專利名稱:Mems高溫壓力傳感器自動(dòng)鍵合方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及的是一種傳感器的加工方法,具體地說是一種傳感器靜電鍵合方法。
背景技術(shù):
硅-玻璃靜電鍵合技術(shù)廣泛應(yīng)用在壓力傳感器的制造上,在MEMS和IC制造領(lǐng)域有著重要地位。同時(shí)也是MEMS高溫壓力傳感器制造過程中的重要工藝流程。MEMS高溫壓力傳感器的鍵合時(shí),不論是正面敏感還是反面敏感。敏感電路中心須和導(dǎo)壓孔中心對(duì)準(zhǔn)。但是,目前在MEMS高溫壓力傳感器的靜電鍵合操作采用手工作業(yè)。和自動(dòng)陽極鍵合技術(shù)相比,目前的手工鍵合作業(yè)有以下的不足和缺陷1、對(duì)準(zhǔn)精度低,芯片敏感電路中心和和玻璃基導(dǎo)壓孔不能精確對(duì)準(zhǔn),尤其是在反面敏感傳感器鍵合時(shí),影響傳感器的性能。2、一致性差,手工作業(yè)導(dǎo)致傳感器性能的一致性差。3、效率低,限制了MEMS高溫壓力傳感器的批量制造。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高M(jìn)EMS高溫壓力傳感器的硅-玻璃陽極鍵合工藝過程中的高精度對(duì)準(zhǔn),提高產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)提高生產(chǎn)效率的MEMS高溫壓力傳感器自動(dòng)鍵合方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它選擇由臺(tái)面、設(shè)置在臺(tái)面上的物流臺(tái)、操作手、加熱爐和顯微鏡組成的自動(dòng)鍵合機(jī);自動(dòng)鍵合機(jī)的操作手安裝在由4個(gè)軸控制的4自由度操作手工作臺(tái)上,加熱爐安裝在由2個(gè)軸控制的2自由度定位工作臺(tái)上,顯微鏡安裝在包括可上下運(yùn)動(dòng)的軸的顯微鏡自動(dòng)調(diào)焦工作臺(tái)上;1、芯片和基體經(jīng)過超聲波清洗后,分別放置到承載盤中,放置到物流臺(tái)上,加熱爐加溫到420℃;2、系統(tǒng)初始化,啟動(dòng)操作手,旋轉(zhuǎn)到物流臺(tái)上方,在微力傳感的控制下,無損抓取傳感器芯片;3、移動(dòng)定位工作臺(tái),使得具有3個(gè)加熱點(diǎn)的加熱爐的第1加熱點(diǎn)位于顯微鏡視場中心,旋轉(zhuǎn)操作手,搬運(yùn)芯片于顯微鏡下,在微力傳感的控制下放置到第1加熱點(diǎn)處;4、在顯微視覺的伺服控制下,通過圖像處理和識(shí)別,控制定位工作臺(tái)移動(dòng),使得芯片敏感電路的中心位于視場中心;5、旋轉(zhuǎn)到物流臺(tái)上方,在微力傳感的控制下,無損抓取玻璃基片;6、旋轉(zhuǎn)操作手,搬運(yùn)芯片于顯微鏡下;
7、在顯微視覺的伺服控制下,通過圖像處理和識(shí)別,控制操作手移動(dòng),使得玻璃基導(dǎo)壓孔的中心位于視場中心;8、在微力傳感的控制下豎直向下放置玻璃基到芯片上,當(dāng)兩者剛剛接觸時(shí),加直流電壓1200V,正極和芯片相通,負(fù)極和玻璃基相通,鍵合開始;9、封裝頭1下壓到玻璃基上,加載,同時(shí)操作手撤出,用于第2個(gè)傳感器的鍵合作業(yè);依此類推,當(dāng)操作手從第3個(gè)加熱點(diǎn)撤出后,第1個(gè)傳感器已經(jīng)鍵合完畢,又操作手抓取取出,放置到物流臺(tái)上,然后進(jìn)行第4個(gè)傳感器的鍵合作業(yè),如此循環(huán),實(shí)現(xiàn)了傳感器的自動(dòng)鍵合作業(yè)流程。
