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谐振式MEMS压力传感器的制作及圆片级真空封装 被引量：26
1
作者 陈德勇 曹明威 +2 位作者 王军波 焦海龙 张健 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1235-1242,共8页
为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底... 为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底层上制作H型谐振梁与压力敏感膜;然后,通过氢氟酸缓冲液腐蚀SOI晶圆的二氧化硅层释放可动结构。最后,利用精密机械加工技术在Pyrex玻璃圆片上制作空腔和电连接通孔,通过硅-玻璃阳极键合实现谐振梁的圆片级真空封装和电连接,成功地将谐振器封装在真空参考腔中。对传感器的性能测试表明:该真空封装方案简单有效,封装气密性良好;传感器在10kPa^110kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542。 展开更多
关键词 微电子机械系统 谐振式压力传感器 绝缘体上硅(SOI) 阳极键合 真空封装
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硅片键合技术的研究进展 被引量：16
2
作者 李和太 李晔辰 《传感器世界》 2002年第9期6-10,共5页
硅片键合技术是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料紧密地结合起来的方法。硅片键合往往与表面硅加工和体硅加工相结合,用在MEMS的加工工艺中。常见的硅片键合技术包括金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接... 硅片键合技术是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料紧密地结合起来的方法。硅片键合往往与表面硅加工和体硅加工相结合,用在MEMS的加工工艺中。常见的硅片键合技术包括金硅共熔键合、硅/玻璃静电键合、硅/硅直接键合以及玻璃焊料烧结等。文中将讨论这些键合技术的原理、工艺及优缺点。 展开更多
关键词 硅片键合 MEMS 金硅共熔 阳极键合 硅硅直接键合 烧结
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阳极氧化在铝合金表面粘接技术中的应用综述 被引量：18
3
作者 黄燕滨 仲流石 +1 位作者 宋高伟 李晓明 《装备环境工程》 CAS 2012年第3期71-74,共4页
铝及其合金以优良的特性而被广泛地应用于建筑、交通、机械制造等领域,作为结构材料需要进行粘接的场合也越来越多。铝合金构件在粘接前需进行表面预处理以提高其表面的粘接性能。介绍了阳极氧化在改善铝合金表面粘接性能方面的应用,并... 铝及其合金以优良的特性而被广泛地应用于建筑、交通、机械制造等领域,作为结构材料需要进行粘接的场合也越来越多。铝合金构件在粘接前需进行表面预处理以提高其表面的粘接性能。介绍了阳极氧化在改善铝合金表面粘接性能方面的应用,并对其特点、成膜机理、膜层结构及粘接性能等进行了综述。 展开更多
关键词 阳极氧化 铝合金 表面粘接
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用于MEMS器件的键合工艺研究进展 被引量：12
4
作者 张东梅 叶枝灿 +1 位作者 丁桂甫 汪红 《电子工艺技术》 2005年第6期315-318,共4页
随着MEMS器件的广泛研究和快速进步,非硅基材料被广泛用于MEMS器件中。键合技术成为MEMS器件制作、组装和封装的关键性技术之一,它不仅可以降低工艺的复杂性,而且使许多新技术和新应用在MEMS器件中得以实现。目前主要的键合技术包括直... 随着MEMS器件的广泛研究和快速进步,非硅基材料被广泛用于MEMS器件中。键合技术成为MEMS器件制作、组装和封装的关键性技术之一,它不仅可以降低工艺的复杂性,而且使许多新技术和新应用在MEMS器件中得以实现。目前主要的键合技术包括直接键合、阳极键合、粘结剂键合和共晶键合。 展开更多
关键词 直接键合 阳极键合 粘结剂键合 共晶键合
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采用线阴极的快速阳极键合方法 被引量：8
5
作者 吴登峰 邬玉亭 +1 位作者 褚家如 张淑珍 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第5期17-19,共3页
