分析结果显示,键合界面过渡层主要是3Al2O3·2SiO2,并运用MARC有限元软件对不同层数的键合结构进行模拟,通过对键合后产生的残余应力进行比较分析,结果表明:由于多层结构的对称性,最大残余应力发生在中心处的过渡层,研究结果为MEMS器件在多层封装结构设计中提供理论依据。     

无机填料对高分子固体电解质与金属铝键合性能的影响

阳极键合技术是一种在MEMS封装技术中常用的一种方法,目前仅可实现玻璃与金属、玻璃与半导体材料的键合;试验采用聚氧乙烯(PEO)为基质,复配少量纳米无机填料,制备出新型的固态复合聚合物电解质作为新的阳极键合材料,通过采用DSC和XRD等分析手段研究PEO与无机填料的相互作用及导电机制,进而探讨聚合物固体电解质作为新型的封装材料在阳极键合应用中的可行性. 结果表明,无机填料的加入有效的抑制了PEO 的结晶,使得键合界面过渡层明显,键合质量良好.     

塑料超声波焊接及其用于聚合物MEMS器件键合的研究进展

为了解决当前聚合物MEMS器件键合技术中存在的问题,将塑料超声波焊接技术引入聚合物微器件键合领域,从而形成了一种新的MEMS键合工艺--超声波键合.目前广泛应用于聚合物加工的塑料超声波焊接技术具有不需要焊剂和外部热源、对焊件破坏轻、焊接时间短、焊接影响区域小等优点,超声波聚合物MEMS器件键合是塑料超声波焊接技术从宏观器件到微观器件的一次应用范围上的拓宽.简述了塑料超声波焊接和MEMS器件超声波键合技术的国内外研究发展现状.采用MEMS加工工艺制作了带有键合接头的PMMA微流控芯片,并利用超声波塑料焊接机实现了高强度密封键合试验.然而,与宏观器件的焊接相比超声波MEMS键合存在着因结构微型化而产生的特殊技术问题,文章对这些问题进行了讨论.     

新型Hg_3In_2Te_6芯片引线的键合机制

Hg3In2Te6(MIT)晶体是一种新型的短波红外光电探测材料,采用热压超声球焊的方法实现MIT红外探测器与外电路的引线连接,探讨MIT复合电极厚度及结构对键合率的影响规律,研究超声功率和键合压力对第一焊点的外观形貌和键合强度的影响机理。结果表明:在化学抛光后的MIT晶片表面蒸镀0.2μm In、1.0μm Au制备In/Au复合电极时,键合率显著提高,达到100%;MIT与In/Au复合电极间存在一定的互扩散,促进了键合过程的形成;超声功率与键合压力对焊点形貌和键合强度影响最大,当超声功率为0.45~0.55 W、键合压力为0.5~0.6 N时,焊球与引线的直径比约为3.5,焊点变形适中,有效键合面积较大,90%以上的断裂发生在引线位置,表明此种工艺参数下形成的键合强度高、可靠性好。     

硅-玻璃-硅阳极键合机理及力学性能

采用两步法阳极键合技术成功实现了硅-玻璃-硅的连接. 两次键合过程中，电流特征有明显差异，第一次键合电流先迅速增大到峰值电流，然后迅速衰减至一较小值. 受先形成Na+离子耗尽层的影响，第二次键合电流从峰值电流衰减的过程中，出现二次增大然后衰减的现象. 利用扫描电镜对键合界面进行观察，结果表明玻璃两侧界面均键合良好，玻璃表面可观察到大量析出物. 利用万能材料试验机对键合强度进行测试，结果表明，界面强度随着键合电压的升高而增大. 断裂主要发生在玻璃基体内部靠近第二次键合界面一侧.     

