封装是MEMS技术在工业上面临的最大挑战之一,失效模式多样、失效机理复杂。本项目以MEMS封装为应用对象,结合从事MEMS封装可靠性实验测试、封装工艺过程模拟与仿真研究所取得的成果,采用信息融合方法,研究MEMS器件结构、原材料特性、设备、环境、工艺过程及结果等众多不同类型的物理量和相互耦合作用对MEMS封装失效的作用机制与影响,探索封装失效机理、失效模式及相应的诊断方法。同时,采用"实验验证封装
本项目以MEMS圆片级封装的关键工艺-圆片键合为对象开展研究,旨在为键合工艺模型完善、工艺优化提供理论指导和科学依据,主要内容和成果包括 1、研究了圆片直接键合的化学结合机制,探讨了圆片表面翘曲、表面颗粒对键合的影响,提出了表面粗糙度正弦波和高斯分布模型,仿真模拟和试验结果验证了圆片表面粗糙度和接触距离对直接键合的影响; 2、研究了圆片键合工艺条件包括湿法活化、紫外辅助活化、退火温度、材料等对键合强度的影响、以及恒温恒湿和高低温循环等环境对键合质量及可靠性的影响,为工艺优化提供了理论指导;改进了传统湿化学活化键合工艺,提出了一种表面湿法活化预处理、无压力激光辅助的硅/玻璃局部直接键合方法; 3、探索了圆片键合技术在集成封装、多层键合、微流体管道结构以及Lab-On-Disc制备中的应用,展示了该技术的良好应用前景; 4、研究了基于自组织映射、遗传编程、小波和曲元分析特征提取及在信息融合和失效诊断中应用; 5、开发出一套圆片键合缺陷分析诊断与可靠性评估原型系统,为解决键合封装失效诊断提供了有效的方法和工具。