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MEMS器件设计、封装工艺及应用研究

MEMS 封装是MEMS 的关键技术之一,而且其封装占整个MEMS 器件成本的50~80%。本文采用理论、数值模拟、实验等方法系统的研究了MEMS 和光电子器件气密封装工艺中的关键技术问题。本文同时在此基础上,开发了MEMS 压力传感器和硅微机械陀螺仪的批量化封装工艺。研究工作的创新点总结如下: 1)在国内首次系统的研究了MEMS 封装工艺,建立了MEMS 器件级封装工艺规范。论文中以清洗、贴片、引线和气密封帽工艺为重点,研究了工艺中的技术难点,提出了确保封装工艺稳定性和可靠性的技术要点。对焊料贴片工艺建立了四种模型,分析了贴片工艺中焊料孔洞对器件导热性能的影响,其结果表明焊接层中的孔洞对焊接结点导热性能的影响很大。当孔洞过大时,焊接结点的热阻会迅速增大,芯片温度会迅速升高。以脊型波导激光器为例计算了孔洞对芯片温升的影响。研究了粘胶贴片中贴片胶的热膨胀系数和杨氏模量对芯片翘曲的影响,在此基础上设计了粘胶贴片工艺方法,并通过实验对  (本文共159页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

MEMS中多孔硅基本特性及绝热性能研究

1990年以来,多孔硅材料因为其出色的发光性能开始受到研究者的重视。近一段时期,随着微电子机械系统(MEMS)的发展,多孔硅优良的机械性能和热学性能也逐渐引起大家的关注,成为MEMS中新兴的牺牲层和绝热层材料。本论文主要针对多孔硅材料基本特性、应力状况及其在MEMS中作为绝热层应用进行了研究。本文分别采用双槽电化学腐蚀法、原电池腐蚀法制备了多孔硅样品,对多孔硅一些基本特性作了深入探讨,主要包括:孔隙率、腐蚀速率的影响因素;材料表面以及断面形貌的分析、孔径尺寸、孔壁厚度等。通过实验发现:多孔硅层孔洞分布均匀,孔径尺寸在15~50nm范围内,属于介孔硅;电化学腐蚀法制备多孔硅的腐蚀速率在腐蚀前期阶段基本是一定值,但到腐蚀后期阶段随着厚度的增加腐蚀速率有所下降;对于不同腐蚀电流密度,多孔硅孔隙率都有随腐蚀时间的延长先增加后降低的趋势。为了适应在大尺寸硅片上制备多孔硅的要求,对原电池法制备多孔硅进行了初步研究。主要讨论了背电极制备条件对...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于MEMS技术的新型细胞传感器及其在细胞电生理中应用的研究

随着生物医学工程和微机械加工技术(micro electronic mechanicalsystem,MEMS)的发展,生物医学传感器的微型化使其研究的范围已达到了细胞和分子水平。细胞拥有并表达着一系列分子识别的元件,如受体、离子通道、酶等,这些分子可以作为靶分析物,当有外界刺激时,将按照固有的细胞生理机制进行相应的生理功能活动。基于MEMS技术的细胞传感器(cell-based biosensor)包括有微电极阵列(microelectrode array,MEA)、场效应管(field effect transistor,FET)阵列及光寻址电位传感器阵列(light-addressable potentiometric sensor,LAPS)等,它们可用于实现细胞胞外电位的记录。作为一种体外检测的新型细胞芯片技术,其实质就是在各阵列化的传感器芯片表面培养细胞,使细胞通过一层薄的电解液同芯片的电极或栅极相耦合,构成可以实现...  (本文共176页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

基于感应加热的MEMS封装技术与应用研究

随着MEMS技术的发展,封装已成为阻碍MEMS商业化的主要技术瓶颈。从某种角度而言,封装不仅是一门制造技术(Manufacturing technology),而且是一门基础科学(Science),良好的封装需要对材料、工艺力学和热学等物理本质的理解和应用。本文应用感应加热的原理,对感应加热封装键合的设计、模拟、试验和具体应用等方面进行了深入研究。主要内容如下:1)介绍了圆片键合的原理、方法、质量评价、设计与模拟等。从材料选择和工艺条件方面,对圆片直接键合、阳极键合、共晶键合等常用MEMS键合方法进行了对比分析。采用自制的阳极键合机研究了阳极键合后处理工艺对键合强度的影响,发现冷却速度过快导致了玻璃内部热应力加大,键合强度降低,而一定温度范围内的热循环和热冲击有助于键合强度的提高。由于MEMS封装是一种专用封装,对每一种MEMS器件必须进行独立的封装设计,而封装模拟的目的就在于分析设计的可行性,加快研发进程,降低工艺成本。2)由...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

《微纳电子技术》2021年01期
微纳电子技术

MEMS陀螺仪ΣΔ闭环系统优化设计

为解决传统ΣΔ闭环控制系统存在的量化增益不可控问题,设计了基于3-level量化技术的改进系统;针对此系统应用于微电子机械系统(MEMS)陀螺仪时引入的非线性反馈误差,提出了一种调整反馈脉冲宽度的矫正技术;并基于课题组研制的新型类蛛网环式谐振陀螺仪验证了改进系统的实用...  (本文共7页) 阅读全文>>

《微纳电子技术》2021年01期
微纳电子技术

一种复合式MEMS皮拉尼真空计的设计

微电子机械系统(MEMS)皮拉尼真空计可广泛用于芯片封装和设备测试等领域。量程是MEMS皮拉尼真空计的重要性能指标之一。设计了一种复合式MEMS皮拉尼真空计,通过将具有不同测量范围的两款器件串联复合在同一芯片上,实现量程的扩展...  (本文共7页) 阅读全文>>