在平板阴极和点阴极方式做阳极键合时,时间-电流特性、键合速度、结合界面质量等都有所不同。通过建立力学和电学模型,分析了不同阴极形状对阳极键合的时间、强度以及结合界面特性的影响。根据模型分析,采取了线阴极工作方式做阳极键合... 在平板阴极和点阴极方式做阳极键合时,时间-电流特性、键合速度、结合界面质量等都有所不同。通过建立力学和电学模型,分析了不同阴极形状对阳极键合的时间、强度以及结合界面特性的影响。根据模型分析,采取了线阴极工作方式做阳极键合,样品的键合区扩散时间只需要84s。结合界面无空洞,键合强度为16.7MPa。 展开更多
关键词 阳极键合 时间-电流特性 键合速度 界面质量 线阴极 电学模型 力学模型
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芯片级原子器件MEMS碱金属蒸气腔室制作 被引量：11
6
作者 尤政 马波 +2 位作者 阮勇 陈硕 张高飞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1440-1446,共7页
提出了基于两步低温阳极键合工艺的碱金属蒸气腔室制作方法,用于实现原子钟、原子磁力计及原子陀螺仪等器件的芯片级集成。由微机电系统(MEMS)体硅工艺制备了腔室结构。首先采用标准工艺将刻蚀有腔室的硅圆片与Py-rex玻璃阳极键合成预... 提出了基于两步低温阳极键合工艺的碱金属蒸气腔室制作方法,用于实现原子钟、原子磁力计及原子陀螺仪等器件的芯片级集成。由微机电系统(MEMS)体硅工艺制备了腔室结构。首先采用标准工艺将刻蚀有腔室的硅圆片与Py-rex玻璃阳极键合成预成型腔室,然后引入氮缓冲气体和由惰性石蜡包覆的微量碱金属铷或铯。通过两步阳极键合来密封腔室,键合温度低于石蜡燃点198℃。第一步键合预封装腔室,键合电压小于缓冲气体的击穿电压。第二步键合在大气氛围中进行,电压增至1 200V来增强封装质量。通过高功率激光器局部加热释放碱金属,同时在腔壁上形成均匀的石蜡镀层以延长极化原子寿命。本文实现了160℃的低温阳极键合封装,键合率达到95%以上。封装的碱金属铷释放后仍具有金属光泽,实现的最小双腔室体积为6.5mm×4.5mm×2mm。铷的吸收光谱表明铷有效地封装在腔室中,证明两步低温阳极键合工艺制作碱金属蒸气腔室是可行的。 展开更多
关键词 微机电系统 阳极键合 原子蒸气腔室 碱金属封装 芯片级原子器件
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基于SOI技术高温压力传感器的研制 被引量：11
7
作者 陈勇 郭方方 +3 位作者 白晓弘 卫亚明 程小莉 赵玉龙 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第6期4-6,共3页
针对油气田等领域高温高压环境要求,介绍了一种高温压力传感器芯片的设计及研制,设计的高温压力传感器芯片解决了传统压阻式传感器在高温高压环境下的热稳定性问题。通过静电键合封装技术将耐高温SOI压阻芯片与玻璃片在真空环境下封装... 针对油气田等领域高温高压环境要求,介绍了一种高温压力传感器芯片的设计及研制,设计的高温压力传感器芯片解决了传统压阻式传感器在高温高压环境下的热稳定性问题。通过静电键合封装技术将耐高温SOI压阻芯片与玻璃片在真空环境下封装结合为一体,作为全硅结构的压力传感器的弹性敏感单元,解决高温环境下测量大量程压力的难题。同时,采用高温充硅油技术,用波纹片和高温硅油将被测量介质隔离开来,提高了传感器的适应能力。 展开更多
关键词 高温压力传感器 硅隔离 静电键合 波纹膜片 封装
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阳极键合工艺进展及其在微传感器中的应用 被引量：5
8
作者 吴登峰 邬玉亭 褚家如 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第11期4-7,共4页
分析了阳极键合技术的原理和当前阳极键合技术的研究进展 ,综述了微传感器对阳极键合的新需求 ,展望了阳极键合技术在传感器领域的应用前景。
关键词 阳极键合 微传感器 应用 硅片 原理
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低温阳极键合技术研究 被引量：7
9
作者 王多笑 邬玉亭 褚家如 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第9期37-39,共3页
通过键合温度220～250℃、键合电压400～600V的硅玻璃低温阳极键合实验,分析了温度和电场分别对键合强度和键合效率的影响,并讨论了键合机理.
