陽極鍵合,亦稱為靜電鍵合或場助鍵合,最初開發(fā)于20世紀(jì)60年代末,現(xiàn)已成為微機電系統(tǒng)(MEMS)封裝制造過程中玻璃與金屬連接的重要技術(shù)之一。玻璃與金屬的連接廣泛應(yīng)用于電子、航空、航天等領(lǐng)域,但是由于兩者在物理化學(xué)性能上的巨大差異,可靠的連接并不容易實現(xiàn)。隨著MEMS器件集成度和復(fù)雜度的提高以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,實現(xiàn)多層晶片間的鍵合及拓展連接金屬的種類是當(dāng)下亟待解決的問題。本文首先利用兩步法實現(xiàn)了Si-glass-Al的陽極鍵合,著重研究了鍵合過程中的電流變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,提出了一種應(yīng)用于玻璃-金屬板連接的新型技術(shù)—陽極鍵合釬焊復(fù)合法,通過先進(jìn)行玻璃與鋁箔的陽極鍵合,再與銅進(jìn)行釬焊的方法,實現(xiàn)了玻璃與銅的可靠連接,建立了glass-Cu界面演變模型,重點研究了釬焊時間及Sn-Zn釬料中的Zn含量對結(jié)合界面的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,對于Si-glass-Al三層晶片的陽極鍵合,兩次陽極鍵合的電流變化規(guī)律一致,且第二次鍵合的電流峰值總是大于第一次,結(jié)合提出的電流-時間模型,表明鍵合材料之間因不完全接觸而產(chǎn)生的電阻會對電流峰值產(chǎn)生顯著影響。在Si/glass及glass/Al...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 陽極鍵合封裝技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 鍵合機理
        1.2.2 鍵合材料
        1.2.3 陽極鍵合技術(shù)改進(jìn)
        1.2.4 陽極鍵合的應(yīng)用
    1.3 玻璃-金屬連接研究現(xiàn)狀
        1.3.1 熱壓鍵合
        1.3.2 活性釬焊連接
        1.3.3 玻璃表面金屬化后釬焊
        1.3.4 電場輔助釬焊
    1.4 本文研究的目的和主要內(nèi)容
第二章 試驗方法與設(shè)備
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗主要設(shè)備
        2.2.1 真空微納焊機裝置
        2.2.2 坩堝電阻爐
        2.2.3 智能加熱平臺
    2.3 試驗步驟
        2.3.1 Si-glass-Al三層晶片鍵合流程
        2.3.2 Glass-Cu釬焊連接流程
    2.4 分析測試方法
        2.4.1 界面微觀結(jié)構(gòu)分析
        2.4.2 界面元素分布
        2.4.3 界面鍵合率測定
        2.4.4 力學(xué)性能測試
第三章 Si-glass-Al陽極鍵合電流特性及力學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 Si-glass-Al三層晶片結(jié)構(gòu)的制備
    3.3 Si-glass-Al陽極鍵合電流特性
        3.3.1 三層晶片陽極鍵合電流模型的建立
        3.3.2 試驗條件下陽極鍵合電流特性
    3.4 Si-glass-Al鍵合界面微觀結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能
        3.4.1 界面微觀結(jié)構(gòu)
        3.4.2 結(jié)合界面的力學(xué)性能
    3.5 本章小結(jié)
第四章 Glass與Cu的低溫釬焊連接機理及界面行為研究
    4.1 引言
    4.2 Glass-Al-solder-Cu接頭的制備過程
    4.3 Glass-Al的陽極鍵合界面及力學(xué)性能
        4.3.1 鍵合電流特性
        4.3.2 鍵合界面微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.3 界面元素分布
        4.3.4 界面鍵合率
        4.3.5 結(jié)合界面力學(xué)性能
    4.4 Glass-Al-solder-Cu界面微觀結(jié)構(gòu)
    4.5 Glass-Cu界面演化機制分析
    4.6 Glass-Cu接頭力學(xué)性能
    4.7 本章小結(jié)
第五章 Zn含量對Glass與Cu低溫釬焊性能的影響
    5.1 引言
    5.2 Sn-xZn釬料在金屬化玻璃及銅表面的潤濕性
    5.3 Glass/Sn-xZn/Cu界面微觀結(jié)構(gòu)
    5.4 Zn含量對Glass-Cu接頭力學(xué)性能的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄



本文編號：3958378