電容式壓力感測器與 SU-8 的黏著劑接合

1. 微機電期末報告 電容式壓力感測器與SU-8的黏著劑接合 指導老師： • 莊承鑫 （教授） 組員： • 涂智清 • 張鈞皓 • 陳建瑋 • 余明錡 • 陳嘉文

2. 摘要 • 本文介紹了一種方法，用於製造電容式壓力傳感器，透過利用接著劑黏合在真空狀態的SU-8。結構化晶圓接合的不同參數影響進行了研究。結果發現，預烘焙時間，抽運時候真空的時間，以及結合層的厚度是成功接合的最重要的因素。感測器的檢測，是透過透明玻璃拍攝的SEM照片，有90％的成功鍵合區域，傳感器的最終的產率70％透過利用結合質量進行了評價。晶圓鍵合在80℃和100℃，分別測得的黏合強度為17.15Mpa和 19.6MPa。

3. 介紹 • 電容式與壓阻式壓力感測器相比，電容裝置具有靈敏度高的優點，較低的溫度差和低電力消耗 • 電容式壓力感測器的真空腔密封由矽 - 矽鍵或陽極鍵結合。這些程序需要複雜的設備、高溫、更重要的預先處理方法[3] 。此外，這種方法產生的電極難以從密封腔轉向外部，這已成為這種感測器在製造上的困難。已推出了許多解決方案，本次關注的許多解決方案已經引入 [ 2,4-6 ] ，但是以傳統的接合方法還是相當的困難。 • 傳統的電容式壓力感測器接合方法的缺點，可以透過接著劑接合來克服。接著劑黏接的矽 - 矽鍵和陽極鍵合相比，有幾個優點：（1）貼合面的要求沒有那麼嚴格，因為它能夠促進來自密封腔到外部的電極（2）接合溫度低，（3）接合基板的材料可擴展到許多其它類型，並不僅限於矽或高硼矽玻璃7740＃（4）高接合強度，且可有效的降低成本; （5）一些已經形成的結構，相容於其他微型感測器或系統整合（6）一個高電場或Na +離子是可以被避免的，這通常是不必要或是有害的MEMS製程。

4. 原理 • 電容式壓力感測器的基本構照相似於有固定邊的平面電容。暴露於壓力下，平板彎曲向下，並觸摸該底部，從而接觸其他固定板。從接觸到的固定隔離平面作為中間絕緣

5. 製造過程 • 選擇適當的黏著劑黏接。我們使用具有不同黏度的兩種類型的SU-8： 高運動黏度類型，用於真空腔結構的形成 低運動黏度類型，用來在矽晶片上旋轉，作為連接層。

6. 問題討論 • 沒有足夠的預烘時間可能會導致矽與玻璃基層校正的問題，而多餘的預烘焙時間會增加無黏結區域與SU-8層的硬度增加 • 不足的抽真空時間在加熱前開始會產生許多氣泡在黏合面中 • 加熱太久會造成SU-8 太硬 • 真空周太久也會使得SU-8變太硬

7. 結論 • 以這製程製造電容式壓力感測器時要注意預烘時間長短、抽真空的時間長短及溫度或是真空度足不足夠的問題

8. 心得 • 經過這次報告，讓我們對於電容式壓力感測器的製程有了更進一步的了解，其中最主要的因素還是在於預烘烤時間及抽真空的時間，結果證明在真空中SU-8的粘接是可行的，不過要在提高傳感器的性能的問題同時保持良好的粘接性能還需要進一步的探索和實驗。