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微电子封装为具有可动的部件的MEMS(micro-electro-mechanical systems)/MOEMS(micro-optical-electro-mechanical systems)器件提供机械支撑、环境保护、散热通道、电源和信号分配等作用,往往还需要提供光学窗口。与高分子聚合物材料相比,硼硅玻璃具有极佳的透光性能、良好的热稳定性、吸湿性、抗紫外能力,而且它的热膨胀系数(Coefficient of ThermalExpansion,CTE)与硅相近,在MEMS/MOEMS及LED(Light-emitting-diode)封装方面具有重要的应用前景。前期研究表明,球形玻璃微腔由于其独特的结构特征不仅在MEMS制造方面具有重要的应用前景(球形谐振器、微型原子钟以及微透镜制备),还在封装方面具有重要的应用(e.g.加速度计、陀螺仪、LED封装)。但是,玻璃的微加工技术难度大,成本较高,是目前的难题之一。面向潜在的封装需求,本论文在课题组前期研究的基础上,研究热发泡成型制备球形玻璃微腔的批量化技术,并探索其在LED圆片级封装方面的应用。 首先,根据玻璃热成型原理,建立了热成型玻璃微腔的理论模型,揭示了热成型玻璃微腔的高度与热成型温度、发泡剂质量以及玻璃微腔口径等多个参数之间的对应关系,为制备不同尺寸的玻璃微腔提供理论参考。 其次,在上述模型的基础上,针对工业界在量产技术方面的需求,研究了在6英寸晶圆上制备结构均匀的球形玻璃微腔的原理和方法。通过将发泡剂粉末(碳酸钙)均匀混合于粘稠液体中,制成均匀的悬浮液,一方面避免了发泡剂的转移过程中粉尘污染问题,使得热发泡成型技术方案在超净间内的运行成为可能;另一方面,通过点胶技术精确控制发泡剂悬浮液的质量,实现了对发泡驱动力大小的精确控制。通过运用上述方法,成功地在6英寸晶圆上制备了具有均匀结构的圆片级玻璃微腔,为无尘化、批量化制备圆片级球形玻璃微腔奠定了重要基础。 然后,对圆片级玻璃微腔的形状和尺寸进行了表征,并对工艺参数进行了初步的优化。结果表明实验结果与理论模拟符合良好,从而为结构可控的玻璃微腔制备提供了必要的参考。 最后,探索了一种新型的、采用玻璃微腔的LED圆片级封装方案,并从散热、可靠性、出光效果灯多个方面对该方案进行了分析,同时还对该封装后的LED的性能进行了测试。