專利名稱：Mems高溫壓力傳感器自動鍵合方法
技術領域：
本發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：
硅-玻璃靜電鍵合技術廣泛應用在壓力傳感器的制造上，在MEMS和IC制造領域有著重要地位。同時也是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，不論是正面敏感還是反面敏感。敏感電路中心須和導壓孔中心對準。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。和自動陽極鍵合技術相比，目前的手工鍵合作業有以下的不足和缺陷1、對準精度低，芯片敏感電路中心和和玻璃基導壓孔不能精確對準，尤其是在反面敏感傳感器鍵合時，影響傳感器的性能。2、一致性差，手工作業導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。
發明內容本發明的目的在于提供一種能夠提高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準，提高產品質量，同時提高生產效率的MEMS高溫壓力傳感器自動鍵合方法。
本發明的目的是這樣實現的它選擇由臺面、設置在臺面上的物流臺、操作手、加熱爐和顯微鏡組成的自動鍵合機；自動鍵合機的操作手安裝在由4個軸控制的4自由度操作手工作臺上，加熱爐安裝在由2個軸控制的2自由度定位工作臺上，顯微鏡安裝在包括可上下運動的軸的顯微鏡自動調焦工作臺上；1、芯片和基體經過超聲波清洗后，分別放置到承載盤中，放置到物流臺上，加熱爐加溫到420℃；2、系統初始化，啟動操作手，旋轉到物流臺上方，在微力傳感的控制下，無損抓取傳感器芯片；3、移動定位工作臺，使得具有3個加熱點的加熱爐的第1加熱點位于顯微鏡視場中心，旋轉操作手，搬運芯片于顯微鏡下，在微力傳感的控制下放置到第1加熱點處；4、在顯微視覺的伺服控制下，通過圖像處理和識別，控制定位工作臺移動，使得芯片敏感電路的中心位于視場中心；5、旋轉到物流臺上方，在微力傳感的控制下，無損抓取玻璃基片；6、旋轉操作手，搬運芯片于顯微鏡下；
7、在顯微視覺的伺服控制下，通過圖像處理和識別，控制操作手移動，使得玻璃基導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，當兩者剛剛接觸時，加直流電壓1200V，正極和芯片相通，負極和玻璃基相通，鍵合開始；9、封裝頭1下壓到玻璃基上，加載，同時操作手撤出，用于第2個傳感器的鍵合作業；依此類推，當操作手從第3個加熱點撤出后，第1個傳感器已經鍵合完畢，又操作手抓取取出，放置到物流臺上，然后進行第4個傳感器的鍵合作業，如此循環，實現了傳感器的自動鍵合作業流程。
本發明為了實現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準，提高產品質量，同時提高生產效率，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算機控制的自動陽極技術該技術具有以下優點1、基于顯微視覺的高精度、非接觸式測量，實現了不論是正面還是反面MEMS高溫壓力傳感器的高精度對準作業；2、融合視覺/微力覺信息，實現芯片和玻璃基的高精度、無損抓取和搬運；3、設備的高自動化程度使得其具有批量制造能力，提高了生產效率。
圖1是本發明的自動鍵合機的結構示意圖；圖2是本發明的自動鍵合機的主視圖；圖3是圖1的俯視圖；圖4是圖1的左視圖。
具體實施方式
下面結合附圖舉例對本發明作更詳細的描述MEMS高溫壓力傳感器自動鍵合機的組成包括臺面1，在臺面上設置物流臺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個方面精確運動4自由度操作手工作臺上。4自由度操作手工作臺上用于控制操作手的定位運動，實現芯片、玻璃基以及鍵合后的成品的抓取和搬運；加熱爐安裝在由軸V和軸VI控制的，可在X、Y兩個方面精確運動的2自由度定位工作臺上。2自由度定位工作臺用于控制加熱爐沿X、Y兩個方面精確運動以及在圖像視覺的輔助下實現硅片和玻璃基的自動對準；顯微鏡安裝在可Y方向精確運動的帶軸VII的顯微鏡自動調焦工作臺上。其中所述的顯微鏡是倍數可變的顯微鏡。顯微鏡自動調焦工作臺用于控制倍數可變的顯微鏡，從而構成一個變焦距顯微視覺系統。
