LAS系統(tǒng)微晶玻璃的制備及陽極鍵合性能與工藝參數(shù)關系的研究.pdf

1、近年來，隨著科學技術的發(fā)展，微機電系統(tǒng)在越來越多的領域中得到了廣泛的應用。但作為微機電系統(tǒng)封裝的關鍵技術--半導體硅與玻璃的陽極鍵合技術，仍然存在著許多問題。目前國內外多采用Pyrex與SD-2玻璃作為與硅基片封裝的陽極鍵合材料。這兩種玻璃不但具有較低的蝕刻速率，而且隨溫度的變化其熱膨脹系數(shù)與硅片不甚匹配，導致封裝后殘余應力較大，給封裝工藝帶來困難。與上述兩種玻璃相比，微晶玻璃具有機械強度高、硬度大、耐磨性好；具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)

2、定性；電絕緣性能優(yōu)良、介電損耗小、介電常數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點。因此本課題采用微晶玻璃代替?zhèn)鹘y(tǒng)玻璃，以期在較低溫度下(<350℃)實現(xiàn)微晶玻璃與硅片的良好鍵合。 本課題選用Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系統(tǒng)微晶玻璃作為與硅片適配的陽極鍵合基片材料。用傳統(tǒng)的熔體冷卻法制得該系統(tǒng)基礎玻璃，利用差熱分析(DTA)確定基礎玻璃的核化與晶化溫度，然后采用不同的熱處理制度對基礎玻璃進行熱處理。通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)分析

3、了微晶玻璃的主晶相的種類、尺寸大小、含量與微觀結構形貌，分析了熱處理制度對微晶玻璃熱學性能、力學性能、電阻率以及介電性能的影響。在溫度為200～400℃，電壓為400～600V的條件下，進行了微晶玻璃與硅片的陽極鍵合實驗，研究了電壓、溫度、時間等工藝參數(shù)對陽極鍵合性能的影響。并通過對鍵合微觀表面、界面的分析，進一步探討了微晶玻璃與硅片陽極鍵合的機理。獲得了以下研究成果： 1、隨著核化與晶化時間的增加，微晶玻璃的主晶相均為β-鋰輝

4、石不變，其熱膨脹系數(shù)增大，抗折強度先增大后減小，電阻率增大，介電常數(shù)與介電損耗均呈減小的趨勢。 2、當熱處理制度為670℃/3h、80℃/3h時，微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)為31.16x10-7/℃(200～400℃)，抗折強度為186.64MPa，電阻率為1.02x1012Ω·m(20℃)，介電常數(shù)為21.5(20℃)，適合與硅片進行陽極鍵合。 3、鍵合強度隨電壓、溫度的增加而增大，電壓、溫度對鍵合性能影響較大，時間對鍵合性