【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及mems气压传感器，特别是涉及一种mems气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺。
技术介绍
1、mems气压传感器广泛应用于气象监测、航空航天、汽车工业和消费电子等领域，需要精确测量气压变化，由于mems气压传感器的工作环境多变且对精度要求高，因此在封装过程中，如何确保传感器的机械稳定性和环境适应性成为关键技术难点之一，传统的封装方法在应对环境温度变化和机械振动时，往往存在膨胀系数不匹配的问题，导致传感器性能下降或失效；
2、现有技术中，mems气压传感器的封装通常采用高膨胀系数的粘合材料，这些材料在温度变化或机械应力作用下容易产生应力集中和机械疲劳，进而影响传感器的稳定性和精度，常见的粘合材料包括环氧树脂、聚氨酯和硅胶等，它们在高低温环境下的性能差异较大，难以满足高精度传感器的要求，例如，某些传感器封装工艺中使用的环氧树脂在高温下容易软化，在低温下则可能变脆，这些特性使其在温度变化较大的环境中难以保持稳定的粘合效果；
3、然而，现有的粘合材料和封装工艺仍然存在较多不足之处，首先，粘合剂的膨胀系数较高，在温度变化时会产生较大的内应力，影响传感器的机械稳定性，其次，粘合剂在不同环境中的粘合强度不一致，容易导致传感器在高低温循环或机械振动条件下失效，影响了封装效率和质量。
4、基于此，需一种mems气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺。
技术实现思路
1、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种mems气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工
2、步骤a、使用激光打孔器在mems气压传感器芯片的底面和基板的上表面形成直径为10-50微米、深度为20-100微米的微小孔洞，打孔密度控制在100-300孔/平方厘米；
3、步骤b、对微孔处理后的芯片底面和基板清洗，使用精密点胶设备，将低膨胀粘合剂均匀涂覆在mems气压传感器芯片底面和基板上表面，粘合剂厚度控制在50-100微米，使微孔结构被粘合剂充分填充，其中粘合剂厚度计算为：，其中为粘合剂厚度（微米）， 为涂覆粘合剂体积（微升），为粘合表面积（平方厘米）；
4、步骤c、将涂覆粘合剂的mems气压传感器芯片和基板置于高压挤压设备中，压力逐渐增加至1-2个大气压，控制粘合剂的流动方向和速度，使其均匀分布并形成高密度粘合层，挤压时间为2至5分钟；
5、步骤d、在粘合剂初步固化后，加入相变温度在40-60°c的自适应相变材料，控制温度至相变材料的相变温度，使其发生相变，填充微孔和缝隙，填充时间为5-10分钟，逐步调整温度至室温，使相变材料稳定在固态；
6、步骤e、将粘合区域划分为多个小区块，每个区块面积控制在1-2平方厘米，在每个小区块中，采用多点温度监测系统实时监测分区渐进式多阶段固化中各个小区块的温度变化，多点温度监测系统由热电偶和红外温度传感器组成，每个小区块设置3-5个温度监测点，通过逐步升温固化从室温25°c逐渐升温至60°c，每次升温10°c，每个温度阶段保持固化时间为5-6分钟，固化温度区间为：25°c≤t≤60°c；
7、每个区块固化完成后，依次进行下一区块的固化，采取分区渐进式多阶段固化，直至整个粘合层完全固化；
8、步骤f、在分区渐进式多阶段固化完成后，逐步降低环境温度至室温25°c，冷却速率控制在1-2°c/分钟，具体区间为：1≤r≤21°c/分钟，进行冷却和稳定处理，冷却时间为30-60分钟。
9、进一步地，所述自适应相变材料为以下两种或三种材料的组合，每种材料的比例控制在总量的10%-20%之间，组合总量为粘合剂重量的20%-40%，并且所述材料相变温度在40-60°c之间，在使用环境温度下相变材料能够充分发挥填充微孔和缝隙；
10、所述材料包括：聚乙二醇、石蜡、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯；
11、所述材料组合及其配比为：
12、聚乙二醇15%、聚乙烯醇15%、聚苯乙烯10%；
13、聚丙烯20%、聚氨酯10%、聚酰胺10%；
14、石蜡20%、聚甲基丙烯酸甲酯20%；
15、聚碳酸酯15%、聚酯25%。
16、进一步地，对mems气压传感器微孔处理后的芯片底面和基板上表面进行超声波清洗，频率控制在20-40khz，清洗时间为5-10分钟，再进行低温等离子体处理，功率控制在50-150w，处理时间为2-5分钟；
17、所述超声波清洗液体为去离子水，添加0.1%-0.5%的表面活性剂，清洗液体温度控制在30-40°c。
18、进一步地，所述低温等离子体处理中，等离子体设备采用射频功率控制，频率为13.56mhz，处理时间优选为3分钟，气体流量控制在20-40 sccm，所用气体为氧气或氩气的一种。
19、进一步地，所述粘合剂的配方包含以下成分：
20、主粘合剂基料：60%-80%、固化剂：5%-15%、增塑剂：1%-5%、固化促进剂：0.5%-2%、抗氧化剂：0.1%-1%、填料：5%-15%；
21、粘合剂在涂覆时，环境温度控制在22-25°c，湿度控制在40-60%。
22、进一步地，所述高压挤压和流动成型中，挤压设备的压力变化率控制在0.1-0.5大气压/秒，用于确保粘合剂在挤压过程中的均匀分布和无气泡形成。