关键词 低温 阳极键合 键合机理.
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Pyrex玻璃与Kovar合金阳极键合界面微观结构及其形成机制 被引量：8
10
作者 刘翠荣 孟庆森 +1 位作者 胡立方 胡敏英 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期73-76,共4页
在温度300～500℃、电压400～650V、时间10～20min的阳极键合工艺条件下,Pyrex玻璃与Kovar合金可实现快速连接;采用高分辨扫描电镜、超轻元素能谱仪、透射电镜及X射线衍射仪分析了接合区微观组织、微区化学成分、界面微区相结构等。结... 在温度300～500℃、电压400～650V、时间10～20min的阳极键合工艺条件下,Pyrex玻璃与Kovar合金可实现快速连接;采用高分辨扫描电镜、超轻元素能谱仪、透射电镜及X射线衍射仪分析了接合区微观组织、微区化学成分、界面微区相结构等。结果表明,Pyrex玻璃与Kovar合金的结合过程分为三个阶段,即界面极化及静电吸附阶段,离子迁移及阳极氧化阶段,氧化物固相扩散结合及过渡区形成阶段;界面静电力及离子扩散迁移为界面结合的物理化学反应提供了必要条件;Pyrex玻璃与Kovar合金连接区由玻璃—过渡区—金属构成,过渡区的主要结构是尖晶石氧化物,其化学成分及致密度对接头强度具有较大影响。 展开更多
关键词 玻璃 可伐合金 阳极键合 连接界面 微观结构
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微米尺度下键合强度的评价方法和测试结构 被引量：5
11
作者 阮勇 贺学锋 +1 位作者 张大成 王阳元 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2005年第8期110-113,共4页
在MEMS器件的设计与加工过程中,键合技术是体硅工艺的一项关键技术。由于MEMS器件的特点,其键合的面积通常是在微米到毫米量级内,传统测试键合强度的方法不再适用,该尺度下键合强度的测试与评价成为MEMS工艺测试的难点之一。文章提出了... 在MEMS器件的设计与加工过程中,键合技术是体硅工艺的一项关键技术。由于MEMS器件的特点,其键合的面积通常是在微米到毫米量级内,传统测试键合强度的方法不再适用,该尺度下键合强度的测试与评价成为MEMS工艺测试的难点之一。文章提出了一种新型的测试结构,对面积为微米量级下键合的最大抗扭强度进行了测试。实验设计一系列的单晶硅悬臂梁结构测试键合面积在微米量级时的最大剪切力,键合面为常用的正方形,其边长从6μm到120μm,计算得出的剪力与采用实体单元有限元分析结果计算出的作用力相对误差为4.9%,这一误差在工程中是可以接受的。实验得出最大剪切扭矩和相应的键合面积的曲线。MEMS器件的设计人员可以根据结论曲线,针对所需的抗扭强度设计相应的键合面积。 展开更多
关键词 MEMS 阳极键合 键合强度 剪切力 硅深刻蚀 感应耦合等离子体 抗扭强度
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阳极键合研究现状及影响因素 被引量：7
12
作者 杜超 刘翠荣 +1 位作者 阴旭 赵浩成 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期82-88,共7页
为了提高键合质量、优化键合材料,促进阳极键合技术在工业生产中的应用,本文以"硅/玻璃"的阳极键合为例,阐述了阳极键合作为新型连接工艺的键合机理及工艺过程,介绍了现阶段阳极键合在国内外工业生产中的应用实例及相关研究,... 为了提高键合质量、优化键合材料,促进阳极键合技术在工业生产中的应用,本文以"硅/玻璃"的阳极键合为例,阐述了阳极键合作为新型连接工艺的键合机理及工艺过程,介绍了现阶段阳极键合在国内外工业生产中的应用实例及相关研究,尤其是在微电子封装领域所展现的杰出应用前景,同时结合阳极键合过程中对键合参数、材料处理等要求,给出了影响键合质量的各种因素,以及在键合过程中常出现的问题及其解决办法.本文立足于键合机理及键合工艺过程,结合不同材料特性,重点阐述了阳极键合这一新型连接工艺的国内外研究现状及影响键合的因素,为进一步提高键合质量、优化键合工艺、开发新的键合材料等提供理论依据. 展开更多
关键词 阳极键合 键合工艺 键合应用 研究现状 影响因素
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硼硅玻璃与硅阳极键合机理分析 被引量：5
