【多功能靜電鍵合儀】
功能/作用介紹
簡介
靜電鍵合又稱陽極鍵合、場助鍵合。它是近年來高速發(fā)展的微機械電子系統(tǒng)(Micro-electromechanical Systems，MEMS)領域的關鍵技術(shù)，被廣泛應用于硅-玻璃基壓力傳感器、加速度傳感器，以及微泵、閥等MEMS微結(jié)構(gòu)的鍵合封裝。靜電鍵合是將硅片與含可動正電荷的玻璃片(如含Na2O的Pyrex玻璃)緊密接觸，加熱至350~420℃時，施加800~1200V高壓，硅接陽極，玻璃接陰極，玻璃中的Na+向負極方向漂移，在與硅接觸的玻璃面形成帶負電O-的耗盡層，硅帶正電荷，硅/玻璃界面發(fā)生電化學反應，形成Si-O-鍵，牢固地封接。現(xiàn)有的靜電鍵合設備多是用于實際生產(chǎn)的專用設備, 體積大、價格高，不適合在實驗教學中使用。
多功能靜電鍵合儀是哈爾濱工業(yè)大學在相關科研成果基礎之上自行設計、制造的實驗教學設備。具有直觀性好、可操作性強、結(jié)構(gòu)小巧緊湊，性價比高等特點。主要由鍵合臺、加熱控溫系統(tǒng)、高壓源、電極構(gòu)成。
鍵合臺，采取開放式結(jié)構(gòu)，最大可放置3吋圓片。當鍵合陰極使用點電極時，可以透過鍵合玻璃直接觀察硅/玻璃界面的鍵合過程，鍵合臺底盤以千分尺為x、y向平移導軌，臺面x、y向最大可調(diào)節(jié)行程分別為2cm，精度達0.1mm，若安裝顯微鏡，能實現(xiàn)對版鍵合。
加熱控溫系統(tǒng)，采用鋁合金電加熱板為樣品加熱，一方面加熱功率高、可靠性好，另一方面可以直接作為鍵合陽極板，加熱板與底盤之間的隔熱采取隔空安裝方法實現(xiàn);使用高精度PID控溫儀對鍵合臺面控溫：(室溫~450)±1℃可調(diào)。AD 220V輸入。
高壓電源，有兩種，一種是內(nèi)置式，為安全考慮設計了過載保護電路，采用了負壓源， CD輸出：0~-1300V可調(diào)，精度1%，電流0~2mA;另一種外購源，CD輸出：0~1500V可調(diào)，精度1%，電流0~20mA;輸入均為：AD 220V
電極：配置點電極與面電極，有電極夾持機構(gòu)，便于更換電極，電極高度可調(diào)，最大行程4cm。
本設備適用范圍廣泛，即可以作為高校實驗教學儀器，又可以作為MEMS領域科研院所的實驗設備，也可以作為小型生產(chǎn)企業(yè)的鍵合加工設備。
1、 作為高校實驗教學儀器，主要是面向電子信息科學與技術(shù)專業(yè)、微機電系統(tǒng)工程專業(yè)等，為 “微電子機械系統(tǒng)基礎”、“微機械加工技術(shù)”等課程實驗服務，可開出4學時綜合型“硅/玻璃靜電鍵合”實驗。有配套的實驗指導書。學生通過本實驗學習能加深對MEMS關鍵技術(shù)—靜電鍵合機理的理解，掌握靜電鍵合工藝方法及其關鍵參數(shù)，了解影響鍵合效果的主要因素。
2、 作為實驗研究設備，可以進行硅(或金屬Al等材料)與玻璃靜電鍵合、熱鍵合的實驗研究。若在鍵合臺上安裝顯微攝像等裝置，可以進一步開展靜電鍵合、熱鍵合機理研究。還可以進行MEMS微結(jié)構(gòu)鍵合封裝實驗。
作為鍵合加工設備，采用面電極可進行最大3吋硅/玻璃圓片的靜電鍵合加工。若在鍵合臺上安裝顯微鏡，用點電極可以進行硅壓力傳感器、加速度傳感器芯片的對版鍵合封裝。
作品名稱：多功能靜電鍵合儀
完成單位：哈爾濱工業(yè)大學
