Browsing by Author "詹金龍"

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常壓電漿應用於多層玻璃之陽極接合技術開發
(2012) 詹金龍; Chan, jin-long
陽極接合技術主要是藉由電場與溫度的輔助下，形成共價鍵結而達到玻璃-矽晶圓、玻璃-玻璃基板接合之目的。由於陽極接合易於達到氣密性接合，並具有低溫、無介質、製程簡易等優勢，故已廣泛應用於微機電系統之封裝。在以往陽極接合技術中，多數研究僅只有兩層接合並應用於元件製作開發，而為了提升產品之性能及附加價值，勢必發展多層之接合技術。因此，本研究將配合常壓電漿基板表面處理技術，以進行多層玻璃(> 3 layers)陽極接合技術的研究。根據研究結果顯示，本研究利用常壓電漿系統，使用壓縮空氣CDA作為主要製程氣體，於soda lime玻璃試片表面進行前處理，試片面積大小均為1 cm X 1 cm，唯陽極接合用之底層玻璃，其面積大小採用2 cm X 2 cm。在間距為5 mm與時間為30秒之處理條件下，使得試片表面接觸角<3 ∘，具有超親水特性(<10 ∘)，其時效性可長達八小時。藉此特性能降低接合界面之氣隙排出阻力，在間距範圍5-25 mm與時間固定為30秒之常壓電漿處理條件，以及固定接合電壓為2.5 kV、溫度200 ℃及時間1分鐘之接合條件下，氣隙排出阻力小而能有較佳之接合品質與速度，接合率均落於26.49±3 %，相較於未處理之試片僅只有7.98 %，接合率之差距至少三倍以上。選擇常壓電漿處理時間的原則，主要依親水鍵結接枝於試片表面之穩定程度，並於後續進行陽極接合製程，其接合條件為電壓2.5 kV、溫度200 ℃及時間1分鐘。在處理時間與接合率關係圖中，得知處理時間範圍在5-30秒為線性區，其斜率值約為0.65 %/sec，處理時間範圍在30-90秒為飽和區，其斜率值約為0.08 %/sec，接合率平均在27.53 %。在處理時間90秒時，可達到30.91 %之接合率。在100 %的面積接合實驗中，經常壓電漿處理之試片，在固定接合電壓為2.5 kV與溫度200 ℃之接合條件下，氣隙排出阻力小而較不易產生牛頓環，能完整接合得到73.3 N之剪力破壞，比起未處理之試片需克服阻力問題，可能於微觀世界中存有氣隙，使接合屬於暫時性或並非完全接合，得到43.1 N之剪力破壞，故常壓電漿對於陽極接合具有一定之重要性。利用接合電壓2.5 kV、接合溫度200 ℃以及時間為5分鐘之接合條件，分別完成常壓電漿處理與否之三層玻璃結構的陽極接合，未經常壓電漿處理之上下層接合界面可分別得到30.3 N與56.0 N之剪力破壞，而經由常壓電漿處理可分別得到37.8 N與87.4 N之剪力破壞，表示處理對於接合力提升之必要性，接合力又因層數而有所遞減，最大之接合力主要於下層界面，亦即最大電場發生之處。最後，依研究所提出之多層玻璃接合的方法，改善以往僅受限於三層接合或需分次接合才能達到多層結構的缺點，利用接合電壓2.5 kV、接合溫度200 ℃以及時間為10分鐘之接合條件，可於單次迅速順利進行二至七層結構之玻璃接合。