13
作者 宋永刚 秦会峰 +2 位作者 胡利方 鲁晓莹 孟庆森 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期5-7,共3页
硼硅玻璃与硅进行阳极键合试验,通过扫描电镜及能谱分析对键合界面的微观结构进行分析,结果表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;在电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的... 硼硅玻璃与硅进行阳极键合试验,通过扫描电镜及能谱分析对键合界面的微观结构进行分析,结果表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;在电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原因,界面过渡层的形成是玻璃/硅界面键合实现连接的基本条件。 展开更多
关键词 阳极键合 硼硅玻璃 硅 过渡区
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平行板电极间玻璃中的电场分布 被引量：6
14
作者 周青春 陈铮 董师润 《华东船舶工业学院学报》 EI 2001年第5期82-86,共5页
讨论金属与玻璃阳极连接过程中由于碱金属离子迁移所引起的电场在玻璃内的分布。结果表明靠近金属阳极一侧玻璃中电场强度高达 10 8V/m量级。
关键词 阳极连接 玻璃 电场分布 金属 电势
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硼硅玻璃与硅阳极键合界面形成机理分析 被引量：6
15
作者 秦会峰 孟庆森 +2 位作者 宋永刚 胡利方 张惠轩 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1369-1371,共3页
对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合实验,通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;分析认为电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原... 对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合实验,通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;分析认为电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原因,而界面过渡层的形成是硅/玻璃界面键合实现永久连接的直接原因。 展开更多
关键词 阳极键合 硼硅玻璃 硅 过渡区
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硅玻璃阳极键合绝压压阻式压力传感器中的残余应力 被引量：6
16
作者 许东华 张兆华 +2 位作者 林惠旺 刘理天 任天令 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期452-456,共5页
硅玻璃阳极键合技术因键合强度高,工艺简单而成为低成本绝压压力传感器的主要封装技术。但由于常规的硅玻璃阳极键合需要在相对较高的温度下进行且材料之间不可避免的热膨胀系数失配将产生较大的残余应力。实验采用有限元方法对硅玻璃... 硅玻璃阳极键合技术因键合强度高,工艺简单而成为低成本绝压压力传感器的主要封装技术。但由于常规的硅玻璃阳极键合需要在相对较高的温度下进行且材料之间不可避免的热膨胀系数失配将产生较大的残余应力。实验采用有限元方法对硅玻璃阳极键合进行了系统的力学分析以减小残余应力对器件性能的影响。实验中采用硅玻璃阳极键合技术制备了不同压敏膜厚度和尺寸的传感器并测试其曲率与零点以对残余应力进行分析验证。 展开更多
关键词 硅-玻璃 阳极键合 压力传感器 残余应力
原文传递
硅-玻璃-硅阳极键合机理及力学性能 被引量：6
17
作者 陈大明 胡利方 +1 位作者 时方荣 孟庆森 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期123-127,166,共6页
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... 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. 展开更多
