MEMS圆片级真空度检测器件的研究

摘要

很多具有重要应用背景的MEMS器件加工时都需要进行真空封装。但真空封装工艺、真空保持性、内部真空度测试等关键问题一直未得到真正的解决，特别是圆片级真空封装的真空度检测至今没有有效的检测方法。目前商用的真空规由于体积大，无法应用于体积小的圆片级MEMS真空封装中。本文探讨了一种基于薄膜电阻原理的真空度的检测器件，此器件结构和加工工艺都比较简单，在很多方面都有一定的优势。
　　 采用数值分析和实验相结合的方法系统研究了一个实时检测圆片级MEMS真空封装腔体内部真空度的微型器件——皮拉尼计。从基本传热理论出发，得到了皮拉尼薄膜热敏电阻与皮拉尼的关键结构尺寸、气体压力的解析关系。实验结果表明此皮拉尼计可以测量从1 Pa到1 atm左右的真空压力，并在1～1000 Pa内有很好的线性度；不同输入电压下的皮拉尼计的线性度是不同的，经过实验得到最佳工作输入电压为3 V；每个皮拉尼计有独特的线性相关特性，但趋势基本相同。
　　 对完成加工后的皮拉尼计进行了金硅键合实验以及键合后进行了泄漏率检测实验研究。通过与常规的泄漏率检测方法的检测结果相对比，证实了此皮拉尼计也能用于泄漏率的检测。
　　 研究了将皮拉尼计用于气体流量的检测中。对不同流量、不同阻值、不同输入电压进行了实验研究。结果显示此流量计在气体流量0.1-1 m3/h范围内有很好的线性度。不同阻值的流量计的输出电压与流量间的相关曲线是不同的，但线性度相差不大，同时与气体流动的方向无关。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

2 皮拉尼计的设计与结果分析

3 皮拉尼计的键合实验与泄露率检测

4 皮拉尼计的应用-MEMS热式流量计

5 总结与展望

致 谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间科研成果