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)MEMS高溫壓力傳感器的硅-玻璃陽極鍵合工藝過程中的高精度對(duì)準(zhǔn),提高產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)提高生產(chǎn)效率,面向MEMS傳感器的批量制造,選擇具有批量制造功能的基于計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)陽極技術(shù)該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、基于顯微視覺的高精度、非接觸式測量,實(shí)現(xiàn)了不論是正面還是反面MEMS高溫壓力傳感器的高精度對(duì)準(zhǔn)作業(yè);2、融合視覺/微力覺信息,實(shí)現(xiàn)芯片和玻璃基的高精度、無損抓取和搬運(yùn);3、設(shè)備的高自動(dòng)化程度使得其具有批量制造能力,提高了生產(chǎn)效率。
圖1是本發(fā)明的自動(dòng)鍵合機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本發(fā)明的自動(dòng)鍵合機(jī)的主視圖;圖3是圖1的俯視圖;圖4是圖1的左視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述MEMS高溫壓力傳感器自動(dòng)鍵合機(jī)的組成包括臺(tái)面1,在臺(tái)面上設(shè)置物流臺(tái)2、操作手3、加熱爐4和顯微鏡5。操作手安裝在由軸I、軸II、軸III和軸IV控制的,可在X、Y、Z和W4個(gè)方面精確運(yùn)動(dòng)4自由度操作手工作臺(tái)上。4自由度操作手工作臺(tái)上用于控制操作手的定位運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)芯片、玻璃基以及鍵合后的成品的抓取和搬運(yùn);加熱爐安裝在由軸V和軸VI控制的,可在X、Y兩個(gè)方面精確運(yùn)動(dòng)的2自由度定位工作臺(tái)上。2自由度定位工作臺(tái)用于控制加熱爐沿X、Y兩個(gè)方面精確運(yùn)動(dòng)以及在圖像視覺的輔助下實(shí)現(xiàn)硅片和玻璃基的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn);顯微鏡安裝在可Y方向精確運(yùn)動(dòng)的帶軸VII的顯微鏡自動(dòng)調(diào)焦工作臺(tái)上。其中所述的顯微鏡是倍數(shù)可變的顯微鏡。顯微鏡自動(dòng)調(diào)焦工作臺(tái)用于控制倍數(shù)可變的顯微鏡,從而構(gòu)成一個(gè)變焦距顯微視覺系統(tǒng)。
下面對(duì)本發(fā)明的工作過程作進(jìn)一步描述1、芯片和基體經(jīng)過超聲波清洗后,分別放置到承載盤中,放置到物流臺(tái)上,加熱爐加溫到420℃;2、系統(tǒng)初始化,啟動(dòng)操作手,旋轉(zhuǎn)到物流臺(tái)上方,在微力傳感的控制下,無損抓取傳感器芯片;3、移動(dòng)定位工作臺(tái),使得具有3個(gè)加熱點(diǎn)的加熱爐的第1加熱點(diǎn)位于顯微鏡視場中心。旋轉(zhuǎn)操作手,搬運(yùn)芯片于顯微鏡下,在微力傳感的控制下放置到第1加熱點(diǎn)處;4、在顯微視覺的伺服控制下,通過圖像處理和識(shí)別,控制定位工作臺(tái)移動(dòng),使得芯片敏感電路的中心位于視場中心;5、旋轉(zhuǎn)到物流臺(tái)上方,在微力傳感的控制下,無損抓取玻璃基片;6、旋轉(zhuǎn)操作手,搬運(yùn)芯片于顯微鏡下;7、在顯微視覺的伺服控制下,通過圖像處理和識(shí)別,控制操作手移動(dòng),使得玻璃基導(dǎo)壓孔的中心位于視場中心;8、在微力傳感的控制下豎直向下放置玻璃基到芯片上,當(dāng)兩者剛剛接觸時(shí),加直流電壓1200V,正極和芯片相通,負(fù)極和玻璃基相通,鍵合開始;9、封裝頭1下壓到玻璃基上,加載。同時(shí)操作手撤出,用于第2個(gè)傳感器的鍵合作業(yè);10、依此類推,當(dāng)操作手從第3個(gè)加熱點(diǎn)撤出后,第1個(gè)傳感器已經(jīng)鍵合完畢,又操作手抓取取出,放置到物流臺(tái)上,然后進(jìn)行第4個(gè)傳感器的鍵合作業(yè)。如此循環(huán),實(shí)現(xiàn)了傳感器的自動(dòng)鍵合作業(yè)流程。
