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(qǐng)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(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)