電容式微機(jī)械加速度計(jì)“三明治”結(jié)構(gòu)封裝技術(shù)研究.pdf

1、隨著MEMS傳感器件越來越廣泛的應(yīng)用，MEMS器件的封裝技術(shù)也越來越受到關(guān)注。封裝技術(shù)的應(yīng)用受各種因素的限制，比如材料、溫度、強(qiáng)度、氣密性、封裝器件或芯片的結(jié)構(gòu)以及成本等。本文針對(duì)電容式MEMS加速度計(jì)“三明治”結(jié)構(gòu)的封裝進(jìn)行研究，根據(jù)加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的特殊需求提出封裝需求，完成封裝工藝摸索，實(shí)現(xiàn)對(duì)MEMS加速度計(jì)的封裝。
　　首先，根據(jù) MEMS加速度計(jì)彈簧-振子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行了原理介紹，并結(jié)合Ansoft Maxwell仿真進(jìn)行封

2、裝需求分析，提出了平移＜100μm、旋轉(zhuǎn)＜1mrad、電容極板之間的間距為20±5μm的目標(biāo)，并確定了封裝間距是影響檢測(cè)靈敏度的關(guān)鍵因素之一。針對(duì)此加速度的特點(diǎn)和工藝兼容性方面的分析確定了彈簧-振子結(jié)構(gòu)與玻璃下蓋之間的封裝采用玻璃漿料鍵合的方式，與玻璃上蓋的封裝采用焊料鍵合的方式。
　　其次，針對(duì)提出的封裝目標(biāo)，就要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)摸索來實(shí)現(xiàn)。MEMS加速度計(jì)采用自下而上的封裝，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定玻璃下蓋和玻璃上蓋的加工工藝，彈簧-振子結(jié)

3、構(gòu)與玻璃下蓋鍵合的條件為375℃@30min，與玻璃上蓋的鍵合條件為280℃@15min。另外，本文重點(diǎn)對(duì)封裝對(duì)準(zhǔn)精度和電容極板之間的間距進(jìn)行了控制，為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和平移精度，設(shè)計(jì)了的簡(jiǎn)易對(duì)準(zhǔn)夾具；為了達(dá)到電容目標(biāo)間距通過塞尺片和一定的壓力來控制，并實(shí)現(xiàn)了封裝對(duì)準(zhǔn)精度的需求。
　　最后，對(duì)鍵合強(qiáng)度進(jìn)行了拉伸測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明焊料鍵合的強(qiáng)度達(dá)到了6MPa，并且氣密性亦能滿足要求。對(duì)加速度計(jì)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)表明，通過工藝及電路的改進(jìn)，并把