各項(xiàng)測試包括各軸工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度、圖像對(duì)準(zhǔn)精度和微力傳感器指標(biāo)測試結(jié)果如下操作手工作臺(tái)檢測結(jié)果
定位工作臺(tái)檢測結(jié)果
顯微鏡自動(dòng)調(diào)焦工作臺(tái)檢測結(jié)果
顯微視覺系統(tǒng)檢測結(jié)果(視覺定位精度)
微力傳感器檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種MEMS高溫壓力傳感器自動(dòng)鍵合方法,其特征是它選擇由臺(tái)面、設(shè)置在臺(tái)面上的物流臺(tái)、操作手、加熱爐和顯微鏡組成的自動(dòng)鍵合機(jī);自動(dòng)鍵合機(jī)的操作手安裝在由4個(gè)軸控制的4自由度操作手工作臺(tái)上,加熱爐安裝在由2個(gè)軸控制的2自由度定位工作臺(tái)上,顯微鏡安裝在包括可上下運(yùn)動(dòng)的軸的顯微鏡自動(dòng)調(diào)焦工作臺(tái)上;(1)、芯片和基體經(jīng)過超聲波清洗后,分別放置到承載盤中,放置到物流臺(tái)上,加熱爐加溫到420℃;(2)、系統(tǒng)初始化,啟動(dòng)操作手,旋轉(zhuǎn)到物流臺(tái)上方,在微力傳感的控制下,無損抓取傳感器芯片;(3)、移動(dòng)定位工作臺(tái),使得具有3個(gè)加熱點(diǎn)的加熱爐的第1加熱點(diǎn)位于顯微鏡視場中心,旋轉(zhuǎn)操作手,搬運(yùn)芯片于顯微鏡下,在微力傳感的控制下放置到第1加熱點(diǎn)處;(4)、在顯微視覺的伺服控制下,通過圖像處理和識(shí)別,控制定位工作臺(tái)移動(dòng),使得芯片敏感電路的中心位于視場中心;(5)、旋轉(zhuǎn)到物流臺(tái)上方,在微力傳感的控制下,無損抓取玻璃基片;(6)、旋轉(zhuǎn)操作手,搬運(yùn)芯片于顯微鏡下;(7)、在顯微視覺的伺服控制下,通過圖像處理和識(shí)別,控制操作手移動(dòng),使得玻璃基導(dǎo)壓孔的中心位于視場中心;(8)、在微力傳感的控制下豎直向下放置玻璃基到芯片上,當(dāng)兩者剛剛接觸時(shí),加直流電壓1200V,正極和芯片相通,負(fù)極和玻璃基相通,鍵合開始;(9)、封裝頭1下壓到玻璃基上,加載,同時(shí)操作手撤出,用于第2個(gè)傳感器的鍵合作業(yè);依此類推,當(dāng)操作手從第3個(gè)加熱點(diǎn)撤出后,第1個(gè)傳感器已經(jīng)鍵合完畢,又操作手抓取取出,放置到物流臺(tái)上,然后進(jìn)行第4個(gè)傳感器的鍵合作業(yè),如此循環(huán),實(shí)現(xiàn)了傳感器的自動(dòng)鍵合作業(yè)流程。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種MEMS高溫壓力傳感器自動(dòng)鍵合方法。它選擇由臺(tái)面、設(shè)置在臺(tái)面上的物流臺(tái)、操作手、加熱爐和顯微鏡組成的自動(dòng)鍵合機(jī)進(jìn)行自動(dòng)鍵合;自動(dòng)鍵合機(jī)的操作手安裝在由4個(gè)軸控制的4自由度操作手工作臺(tái)上,加熱爐安裝在由2個(gè)軸控制的2自由度定位工作臺(tái)上,顯微鏡安裝在包括可上下運(yùn)動(dòng)的軸的顯微鏡自動(dòng)調(diào)焦工作臺(tái)上。本發(fā)明基于顯微視覺的高精度、非接觸式測量,實(shí)現(xiàn)了不論是正面還是反面MEMS高溫壓力傳感器的高精度對(duì)準(zhǔn)作業(yè);融合視覺/微力覺信息,實(shí)現(xiàn)芯片和玻璃基的高精度、無損抓取和搬運(yùn);設(shè)備的高自動(dòng)化程度使得其具有批量制造能力,提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01L21/677GK1834601SQ20061000974
公開日2006年9月20日 申請日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者謝暉, 榮偉彬, 孫立寧, 陳立國 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)