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精密钣金加工厂基片粘接技术
时间:2020-09-26 点击次数:5871

精密钣金加工微加工工艺中有时需要将两块微加工后的基片粘接起来,这样可获得复杂的构造,实现更多的功能。将某基片结合起来的方法有焊接接触、阳极结合、直接结合、扩散结合等。其中,键合技术是微机械加工中一种十分有效的粘接技术。键合技术是指将两块材料不通过任何粘结剂而直接封接在一起的技术,通常采用的工艺有静电键合技术和热键合技术。静电键合又称为场助键合或阳极键合,它是将玻璃与金属、合金或半导体键合在一起,无需使用任何粘结剂,键合界面有良好的气密性和长期稳定性,在微机械加工中应用十分广泛。两硅片通过高温处理可直接键合在一起, 中间不需要任何粘结剂,也不需要外加电场,工艺简单。这种技术称为硅直接键合(SDB)技术,也称为硅熔融键合(SFB)技术或直接样品键合(DWB)技术。本工艺采用了将静电键合工艺和热键合工艺相结合的技术。


其键合过程是:将要键合的硅片按正极,玻璃的一面接负极,并对玻璃一硅片加热。当加有外电压时,玻璃中的Na*向负极方向漂移,在紧邻硅片的玻璃表面形成耗尽层,耗尽层的宽度约为几yum.由于耗尽层带负电荷,硅片带正电荷,所以硅片和玻璃之间存在较大的静电吸引力,使两者紧密接触。由于静电键合是在比较高的温度下进行的,因此,紧密接触的硅一玻璃界面会发生化学反应,形成牢固的化学键,如Si-O-Si 键等。显而易见,如果将硅接负极,则不能形成键合,这就是“阳极键合”名称的由来。此外,由于键合是靠外加电场作用形成的,故又称为场助键合。当键合完成以后,由于硅一玻璃界面的化学键使硅一玻璃界面形成了良好的封装,因此,其键合强度要比硅或玻璃本身牢固。

精密钣金加工从设计角度考虑,特征建模从-开始就将特征概念融合到产品模型中,使产晶设计工作在更高的层次上进行,设计者的操作对象不再是低级的线条和体素,而是具有一定工程语义的特征,进而能够加强设计与其它工程应用之间的联系。并且特征的引用直接体现了设计意图,使得基于特征的产品模型更易为人们所理解,设计的图样更容易修改,从而使设计人员可以将更多的精力用在创造性构思上。从计算机集成制造的角度考虑,在产品开发的整个生命周期内,利用特征建模技术可以建立覆盖设计信息与工艺信息的统的产品模型,产品信息采用特征来描述,有利于产品结构设计与工艺设计的并行与集成,从而在产品设计阶段就充分考虑制造及后续各环节的要求,保证产晶结构有良好的工艺性。特征建模有助于加强产品设计、工艺准备、加工、检测各部门间的联系,更好地将产品设计意图贯彻到各个后续应用环节,并且及时得到后者的反馈意见。(5)特征建模有助于推动行业内的产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化。

该图形与陀螺检测梳齿完全对应,为玻璃罩子与陀螺的键合奠定基础。


(6)在需要引线的位置打磨通孔,通孔顶部的直径为205x10um,深度为305t5pum。为不影响玻璃罩底部空腔的形状,孔不打穿。


(C)腐蚀玻璃罩底部的空腔,该空腔的深度为150+15um。该空腔的作用是为键合提供一个真空环境。


(d)通过腐蚀将孔打穿,通孔顶部的直径为350:+30um, 腐蚀深度为80+5 pum


精密钣金加工在静电键合中,温度和外加电场是最主要的影响因素。过低的温度会使玻璃的导电性差,过高的温度又会使玻璃软化而不能完成键合。一般玻璃的软化点温度为500'C~800C,键合温度通常为180C~500C之间。外加电场对键合过程也有影响,电压太低会使静电引力减弱,不能完成键合,太高的电压又会使玻璃击穿,所以玻璃的键合般使用200V~ 1000V电压,具体选择的电压上限与玻璃厚度有关。静电键合操作在一个真空腔体内完成(如图 2.21所示)。在玻璃罩上加一个与电源负极相连的圆形电极,在圆形电极上再加一个用于加热、加压的卡盘。将玻璃罩子和硅片上相应的图案完全对准,面对面放置在一起, 其中,硅片与一个键合校准装置相连,装置与为硅片加热的底部加热块连接,同时加热块接电源正极。选择适当的过程操作变量:真空腔体内气压为1.0e mbar:卡盘施加50N的压力:键合温度范围为510C ~ 520C;提供的工作电压为350V~ 500V,供电时间为30s~ 60s.



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