23、进一步地，所述分区渐进式多阶段固化中，每个温度阶段的固化时间根据实际需要调整至3-7分钟，时间由实时监测的固化状态决定，通过热电偶和红外温度传感器监测温度曲线，用于确保固化过程的稳定性。
24、进一步地，所述冷却和稳定中，冷却时间为45分钟，环境湿度保持在50%，并进一步包括对粘合层进行力学性能测试，测试内容包括拉伸强度、剪切强度和剥离强度，测试结果需满足以下标准：拉伸强度≥20mpa、剪切强度≥15mpa、剥离强度≥10n/cm。
25、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
26、一、本专利技术调整后的孔径和深度使得粘合剂能够更均匀地渗透和填充微孔结构，减少了内部应力的集中，同时，使用适当浓度的表面活性剂和低温等离子体处理，增强了粘合剂与基材表面的附着力，提高了粘合层的抗拉伸、抗剪切和抗剥离强度，使mems气压传感器在高低温循环和机械振动条件下能够保持较高的稳定性和可靠性，确保了传感器的长期使用性能。
27、二、本专利技术通过优化粘合剂配方和高压挤压参数，实现了粘合层的均匀分布和快速固化，改进后的粘合剂配方不仅具备低膨胀系数，还具备优异的力学性能和热稳定性，适应不同环境条件的需求，高压挤压工艺确保了粘合剂在高压下的充分流动，形成高密度且均匀的粘合层，相变材料的填充技术进一步填补了微孔和缝隙，增强了粘合层的结构稳定性和耐热性，通过分区渐进式多阶段固化和适当的冷却速率，有效避免了固化过程中因温度骤变引起的应力集中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MEMS气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，包括以下粘合工艺：
2.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，所述自适应相变材料为以下两种或三种材料的组合，每种材料的比例控制在总量的10%-20%之间，组合总量为粘合剂重量的20%-40%，并且所述材料相变温度在40-60°C之间，在使用环境温度下相变材料能够充分发挥填充微孔和缝隙；
3.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，对MEMS气压传感器微孔处理后的芯片底面和基板上表面进行超声波清洗，频率控制在20-40kHz，清洗时间为5-10分钟，再进行低温等离子体处理，功率控制在50-150W，处理时间为2-5分钟；
4.根据权利要求3所述的一种MEMS气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，所述低温等离子体处理中，等离子体设备采用射频功率控制，频率为13.56MHz，处理时间优选为3分钟，气体流量控制在20-40 sccm，所用气体为氧气或氩气的一种。
5.根据权利要求1所述的
6.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，所述高压挤压和流动成型中，挤压设备的压力变化率控制在0.1-0.5大气压/秒，用于确保粘合剂在挤压过程中的均匀分布和无气泡形成。
7.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，所述分区渐进式多阶段固化中，每个温度阶段的固化时间根据实际需要调整至3-7分钟，时间由实时监测的固化状态决定，通过热电偶和红外温度传感器监测温度曲线，用于确保固化过程的稳定性。
8.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，所述冷却和稳定中，冷却时间为45分钟，环境湿度保持在50%，并进一步包括对粘合层进行力学性能测试，测试内容包括拉伸强度、剪切强度和剥离强度，测试结果需满足以下标准：拉伸强度≥20MPa、剪切强度≥15MPa、剥离强度≥10N/cm。
...【技术特征摘要】
1.一种mems气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，包括以下粘合工艺：
2.根据权利要求1所述的一种mems气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，所述自适应相变材料为以下两种或三种材料的组合，每种材料的比例控制在总量的10%-20%之间，组合总量为粘合剂重量的20%-40%，并且所述材料相变温度在40-60°c之间，在使用环境温度下相变材料能够充分发挥填充微孔和缝隙；
3.根据权利要求1所述的一种mems气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，对mems气压传感器微孔处理后的芯片底面和基板上表面进行超声波清洗，频率控制在20-40khz，清洗时间为5-10分钟，再进行低温等离子体处理，功率控制在50-150w，处理时间为2-5分钟；
4.根据权利要求3所述的一种mems气压传感器封装超低膨胀胶水粘合工艺，其特征在于，所述低温等离子体处理中，等离子体设备采用射频功率控制，频率为13.56mhz，处理时间优选为3分钟，气体流量控制在20-40 sccm，所用气体为氧气或氩气的一种。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢烽，温锐元，
申请(专利权)人：深圳市伟烽恒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。