Mems高溫壓力傳感器自動鍵合機的製作方法
2024-01-20 21:03:15 2
專利名稱：Mems高溫壓力傳感器自動鍵合機的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種傳感器的加工機械，具體地說是一種傳感器靜電鍵合的加工機械。
背景技術：
矽-玻璃靜電鍵合技術廣泛應用在壓力傳感器的製造上，在MEMS和IC製造領域有著重要地位。同時也是MEMS高溫壓力傳感器製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採用手工作業。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，晶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製造。
發明內容本發明的目的在於提供一種能夠提高MEMS高溫壓力傳感器的矽-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機。
本發明的目的是這樣實現的它包括臺面，在檯面上設置物流臺、操作手、加熱爐和顯微鏡，操作手安裝在由4個軸控制的4自由度操作手工作檯上，加熱爐安裝在由2個軸控制的2自由度定位工作檯上，顯微鏡安裝包括可上下運動的軸的顯微鏡自動調焦工作檯上。
本發明以下優點1、基於顯微視覺的高精度、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，實現晶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製造能力，提高了生產效率。本發明的MEMS高溫壓力傳感器自動鍵合機的結構緊湊，操作空間大、對準精度高、解析度高。與其他測試方法及設備相比，具有更大的通用性和準確性，具有很高的實用價值。
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明的主視圖；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，在檯面上設置物流臺2、操作手3、加熱爐4和顯微鏡5。操作手安裝在由X軸6、Y軸7、Z軸8和W軸9控制的，可在X、Y、Z和W4個方面精確運動4自由度操作手工作檯上。4自由度操作手工作檯上用於控制操作手的定位運動，實現晶片、玻璃基以及鍵合後的成品的抓取和搬運；加熱爐安裝在由軸10和軸11控制的，可在X、Y兩個方面精確運動的2自由度定位工作檯上。2自由度定位工作檯用於控制加熱爐沿X、Y兩個方面精確運動以及在圖像視覺的輔助下實現矽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11的顯微鏡自動調焦工作檯上。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檯用於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、晶片和基體經過超聲波清洗後，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，無損抓取傳感器晶片；3、移動定位工作檯，使得具有3個加熱點的加熱爐的第1加熱點位於顯微鏡視場中心。旋轉操作手，搬運晶片於顯微鏡下，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，控制定位工作檯移動，使得晶片敏感電路的中心位於視場中心；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，搬運晶片於顯微鏡下；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於視場中心；8、在微力傳感的控制下豎直向下放置玻璃基到晶片上，當兩者剛剛接觸時，加直流電壓1200V，正極和晶片相通，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，用於第2個傳感器的鍵合作業；10、依此類推，當操作手從第3個加熱點撤出後，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，然後進行第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檯運動精度、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檯檢測結果
定位工作檯檢測結果
顯微鏡自動調焦工作檯檢測結果
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機，它包括臺面，在檯面上設置物流臺、操作手、加熱爐和顯微鏡，其特徵是操作手安裝在由4個軸控制的4自由度操作手工作檯上，加熱爐安裝在由2個軸控制的2自由度定位工作檯上，顯微鏡安裝包括可上下運動的軸的顯微鏡自動調焦工作檯上。
2.根據權利要求1所述的MEMS高溫壓力傳感器自動鍵合機，其特徵是所述的顯微鏡是倍數可變的顯微鏡。
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機，它包括臺面，在檯面上設置物流臺、操作手、加熱爐和顯微鏡，操作手安裝在由4個軸控制的4自由度操作手工作檯上，加熱爐安裝在由2個軸控制的2自由度定位工作檯上，顯微鏡安裝包括可上下運動的軸的顯微鏡自動調焦工作檯上。本發明基於顯微視覺的高精度、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，實現晶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製造能力，提高了生產效率。
文檔編號C03C27/00GK1792937SQ20051001059
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月30日 優先權日2005年11月30日
發明者榮偉彬, 謝暉, 孫立寧, 陳立國 申請人:哈爾濱工業大學