银丝键合烧球参数对键合质量的影响

经键合试验,测试焊线挑断力和焊球推力,观察焊球和电极界面形貌,研究了烧球电流和时间对银键合丝键合质量的影响。结果表明,随烧球电流增大、时间延长,键合无空气焊球(FAB)直径增大;FAB球颈晶粒尺寸是电流和时间共同作用的结果,晶粒尺寸越大、挑断力越小,18 mA-1.0ms烧球所得挑断力最小;在FAB尺寸相近的前提下随烧球电流减小,焊球推力降低,键合过程中电极易受损导致电极材料挤出率增大;高电流-短时间(23 mA-0.6 ms)烧球有利于银丝获得较好的键合质量。     

Si-glass-Al阳极键合电流特性及其力学性能

采用两步法实现了Si-glass-Al的可靠连接,提出了键合三层晶片的电流-时间模型.键合电流结果表明,两次阳极键合的电流变化规律一致,即先迅速增加至最大值,然后呈指数式下降;发现第二次键合的电流峰值总是大于第一次,结合提出的电流-时间模型,表明键合材料之间因不完全接触而产生的电阻会对电流峰值产生显著影响.利用扫描电镜（SEM）观察Si-glass-Al界面形貌,界面结合良好,在450℃/800 V的条件下,glass-Al及glass-Si界面处Na+耗尽层厚度分别达到了546,820 nm.试样的拉伸强度随着电压的增大而升高,无论是先键合Si还是先键合Al箔,断裂总是发生在第二次键合界面附近或玻璃基体上.     

Al-glass-Al阳极键合界面及力学性能的分析

利用两步法阳极键合技术成功实现了Al-glass-Al的连接,利用扫描电镜（SEM）观察Al-glass界面形貌,利用辉光放电发射光谱仪（GD-OES）分析界面元素（K,Na,O,Al）分布规律,利用原子力显微镜（AFM）分析键合前后玻璃的表面形貌,采用万能材料试验机测试了不同工艺参数下试样的力学性能.结果表明,第二次键合界面电流值明显高于第一次键合界面电流值;Al-glass-Al界面结合良好,玻璃两侧界面无明显差异;Al3+有向Na+耗尽层中扩散的趋势,先形成的耗尽层中Na+浓度明显高于后形成的耗尽层;键合过程中,Na+在玻璃表面析出,玻璃表面Ra升高,玻璃表面质量下降是造成玻璃试样沿第二次键合面Al （2）-glass界面断裂的主要原因.     

基于铜铟微纳米层常温超声辅助瞬态固相键合技术

目的 采用针状形貌铜铟微纳米层和超声能量,在常温下实现键合互连,保证互连的可靠性,从而解决传统回流焊工艺因高温引发的高热应力、信号延迟加剧等问题。方法 将镀有铜铟微纳米层的基板表面作为键合偶,对键合接触区域施加超声能量和一定压力,实现2块铜铟基板的瞬态固相键合。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射(XRD)、焊接强度测试仪等分析键合界面处的显微组织、金属间化合物及剪切强度,并对键合界面进行热处理。结果 在超声作用和较小的压力下,铜铟微锥阵列结构相互插入,形成了稳定的物理阻挡结构。键合界面处的薄铟层在超声能量作用下,其原子快速扩散转变为金属间化合物Cu2In。Cu2In是一种优质相,具有良好的塑性,有利于提高互连强度。当键合界面铟层的厚度为250 nm,键合压力为7 MPa,键合时间为1 s时,获得了相对最佳的键合质量,同时键合界面孔洞消失。热处理实验结果表明,这种固相键合技术无需额外进行热处理,就能获得良好的键合强度。结论 铜铟微纳米针锥的特殊形貌及超声波能量的引入,使键合在室温条件下即可瞬间完成,键合质量良好,可以获得较小的键合尺寸。     

选择性阳极键合技术在光栅陀螺中的应用

阳极键合技术广泛应用在晶圆级MEMS器件制造和封装当中,对于有悬臂梁结构器件容易在键合时发生吸合. 采用选择性阳极键合技术防止陀螺在键合中吸合失效. 推导了陀螺梁与玻璃的静电吸合电压公式并建立吸合电压与硅结构-玻璃间隙关系模型. 采用深硅制作陀螺结构,在玻璃基底溅射Al/Cr制作光栅,最后进行阳极键合. 结果表明,键合界面没有缺陷,铬及其氧化物导电抗吸合性使得硅-玻璃阳极键合未发生静电吸合失效现象,对样品进行抗剪强度测试,得出平均键合强度为33.94 MPa,键合质量良好.