关键词 阳极键合 硅-玻璃-硅 电子封装 键合强度
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静电键合用微晶玻璃的研究 被引量：3
18
作者 常鹰 卢安贤 《中南工业大学学报》 CSCD 北大核心 2003年第5期472-475,共4页
采用传统熔体冷却方法,研究以TiO2为成核剂、以Li2O Al2O3 SiO2为基础组成的玻璃的制备工艺;根据差热分析(DTA)的结果确定玻璃的核化与晶化温度,然后针对基础玻璃组成,采用二步热处理方法获得透明的微晶玻璃;用X射线衍射分析(XRD)和扫... 采用传统熔体冷却方法,研究以TiO2为成核剂、以Li2O Al2O3 SiO2为基础组成的玻璃的制备工艺;根据差热分析(DTA)的结果确定玻璃的核化与晶化温度,然后针对基础玻璃组成,采用二步热处理方法获得透明的微晶玻璃;用X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对晶化试样的物相和显微结构进行研究;用热膨胀仪测定玻璃在热处理前、后的热膨胀系数;用绝缘电阻测试仪测试该微晶玻璃的电阻率.研究结果表明:微晶玻璃的主晶相为Al2O3·TiO2微晶体,次晶相为ZnSiO3;微晶玻璃与硅片有相近的热膨胀系数,约为32.5×10-7/℃;微晶玻璃晶化后的电阻率较低,为6.8×1010Ω·cm. 展开更多
关键词 Li2O-A12O3-SiO2系统 微晶玻璃 静电键合
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MEMS静电驱动微镜阵列的设计与工艺研究
19
作者 胡钰玮 王俊铎 +3 位作者 单亚蒙 钱磊 于悦 沈文江 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期113-116,共4页
基于微机电系统(MEMS)工艺,设计并制作了一种应用于光通信领域的二维准静态驱动微镜阵列(MMA)。相比于梳齿驱动,平行板电容式静电微镜更易于形成高占空比的阵列排布,有利于作为光开关矩阵应用在全光交换中。通过设计弹性系数小的“竖蛇... 基于微机电系统(MEMS)工艺,设计并制作了一种应用于光通信领域的二维准静态驱动微镜阵列(MMA)。相比于梳齿驱动,平行板电容式静电微镜更易于形成高占空比的阵列排布,有利于作为光开关矩阵应用在全光交换中。通过设计弹性系数小的“竖蛇形”双扭转轴结构,有效降低了微镜的驱动电压;并采用硅—玻璃阳极键合工艺来实现平板电容结构,将绝缘的玻璃作为电极基底与绝缘体上硅(SOI)硅器件层键合,不仅实现了良好的电隔离,提高了器件的稳定性,且能很好地与阵列扩展兼容。制备出的1×4微镜阵列可实现X/Y方向的二维(2D)准静态驱动,测试结果与有限元仿真结果基本吻合。结果表明,微镜内、外轴可分别在26.5V和29.5V的直流电压驱动下达到±2°机械转角,微镜响应时间为5ms。 展开更多
关键词 微机电系统 微镜阵列 平行板静电驱动 阳极键合
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单晶硅振动环陀螺仪的制作 被引量：5
20
作者 张明 陈德勇 王军波 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2454-2460,共7页
为了简化电容式振动环陀螺仪的制作方法,进一步提高成品率,提出了一种结合反应离子深刻蚀(DRIE)与阳极键合的陀螺仪制备方法。分析了振动环陀螺的工作原理,指出了传统工艺存在的缺陷;对该制作方法所采用的工艺流程进行了详细设计,分析... 为了简化电容式振动环陀螺仪的制作方法,进一步提高成品率,提出了一种结合反应离子深刻蚀(DRIE)与阳极键合的陀螺仪制备方法。分析了振动环陀螺的工作原理,指出了传统工艺存在的缺陷;对该制作方法所采用的工艺流程进行了详细设计,分析了不同工艺参数对陀螺仪性能的影响,并依据分析和实验结果改进了工艺流程和参数。最后,采用该方法制作了振动环式微机械陀螺仪并进行了测试。实验结果表明,采用该方法能成功制作电容间隙为3μm、厚度为80μm的振动环式陀螺仪微结构。与传统的制作方法相比,工艺流程大为简化,掩模板数量从7块减少到2块,满足器件性能可靠、工艺简单、成品率高的要求。 展开更多
关键词 微机械加工工艺 深刻蚀 阳极键合 振动环陀螺
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