MEMS（Micro-Electro-Mechanical System,微機電系統(tǒng)）圓片級真空封裝技術(shù)不僅為MEMS器件提供必要的保護和穩(wěn)定的工作環(huán)境,而且相比于器件級真空封裝具有封裝尺寸小、批量成本低、封裝效率高的優(yōu)勢。基于玻璃回流工藝的TGV（Through Glass Via,TGV）技術(shù)因其信號垂直導出的特性被研究用于圓片級真空封裝,它能最大程度地降低封裝尺寸,是實現(xiàn)MEMS器件三維堆疊集成的重要方法之一。同時,它也具有熱失配小、電絕緣性好、寄生電容小等優(yōu)勢,從而成為MEMS真空封裝技術(shù)領域的研究熱點。然而,國內(nèi)外對此方面的研究報道很少,而且國內(nèi)在玻璃回流、氣密性增強等關(guān)鍵問題上還未解決。因此,本文重點開展面向基于玻璃回流的TGV技術(shù)研究,完成切向驅(qū)動蝶翼式硅微陀螺的圓片級真空封裝。論文主要內(nèi)容包括:1.闡明本課題的研究背景與意義。通過充分調(diào)研國內(nèi)外在MEMS圓片級真空封裝技術(shù)方面的研究成果以及研究現(xiàn)狀,了解其發(fā)展趨勢,總結(jié)出基于TGV的圓片級真空封裝方案的優(yōu)勢和存在難點。2.切向靜電力驅(qū)動蝶翼式硅微陀螺的結(jié)構(gòu)設計。利用平行板電容器錯位產(chǎn)生切向靜電力的原理,設計了切向驅(qū)動,法... 

【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

MEMS器件級真空封裝示意圖

庾凹際醣冉銑墑歟?嬋氈３質(zhì)奔湟步銑ぃ??且工藝相對而言較簡單，目前廣泛用于商業(yè)、國防等領域。然而，器件級真空封裝也帶來了封裝后整體尺寸較大，生產(chǎn)效率低，封裝成本高的問題[13,14]。圖1.1MEMS器件級真空封裝示意圖為了解決上述問題，圓片級真空封裝技術(shù)被提出，并成為了該領域的研究熱點。如圖1.2所示，圓片級真空封裝是指將整體硅圓片上所有的MEMS器件結(jié)構(gòu)在真空環(huán)境下進行批量封裝，然后劃片成為單獨的MEMS器件。這樣既減小了產(chǎn)品尺寸，又實現(xiàn)了批量封裝，降低批量成本，提高產(chǎn)品的一致性和可靠性[15]。圖1.2MEMS圓片級真空封裝示意圖1.3圓片級真空封裝的研究現(xiàn)狀MEMS圓片級真空封裝技術(shù)主要需要解決兩個問題：一、選擇可靠的鍵合方式和吸氣劑保證真空封裝后腔體內(nèi)部真空度。二、提供可靠的電互連結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與外界環(huán)境的交互[16]。針對這兩個問題，國內(nèi)外研究機構(gòu)開展了研究。目前，從封裝腔內(nèi)引出電信號的方案主要分為兩種：橫向互連和縱向互連。以下根據(jù)電信號引出方案進行分類，介紹國內(nèi)外在MEMS圓片級真空封裝方面的研究現(xiàn)狀。

國防科技大學研究生院碩士學位論文第3頁1.3.1國外研究現(xiàn)狀1、橫向互連2009年荷蘭代爾夫特理工大學的L.Mele等人提出了一種橫向互連的圓片級真空封裝技術(shù)[17]。如圖1.3所示，它采用硅硅鍵合的方式實現(xiàn)低溫密封，側(cè)面引出其橫向互連電極，并通過化學氣相沉積（PECVD）的方式沉積正硅酸乙酯（TEOS）完成另一側(cè)的封裝。通過密封一個微驅(qū)動器，能檢測到其腔內(nèi)氣壓達到9*10-7mbar左右。圖1.3代爾夫特理工大學基于橫向互連的圓片級真空封裝結(jié)構(gòu)示意圖2014年C.M.Yang等人提出了一種通過橫向結(jié)構(gòu)從側(cè)面引出腔內(nèi)電信號的圓片級真空封裝方式，如圖1.4所示[18]，為了降低封裝成本，他們在8英寸的圓片上通過在側(cè)面濺射金屬來引出信號，并且通過金-錫焊料進行圓片級封裝后再劃片。真空封裝后，腔內(nèi)的真空度能達到100mTorr以下。然而，這樣的封裝方式需要在側(cè)面增加布置互連結(jié)構(gòu)的面積,增大封裝尺寸,也不利于高密度的器件集成。圖1.4一種側(cè)面引出信號的圓片級真空封裝結(jié)構(gòu)示意圖2015美國年喬治亞理工學院ErdalUzunlar和PaulA.Kohl提出一種MEMS圓片級真空封裝方案[8]。圖1.5喬治亞理工學院的基于橫向互連的圓片級真空封裝示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]切向靜電力驅(qū)動蝶翼式硅微陀螺設計理論與加工工藝研究[D]. 李文印.國防科技大學 2018
[2]MEMS器件真空封裝的研究[D]. 甘志銀.華中科技大學 2008

碩士論文
[1]面向圓片級真空封裝的TGV襯底加工工藝研究[D]. 胡啟俊.國防科學技術(shù)大學 2016
[2]基于TGV的圓片級真空封裝技術(shù)研究[D]. 劉樂樂.國防科學技術(shù)大學 2015
[3]MEMS圓片級真空封裝的關(guān)鍵工藝研究[D]. 王宇哲.華中科技大學 2012



本文編號：3257333