MEMS圆片级气密封装工艺规范(试行).pdf

文档介绍：Institute of Microsystems, Huazhong University of Science & Technology

MEMS 圆片级气密封装工艺规范(试行)

华中科技大学微系统研究中心


目录

1. 总则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2
2. 基本规定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2
3. 封装键合材料与制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
4. 键合方法与工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
阳极键合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
熔硅键合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
共晶键合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
5. 键合质量评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
5. 1 键合界面空洞检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8
5. 2 气密性检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9
5. 3 键合强度(抗拉和抗剪切强度) ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12
5. 4 热循环测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15
5. 5 热冲击测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16
5. 6 应力测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17
5. 7 SEM 微观分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18










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Institute of Microsystems, Huazhong University of Science & Technology
1 总则

为统一 MEMS 圆片级气密封装工艺方法,提高工艺质量及其可比性,特制定本规范。
本规范适用于 MEMS 圆片级气密封装工艺实施和管理。
制定 MEMS 圆片级气密封装工艺应符合以下条件:
(1)满足 MEMS 研制及今后发展的需要,为提高 MEMS 封装设计和工艺实施与管理水平服务。
(2)充分考虑工艺条件,掌握国内外已有成果,把工艺设计建立在高起点的基础上。
(3)工艺过程要有明确的目的、要求和内容。
(4)具备必要的工艺环境、工艺设施、技术力量和设备条件。
MEMS 圆片级气密封装工艺除应符合本规范外,尚应符合国家及相关行业现行有关标准
的规定。

2 基本规定

MEMS 圆片级气密封装(键合)工艺应包括键合工艺和键合质量评价等内容。
MEMS 圆片级气密封装(键合)工艺应在了解工艺目的、条件、规模和特点的基础上进
行。工艺内容、方法和数量应符合工艺任务书要求。
实施单位在开展工作之前,应收集和分析工艺资料,结合工艺任务书的要求,编制工
艺大纲。工艺大纲在执行过程中可根据工艺条件和要求的变化适当进行调整修改。
工艺大纲应包括下列内容:
1 工艺目的、内容和技术要求。
2 工艺布置。
3 仪器设备和人员安排。
4 计划进度。
5 提交工艺成果的名称及数量。
6 其他内容。
仪器设备应合理选型配套,定期进行计量率定。
封装键合工艺应在不低于 1000 级的超净环境中进行。
工艺结束后,应及时编制和提交工艺报告。





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Institute of Microsystems, Huazhong University of Science & Technology
3 封装键合材料与制备

MEMS 圆片键合材料一般应具有以下性能:
1 要求使 MEMS 结构与基板有很好的键合强度,以保证 MEMS 芯片与基板不发生相对
移动,而且必须能承受温度、湿气、冲击、振动和切割等影响。
2 键合材料必须在 MEMS 芯片和外壳基板之间提供良好的热通道,使 MEMS 芯片产生
的热量顺利的从芯片传导到底板,以保证芯片工作在所希望的温度范围内,如果支持
电路需要从芯片到底板有很好电接触,那么键合材料应该能满足这一要求。
3 键合材料要求有很好的稳定性和可靠性。键合材料的稳定性和可靠性取决于键合材料
间热膨胀系数(CTE)的差别所产生的热机械应力承受能力。这些应力主要在键合材
料与芯片底面和外壳底板之间的界面位置。常用 MEMS 键合材料的