MEMS陀螺仪真空封装技术研究

"本文详细探讨了器件级MEMS陀螺仪的真空封装工艺，旨在提高陀螺仪的性能和延长使用寿命。研究中采用了两种主要的封装技术：钎焊和电阻焊，针对不同真空度条件下的封装效果进行了分析。" 在MEMS（微电子机械系统）技术领域，陀螺仪是一种至关重要的组件，尤其在军事和民用领域，如航姿测量、导航系统和消费电子产品中都有广泛应用。由于其小巧的尺寸和相对较低的成本，MEMS陀螺仪在现代科技中占据了重要地位。然而，MEMS陀螺仪的高精度要求对其封装技术提出了独特且复杂的需求。 传统的IC封装方法并不适用于MEMS陀螺仪，因为后者需要减少空气阻尼以提升品质因数Q和使用寿命。因此，真空封装成为解决这一问题的关键，它能为陀螺仪内部提供一个几乎没有气体阻力的环境。尽管真空封装技术在成本上占据了MEMS产品总费用的大部分，但其研究和发展却相对滞后，这在一定程度上阻碍了MEMS陀螺仪的实际应用。 在研究中，作者探讨了器件级真空封装的关键技术，其中主要包括两种工艺：钎焊和电阻焊。通过使用镀金合金材料的盖板进行钎焊真空封装，可以显著提高陀螺仪的品质因数，达到约为空气下50倍的水平（品质因数Q=10363.7）。然而，这种封装方式的真空保持度并不理想。 为了解决这一问题，研究者引入了电阻焊二次加压工艺。在内部真空度低于10帕的条件下，通过控制一次压力为0.4MPa，二次压力为0.6MPa，并配合特定的充电电压（Ur=325V），实现了更优质的真空封装，有效地保护了MEMS陀螺仪的性能。 为了优化封装过程，研究还涉及对共晶设备和夹具的改进，以解决炉子抽真空和激活吸气剂这两个关键步骤中的挑战。这些改进不仅提高了封装质量，还为未来真空封装技术的进步提供了可能。 该研究为提升MEMS陀螺仪的性能和可靠性提供了有价值的见解，特别是对于真空封装工艺的改进，这将有助于推动MEMS技术在各个领域的进一步发展和应用。