MEMS键合工艺简介

mems au键合工艺工艺是指通过一系列的操作和加工过程，将原材料转化为最终产品的技术过程。

在现代工业生产中，工艺的优化和改进对于提高产品质量、降低成本、提高生产效率至关重要。

而在工艺优化的过程中，MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) 技术发挥着重要作用。

MEMS 是一种集成了微小机械结构、微电子器件和微传感器的技术。

通过精密的工艺和制造步骤，MEMS 技术能够在微米尺度上制造出各种微小的机械结构和电子器件。

这些微小的结构和器件可以实现各种功能，例如传感、控制、放大、滤波等。

MEMS 技术的发展使得制造出微小、高性能、低功耗的传感器和执行器成为可能，广泛应用于计算机、通信、医疗、汽车等领域。

在MEMS 技术的制备过程中，工艺的关键是精确控制微小结构的形状和尺寸。

一般来说，MEMS 的制备包括以下几个主要步骤：掩模制备、光刻、腐蚀、沉积和刻蚀。

首先，通过设计和制备掩模，将所需的微小结构图案化到掩膜上。

然后，利用光刻技术将掩模上的图案转移到硅片上。

接下来，通过腐蚀或刻蚀等化学方法，将硅片上的材料按照图案进行加工。

最后，通过沉积技术，将需要的材料沉积到已加工好的硅片上，形成最终的微小结构。

在MEMS 技术的工艺中，各个步骤都需要高度的精确控制。

例如，光刻过程需要精确控制曝光时间和曝光强度，以确保图案的准确转移。

腐蚀和刻蚀过程需要控制化学溶液的成分和浓度，以控制加工速度和加工深度。

沉积过程需要控制沉积速率和沉积均匀性，以确保最终的微小结构质量。

这些工艺参数的控制需要精密的仪器设备和先进的工艺控制技术。

除了制备工艺，MEMS 技术的封装和测试也是非常重要的环节。

封装是将制备好的MEMS 芯片封装到封装盒中，以保护芯片并提供电气和机械连接。

封装过程需要精确控制温度、湿度和压力等环境参数，以确保封装的可靠性和稳定性。

测试是对封装好的MEMS 芯片进行功能和可靠性测试，以确保其符合设计要求。

MEMS圆片键合机构及MEMS圆片键合的原位解封方法与流程引言微电子机械系统（MEMS）是一种集成电路（IC）制造领域的重要技术，具有广泛的应用前景。

MEMS圆片键合是MEMS装配过程中的关键步骤之一，用于将MEMS芯片与基板固定在一起。

本文将介绍MEMS圆片键合机构的基本原理以及MEMS圆片键合的原位解封方法与流程。

1. MEMS圆片键合机构1.1 机构概述MEMS圆片键合机构是一种用于将MEMS芯片与基板之间形成可靠连接的装置。

其基本原理是利用热压力将键合线材与芯片引线或基板引脚连接在一起。

MEMS圆片键合机构通常由键合工具、加热装置、压制装置等组成。

1.2 键合工具键合工具是MEMS圆片键合机构的核心部件，用于提供稳定的压力和热源。

键合工具通常由压力控制系统和温度控制系统组成。

•压力控制系统：用于控制键合工具提供的压力大小，保证键合的质量和可靠性。

•温度控制系统：用于加热键合工具，使其达到适当的焊接温度。

1.3 加热装置加热装置是用于提供键合工具所需的热源，以达到适当的焊接温度。

常用的加热装置包括电阻加热器、激光加热器等。

1.4 压制装置压制装置用于施加稳定的压力，将键合线材与芯片引线或基板引脚连接在一起。

常见的压制装置包括气动压力机、液压压力机等。

2. MEMS圆片键合的原位解封方法与流程MEMS圆片键合过程中，键合线材和芯片引线、基板引脚之间往往存在连接不稳定或短路的情况。

为了解决这些问题，需要进行MEMS圆片键合的原位解封。

下面将介绍MEMS圆片键合的原位解封方法与流程。

2.1 原位解封方法MEMS圆片键合的原位解封方法是指在键合过程中，通过适当的操作来解决连接不稳定或短路等问题，提高键合的质量和可靠性。

原位解封方法包括以下几个方面：•温度控制：通过调节加热装置的温度，使键合工具达到适当的解封温度，以提高键合线材与引线/引脚之间的连接质量。

•压力控制：通过调节压制装置的压力大小，确保键合线材与引线/引脚之间的良好连接，避免短路等问题。

一种基于bcb键合技术的新型mems圆片级封
装工艺
