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室温红外探测阵列的真空封装研究

作　者: 李学锋
导　师: 刘卫国
学　校: 西安工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 真空封装键合苯并环丁烯石英晶振直接数字频率合成技术
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

室温红外探测器阵列的真空封装是制作红外探测器的重要环节和关键技术,它也是红外探测器研究的难点和热点。本文主要对室温红外探测器阵列的真空封装和封装后腔体真空度测量两方面内容作了研究。首先,介绍了MEMS真空封装的发展现状,提出了真空封装结构和实现方案。对实现真空封装的几种常用键合方法进行了分析比较,选取了使用非光敏苯并环丁烯(BCB)的粘接剂键合实现真空封装,并根据粘接剂键合的一般工艺流程,对BCB旋涂厚度、BCB图形化、BCB固化温度曲线及键合时施加的压力进行了详细的研究。其次,在MEMS器件真空封装内部真空度测试中,提出了以晶振作为传感器对封装腔体内部真空度进行测量,并设计了一套基于晶振传感的真空度测量系统。该系统根据音叉型石英晶振谐振时阻抗与周围压强的关系制作而成。将音叉型石英晶振作为陪片直接封装在MEMS真空封装的壳体中,采用直接数字频率合成器(DDS)作为信号源激励石英晶振,利用相位幅度比较电路比较石英晶体两端信号的相位差和幅度比并输出相应的电压信号,经过A/D转换后送至单片机,经过处理和标定后用于测量和监控MEMS封装内部的真空度。通过研究,解决了室温红外探测阵列的封装问题,完成了石英晶振真空计的测量电路设计与标定,该真空计可实现2-100Pa压强范围的测量,测量精度约为10%。能满足全自动、实时的在线测量要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 MEMS概述  8
  1.2 MEMS封装技术  8-14
    1.2.1 MEMS气密性封装中的键合技术  9-12
    1.2.2 真空封装  12-14
  1.3 本文研究的意义  14-15
  1.4 本文主要的研究工作  15-16
2 系统总体方案设计  16-23
  2.1 封装方法  16-17
    2.1.1 键合方法选取  16-17
    2.1.2 封装结构  17
  2.2 真空度检测系统设计  17-22
    2.2.1 石英晶振真空检测原理  18-20
    2.2.2 真空度检测系统  20-22
  2.3 本章小结  22-23
3 封装工艺研究  23-32
  3.1 BCB旋涂厚度  24-25
  3.2 BCB胶的图形化  25-26
  3.3 BCB固化曲线  26
  3.4 键合强度表征  26-27
  3.5 硅片的通孔腐蚀  27-30
  3.6 MgO掩模层的制备  30-31
  3.7 本章小结  31-32
4 硬件电路设计  32-44
  4.1 控制单元  32-33
  4.2 直接数字频率合成器  33-37
    4.2.1 DDS原理  33-34
    4.2.2 DDS芯片AD9850  34-37
    4.2.3 低通滤波器  37
  4.3 幅值相位检测  37-40
    4.3.1 幅值检测电路  38-40
    4.3.2 AD转换电路  40
  4.4 稳压电源设计  40-42
  4.5 晶振的标定及系统测量误差  42-43
  4.6 本章小结  43-44
5 软件设计  44-46
  5.1 频率控制字传输程序  44-45
  5.2 读取A/D转换程序  45
  5.3 比较子程序  45-46
6 结论  46-48
参考文献  48-51
攻读硕士学位期间发表的论文  51-52
致谢  52-54

室温红外探测阵列的真空封装研究

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