下面對本發明的工作過程作進一步描述1、芯片和基體經過超聲波清洗后，分別放置到承載盤中，放置到物流臺上，加熱爐加溫到420℃；2、系統初始化，啟動操作手，旋轉到物流臺上方，在微力傳感的控制下，無損抓取傳感器芯片；3、移動定位工作臺，使得具有3個加熱點的加熱爐的第1加熱點位于顯微鏡視場中心。旋轉操作手，搬運芯片于顯微鏡下，在微力傳感的控制下放置到第1加熱點處；4、在顯微視覺的伺服控制下，通過圖像處理和識別，控制定位工作臺移動，使得芯片敏感電路的中心位于視場中心；5、旋轉到物流臺上方，在微力傳感的控制下，無損抓取玻璃基片；6、旋轉操作手，搬運芯片于顯微鏡下；7、在顯微視覺的伺服控制下，通過圖像處理和識別，控制操作手移動，使得玻璃基導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，當兩者剛剛接觸時，加直流電壓1200V，正極和芯片相通，負極和玻璃基相通，鍵合開始；9、封裝頭1下壓到玻璃基上，加載。同時操作手撤出，用于第2個傳感器的鍵合作業；10、依此類推，當操作手從第3個加熱點撤出后，第1個傳感器已經鍵合完畢，又操作手抓取取出，放置到物流臺上，然后進行第4個傳感器的鍵合作業。如此循環，實現了傳感器的自動鍵合作業流程。
各項測試包括各軸工作臺運動精度、圖像對準精度和微力傳感器指標測試結果如下操作手工作臺檢測結果
定位工作臺檢測結果
顯微鏡自動調焦工作臺檢測結果
顯微視覺系統檢測結果(視覺定位精度)
微力傳感器檢測結果
權利要求
1.一種MEMS高溫壓力傳感器自動鍵合方法，其特征是它選擇由臺面、設置在臺面上的物流臺、操作手、加熱爐和顯微鏡組成的自動鍵合機；自動鍵合機的操作手安裝在由4個軸控制的4自由度操作手工作臺上，加熱爐安裝在由2個軸控制的2自由度定位工作臺上，顯微鏡安裝在包括可上下運動的軸的顯微鏡自動調焦工作臺上；(1)、芯片和基體經過超聲波清洗后，分別放置到承載盤中，放置到物流臺上，加熱爐加溫到420℃；(2)、系統初始化，啟動操作手，旋轉到物流臺上方，在微力傳感的控制下，無損抓取傳感器芯片；(3)、移動定位工作臺，使得具有3個加熱點的加熱爐的第1加熱點位于顯微鏡視場中心，旋轉操作手，搬運芯片于顯微鏡下，在微力傳感的控制下放置到第1加熱點處；(4)、在顯微視覺的伺服控制下，通過圖像處理和識別，控制定位工作臺移動，使得芯片敏感電路的中心位于視場中心；(5)、旋轉到物流臺上方，在微力傳感的控制下，無損抓取玻璃基片；(6)、旋轉操作手，搬運芯片于顯微鏡下；(7)、在顯微視覺的伺服控制下，通過圖像處理和識別，控制操作手移動，使得玻璃基導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，當兩者剛剛接觸時，加直流電壓1200V，正極和芯片相通，負極和玻璃基相通，鍵合開始；(9)、封裝頭1下壓到玻璃基上，加載，同時操作手撤出，用于第2個傳感器的鍵合作業；依此類推，當操作手從第3個加熱點撤出后，第1個傳感器已經鍵合完畢，又操作手抓取取出，放置到物流臺上，然后進行第4個傳感器的鍵合作業，如此循環，實現了傳感器的自動鍵合作業流程。
全文摘要
本發明提供的是一種MEMS高溫壓力傳感器自動鍵合方法。它選擇由臺面、設置在臺面上的物流臺、操作手、加熱爐和顯微鏡組成的自動鍵合機進行自動鍵合；自動鍵合機的操作手安裝在由4個軸控制的4自由度操作手工作臺上，加熱爐安裝在由2個軸控制的2自由度定位工作臺上，顯微鏡安裝在包括可上下運動的軸的顯微鏡自動調焦工作臺上。本發明基于顯微視覺的高精度、非接觸式測量，實現了不論是正面還是反面MEMS高溫壓力傳感器的高精度對準作業；融合視覺/微力覺信息，實現芯片和玻璃基的高精度、無損抓取和搬運；設備的高自動化程度使得其具有批量制造能力，提高了生產效率。
文檔編號H01L21/677GK1834601SQ20061000974
公開日2006年9月20日 申請日期2006年2月27日 優先權日2006年2月27日
發明者謝暉, 榮偉彬, 孫立寧, 陳立國 申請人:哈爾濱工業大學