本文介绍了一种新型的MEMS圆片级封装工艺——基于 BCB 键合技术。

该技术在现有的封装技术基础上，通过涂覆有机材料体BCB（乙烯基醋酸乳液）的方式，实现结构的绝缘键合，对MEMS圆片进行简便有效的级封装。

采用BCB键合工艺无需改变现有的封装设备，可实现简单快捷的封装，具有广泛的应用前景。

现有的封装技术将模块封装到封装片上，然后再将封装片与主板或者子板通过加热熔接相连，以实现模块与主板之间的物理连接。

而基于BCB键合技术实现的结构性键合，不仅具有完整的导电性和热能传导性，同时也具有良好的绝缘性和耐压性。

MEMS圆片级封装工艺主要包括四个过程：绝缘基材的处理、BCB的飞溅镀涂、BCB的热固化以及电子元件的定位安装。

MEMS圆片级封装工艺具有表面定位精度高、可实现精密拼接和分割的抗震性能、可克服柔硅与硅基集成电路的低强度等优点，可以满足广泛的产品应用要求，为中小尺寸电子装置的制造提供了一种先进的封装技术。

MEMS技术的加工工艺微机械加工工艺分为硅基加工和非硅基加工。

下面主要介绍体加工工艺、硅表面微机械加工技术、结合加工、逐次加工、另外单独一章介绍LIGA技术。

下图是微机械加工工艺的流程落图。

（一）体加工工艺体加工工艺包括去加工（腐蚀）、附着加工（镀膜）、改质加工（掺杂）和结合加工（键合）。

主要介绍腐蚀技术。

腐蚀技术主要包括干法腐蚀和湿法腐蚀，也可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀。

（1）干法腐蚀是气体利用反应性气体或离子流进行的腐蚀。

干法腐蚀可以腐蚀多种金属，也可以刻蚀许多非金属材料；既可以各向同性刻蚀，又可以各向异性刻蚀，是集成电路工艺或MEMS工艺常用设备。

按刻蚀原理分，可分为等离子体刻蚀（PE：Plasma Etching）、反应离子刻蚀（RIE：Reaction Ion Etching）和电感耦合等离子体刻蚀（ICP：Induction Couple Plasma Etching）。

在等离子气体中，可是实现各向同性的等离子腐蚀。

通过离子流腐蚀，可以实现方向性腐蚀。

（2）湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片置入具有确定化学成分和固定温度的腐蚀液体里进行的腐蚀。

硅的各向同性腐蚀是在硅的各个腐蚀方向上的腐蚀速度相等。

比如化学抛光等等。

常用的腐蚀液是HF-HNO3腐蚀系统，一般在HF和HNO3中加H2O或者CH3COOH。

与H2O相比，CH3COOH可以在更广泛的范围内稀释而保持HNO3的氧化能力，因此腐蚀液的氧化能力在使用期内相当稳定。

硅的各向异性腐蚀，是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率。

比如， {100}/{111}面的腐蚀速率比为100：1。

基于这种腐蚀特性，可在硅衬底上加工出各种各样的微结构。

各向异性腐蚀剂一般分为两类，一类是有机腐蚀剂，包括EPW（乙二胺，邻苯二酸和水）和联胺等。

另一类是无机腐蚀剂，包括碱性腐蚀液，如：KOH，NaOH，LiOH，CsOH和NH4OH等。

在硅的微结构的腐蚀中，不仅可以利用各向异性腐蚀技术控制理想的几何形状，而且还可以采用自停止技术来控制腐蚀的深度。

键合技术键合技术定义：在室温下两个硅片受范德瓦耳斯力作用相互吸引，硅片表面基团发生化学作用而键合在一起的技术。

键合技术广泛应于MEMS 器件领域，是一项充满活力的高新技术，对我国新技术的发展有十分重要的意义。

在MEMS 制造中，键合技术成为微加工中重要的工艺之一，它是微系统封装技术中重要的组成部分，主要包括以下几方面：1、阳极键合技术优点及应用优点:具有键合温度较低，与其他工艺相容性较好，键合强度及稳定性高，键合设备简单等优点。

应用:阳极键合主要应用于硅/硅基片之间的键合、非硅材料与硅材料、以及玻璃、金属、半导体、陶瓷之间的互相键合。

1、1 阳极键合机理阳极静电键合的机理：在强大的静电力作用下，将二个被键合的表面紧压在一起；在一定温度下，通过氧一硅化学价键合，将硅及淀积有玻璃的硅基片牢固地键合在一起。

