【摘要】：BF玻璃具有良好的耐熱性能、光學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及力學(xué)性能,在MEMS器件制造和封裝領(lǐng)域常作為基體材料與半導(dǎo)體、金屬等材料進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)對微傳感器、微流泵等器件的封裝工藝。陽極鍵合是實(shí)現(xiàn)玻璃與上述幾種材料連接最常用的技術(shù),本文利用陽極鍵合技術(shù),通過電場反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了Si-glass-Si、Al-glass-Al、Al-glass-Si的連接;通過釬料在大氣低溫下實(shí)現(xiàn)了glass-Ni的連接,研究了工藝參數(shù)對界面結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響,研究發(fā)現(xiàn):(1)利用陽極鍵合工藝,通過一次電場反轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)Si-glass-Si的連接,Si(1)-glass鍵合過程中,由于Na+在玻璃表面析出,導(dǎo)致連接界面附近的玻璃體內(nèi)形成Na+耗盡層,Na+耗盡層中存在“高場強(qiáng)”和“低場強(qiáng)”兩個不同的空間區(qū)域。受第一個鍵合界面的影響,Si(2)-glass界面鍵合過程中出現(xiàn)兩個峰值電流。(2)利用陽極鍵合技術(shù)制備了Al-glass-Al和Al-glass-Si試樣。由于Al3+擴(kuò)散至Na+耗盡層,第二個界面鍵合電流并未出現(xiàn)兩個峰值電流。反向電場會降低Al(1)-glass界面鍵合率,但不會破壞其界面。Al-glass-Al界面強(qiáng)度高于Al-glass-Si界面強(qiáng)度,且斷裂均沿第二次鍵合界面發(fā)生。(3)首次利用Al箔作過渡層,在大氣中實(shí)現(xiàn)了glass與Ni的低溫釬焊連接,典型的界面結(jié)構(gòu)為:glass/Al/Al_8ZnSn_4+solder/Ni_3Sn_2/Ni。拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明,斷裂發(fā)生在玻璃處,說明界面結(jié)合良好,界面強(qiáng)度超過母材的強(qiáng)度。
[Abstract]:BF glass has good heat resistance, optical properties, chemical stability and mechanical properties. In the field of MEMS device fabrication and packaging, BF glass is usually connected to semiconductor, metal and other materials in order to realize the microsensor. Packaging technology of microflow pump and other devices. Anodic bonding is the most commonly used technique to connect glass with the above mentioned materials. In this paper, the connection of Si-glass-Si-Al-glass-Si and glass-Ni at low temperature in atmosphere is realized by means of anode bonding technique and electric field inversion. The effects of process parameters on interface structure and mechanical properties are studied. It is found that: (1) by using anodic bonding process, the bonding process of Si-glass-Si (1) -glass can be realized by a single electric field inversion, and Na precipitates on the glass surface. The formation of Na depletion layer in vitreous near the junction interface has two different spatial regions, "high field intensity" and "low field intensity". Two peak currents occurred in the bonding process of Si (2) -glass interface under the influence of the first bonding interface. (2) Al-glass-Al and Al-glass-Si samples were prepared by anodic bonding technique. As Al3 diffuses to the Na depletion layer, the second interface bond current does not show two peak currents. The reverse electric field decreases the bonding rate of Al (1) -glass interface, but does not destroy the interfacial strength of Al-glass-Al interface, which is higher than that of Al-glass-Si interface, and the fracture occurs along the second bonding interface. (3) Al foil is used as the transition layer for the first time. The low temperature brazing bonding between glass and Ni is realized in the atmosphere. The typical interface structure is: 1 / glass / Al / Al\ +\ {8ZnSn\}\% Ni3Sn2 / Ni. The tensile test results show that the fracture occurs in the glass, indicating that the interface bond is good, and the interface strength is higher than the strength of the base metal.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH-39;TG454

【參考文獻(xiàn)】

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1 胡宇群;董明佳;;MEMS陽極鍵合界面層的力學(xué)行為研究進(jìn)展[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

2 林智鑫;王盛貴;劉琦;曾毅波;郭航;;帶有Si_3N_4薄膜的玻璃-硅-玻璃三層結(jié)構(gòu)的陽極鍵合[J];傳感器與微系統(tǒng);2013年08期

3 楊靜;張富強(qiáng);;圓片級真空封裝技術(shù)在MEMS陀螺中的應(yīng)用[J];微納電子技術(shù);2012年05期

4 劉多;張麗霞;何鵬;馮吉才;;SiO_2玻璃陶瓷與TC4鈦合金的活性釬焊[J];焊接學(xué)報(bào);2009年02期

5 羅大為;沈卓身;;可伐合金與玻璃封接工藝的優(yōu)化[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年01期

6 沈偉東;吳亞明;章岳光;劉旭;顧培夫;;電子束蒸發(fā)玻璃薄膜中間層的陽極鍵合研究[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2008年02期

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本文編號：2135808