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阳极键合是一种连接玻璃与金属或半导体的工艺方法,其具有键合温度低、键合时间短、连接可靠稳定等优点。它广泛应用于电子技术、航空航天、生物医疗等领域,是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)器件封装的关键技术之一。随着MEMS器件封装技术不断发展,市场对封装材料的性能提出了更高的要求。因此,研究MEMS器件的金属与玻璃阳极键合机理及工艺特性,对推动MEMS封装技术的进一步发展具有重要意义。本文首先在键合温度300℃～400℃、键合电压600V～900V的条件下,通过钛合金与玻璃的阳极键合实验,发现在电场的作用下,由于碱金属离子(Na+)的迁移,玻璃在靠近钛合金侧形成Na+耗尽层,该区域富集大量的非桥接氧负离子与钛合金表面的Ti发生不可逆氧化反应,形成Ti6O,实现钛合金与玻璃的紧密连接。随着键合温度与键合电压的升高,键合电流峰值增大,衰减速度加快。键合强度测试证实断裂发生在玻璃内部而键合界面完好,键合强度均达1OMPa以上。然后在键合温度250℃～300℃、键合电压700V～900V的条件下进行铝合金与玻璃的阳极键合实验,指出在键合过程中阳极材料中的金属离子与阴极材料中的氧负离子的扩散是铝合金与玻璃连接的基本条件。通过建立电流-时间模型,发现了键合电流先迅速到达一峰值后呈指数式衰减的变化规律。铝合金与玻璃的键合强度随键合温度与键合电压的升高而增大,在键合温度300℃、键合电压900V的条件下键合强度达到 6.84MPa。最后根据SiCp/Al与玻璃激光辅助阳极键合的理论模型,采用有限元软件模拟了激光在键合表面形成的温度场分布,确定了激光辅助阳极键合的功率范围。在激光功率2W～3W、扫描速度5mm/s～10mm/s、键合电压600V～800V的条件下,实现了SiCp/Al与玻璃的激光辅助阳极键合。然后在此基础上,采用响应曲面法进行了SiCp/Al与玻璃的激光辅助阳极键合实验设计,建立了工艺参数与键合强度的数学模型,分析了工艺参数对键合强度的影响,指出激光功率对键合强度的影响最为显著,其次是扫描速度和键合电压。最后,以最大键合强度作为优化准则,获得了最优工艺参数,当激光功率为2.71W、扫描速度为13.62mm/s、键合电压为725.35V时,键合强度可达6.96MPa,满足MEMS器件封装强度要求。