1、2 阳极键合质量控制的主要因素（1）在硅片上淀积玻璃的种类硅-硅基片阳极键合是一种间接键合，间接键合界面需引入材料与硅基片热学性质匹配，否则会产生强大的内应力，严重影响键合质量。

因此对硅-硅基片阳极键合时淀积的玻璃种类要认真选择。

（2）高质量的硅基片准备工艺为了提高硅-硅阳极键合的质量，硅基片表面必须保持清洁，无有机残留物污染，无任何微小颗粒，表面平整度高。

为确保硅基片平整，光滑，表面绝对清洁，为此要采用合适的抛光工艺，然后施以适当的清洗工艺。

清洗结束后，应立刻进行配对键合，以免长期搁置产生表面污染。

（3）控制阳极键合工艺参数保证键合质量阳极键合的主要工艺参数：键合温度，施加的直流电压。

为了使玻璃层内的导电钠离子迁移，以建立必要的静电场。

普遍认为键合温度控制在200℃- 500℃较适宜。

推荐的施加电压一般在20V-1000V之间，其范围较宽，具体视玻璃材料性质及所选的键合温度来决定。

1、3 阳极键合技术的应用硅/硅阳极键合的许多实例是在微电子器件中制造SOI结构，此处介绍一种具体工艺流程，如图1-1所示。

mems工艺中微器件键合的对准方法
在MEMS工艺中，微器件键合的对准方法主要有以下几种：
1. 光学对准：这种方法利用光学显微镜来观察和控制系统中的微器件位置，从而实现精确的对准。

该方法具有非接触、高精度和高速的优点，但同时也需要高精度的光学设备和复杂的图像处理算法。

2. 机械对准：这种方法通过机械运动来控制微器件的相对位置，从而实现精确的对准。

该方法具有简单、可靠和成本低的优点，但同时也需要高精度的机械系统和稳定的控制系统。

3. 电场对准：这种方法利用电场力来控制微器件的相对位置，从而实现精确的对准。

该方法具有非接触、高精度和高速的优点，但同时也需要高精度的电场控制设备和复杂的算法。

4. 磁场对准：这种方法利用磁场力来控制微器件的相对位置，从而实现精确的对准。

该方法具有非接触、高精度和高速的优点，但同时也需要高精度的磁场控制设备和复杂的算法。

这些方法各有优缺点，具体应用哪种方法需要根据实际情况进行选择。

MEMS器件引线键合工艺（wire bonding）2007-2-1 11:58:29以下介绍的引线键合工艺是指内引线键合工艺。

MEMS芯片的引线键合的主要技术仍然采用IC芯片的引线键合技术，其主要技术有两种，即热压键合和热超声键合。

引线键合基本要求有：（1）首先要对焊盘进行等离子清洗；（2）注意焊盘的大小，选择合适的引线直径；（3）键合时要选好键合点的位置；（4）键合时要注意键合时成球的形状和键合强度；（5）键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线弧度。

常用的引线键合设备有热压键合、超声键合和热超声键合。

（1）热压键合法：热压键合法的机制是低温扩散和塑性流动(Plastic Flow)的结合,使原子发生接触,导致固体扩散键合。

键合时承受压力的部位，在一定的时间、温度和压力的周期中，接触的表面就会发生塑性变形(Plastic Deformation)和扩散。

塑性变形是破坏任何接触表面所必需的,这样才能使金属的表面之间融合。

在键合中,焊丝的变形就是塑性流动。

该方法主要用于金丝键合。

（2）超声键合法：焊丝超声键合是塑性流动与摩擦的结合。

通过石英晶体或磁力控制，把摩擦的动作传送到一个金属传感器(Metal“HORN”)上。

当石英晶体上通电时，金属传感器就会伸延；当断开电压时，传感器就会相应收缩。

这些动作通过超声发生器发生，振幅一般在4-5个微米。

在传感器的末端装上焊具，当焊具随着传感器伸缩前后振动时，焊丝就在键合点上摩擦，通过由上而下的压力发生塑性变形。

大部分塑性变形在键合点承受超声能后发生，压力所致的塑变只是极小的一部分，这是因为超声波在键合点上产生作用时，键合点的硬度就会变弱，使同样的压力产生较大的塑变。

该键合方法可用金丝或铝丝键合。

（3）热超声键合法这是同时利用高温和超声能进行键合的方法，用于金丝键合。

三种各种引线键合工艺优缺点比较：1、引线键合工艺过程引线键合的工艺过程包括：焊盘和外壳清洁、引线键合机的调整、引线键合、检查。