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随着MEMS系统的复杂度和集成度不断提高,微装配技术的应用日益广泛。本文开发了一种基于MEMS的模块化微装配平台研究,并对其中关键的厚胶和金属材料的三维微加工技术进行了研究。
论文提出并加工实现了一种基于MEMS的三维微装配平台,使用MEMS工艺加工微夹具,利用表面张力,通过多级对准,实现三维方向的高精度装配。
围绕这一微装配平台,论文首先研究了厚胶与金属材料三维加工工艺:研究了SU-8、AZ4620厚胶光刻工艺,确定了优化的光刻工艺参数,并研究了SU-8 光刻胶表面改性特性,通过氧等离子体轰击实现了SU-8光刻胶表面接触角的改变及控制,为SU-8作为MEMS结构材料的应用奠定了基础;研究了金、锡微电镀技术,确定了金、锡电镀工艺的工艺参数,可实现较厚金属层的淀积和较高的深宽比。
微平台装配过程分三步进行:采用SU-8光刻胶制作微夹具,通过对微结构进行表面处理,实现对液体的控制,完成初对中;利用精对中结构实现芯片的精确定位;利用焊料熔融回流实现高精度装配,完成机械/电学互连。横向对准精度优于3μm,通过菊花链结构测试得到电学接触电阻为11.7欧姆。整个工艺为低温工艺,能与标准CMOS工艺兼容,具有良好的应用前景。
论文还在国内开展了体钛 ICP 深刻蚀技术的研究,采用了不同刻蚀掩模:AZ4620和金属Ni,Cl<,2>作为刻蚀气体,研究了线圈功率、平板功率和Cl<,2>流量对刻蚀速率和选择比的影响,对工艺参数进行了优化,得到了0.91μm/min的刻蚀速率。