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- MEMS壓力傳感器的制作工藝淺淡
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/7/13
MEMS壓力傳感器的制作工藝對(duì)傳感器的性能影響很大，在所有工藝中有兩種工藝特別重要，分別是傳感器的貼片工藝和引線(xiàn)鍵合工藝，下面就這兩種工藝的操作手法做下說(shuō)明，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明哪種更適合制造壓力傳感器的需要。
貼片工藝
MEMS壓力傳感器的貼片工藝一般要求有足夠的貼片強(qiáng)度、盡可能小的貼片應(yīng)力和能滿(mǎn)足傳感器的工作溫度等。用于壓力芯片的貼片材料主要有焊料和膠，不同的貼片材料對(duì)壓力傳感器性能影響有很大不同。由于焊料貼片時(shí)要求對(duì)芯片背面進(jìn)行金屬化處理，工藝相對(duì)較復(fù)雜，而用膠進(jìn)行貼片，其工藝更簡(jiǎn)單，且成本較低，所以壓力傳感器選用貼片膠工藝進(jìn)行貼片比較多。
由于固化后膠的軟硬對(duì)傳感器的性能有很大影響，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了軟硬膠對(duì)壓力傳感器零點(diǎn)輸出的影響，針對(duì)同一芯片，分別采用無(wú)貼片膠、軟貼片膠、硬貼片膠等三種情況，在-30～125℃下對(duì)傳感器的零點(diǎn)輸出進(jìn)行了測(cè)試，你會(huì)看到貼片膠對(duì)壓力傳感器零點(diǎn)的影響隨溫度變化而變化，在低溫時(shí)，使用了硬膠貼片的傳感器的零點(diǎn)明顯高于使用軟膠與無(wú)膠的，這種差別隨著溫度的升高變得越來(lái)越小。
這里面主要有三個(gè)原因：貼片膠的彈性模量隨溫度的升高而變小;貼片膠高溫固化，在低溫時(shí)會(huì)引起收縮殘余應(yīng)力;貼片膠和芯片材料熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的熱應(yīng)力。特別需要注意的是，在85℃之后，硬膠的影響突然變小，小到幾乎與無(wú)膠的情況相同。這是因?yàn)橛材z的玻璃化溫度(Tg)為85℃，高于Tg點(diǎn)時(shí)膠的楊氏模量變小，因而對(duì)傳感器的零點(diǎn)溫漂影響變小。
因此，在選用貼片膠時(shí)，要求膠的Tg大于壓力傳感器的工作溫度，以確保傳感器零點(diǎn)的穩(wěn)定性和工作的可靠性。
引線(xiàn)鍵合工藝
用于引線(xiàn)鍵合的鍵合線(xiàn)有Al線(xiàn)和Au線(xiàn)，由于Au線(xiàn)性能更優(yōu)，所以MEMS壓力傳感器的鍵合工藝選用Au線(xiàn)。鍵合時(shí)要使鍵合面保持清沽，否則會(huì)影響鍵合強(qiáng)度，等離子清洗是一種能有效提高鍵合強(qiáng)度的方法。由于機(jī)油壓力傳感器工作環(huán)境惡劣，尤其是頻繁的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致金絲有缺陷的地方疲勞斷裂，或者最容易疲勞的位置如第二焊點(diǎn)附近的頸部位置發(fā)生斷裂，因此要求更高的鍵合質(zhì)量。
在某種機(jī)油壓力傳感器臺(tái)架試驗(yàn)中，在一批試驗(yàn)樣品經(jīng)過(guò)6×105次加壓和卸壓試驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)樣品失效，故障分析結(jié)果表明：一個(gè)樣品的失效模式為信號(hào)處理電路上的一個(gè)電阻損壞;另一個(gè)樣品的失效模式為金絲線(xiàn)斷裂。對(duì)于這種情況，可以采用雙金絲鍵合工藝，并盡量選用高純度、低缺陷的金絲，并做好引線(xiàn)鍵合前各封裝器件的清潔工作。這樣對(duì)金絲鍵合工藝進(jìn)行改進(jìn)后，在可靠性試驗(yàn)中，未曾出現(xiàn)金絲斷裂的質(zhì)量問(wèn)題。
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