一种用于MEMS器件制作的对准键合装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于对准键合技术领域，涉及一种用于MEMS器件制作的对准键合装置。该装置包括底座、主二维式移动平台、支撑架、副三维式移动平台、调平组件、旋转组件和CCD观测组件；底座上设有支架，支架可拆卸安装CCD观测组件；主二维式移动平台固定在底座上，支撑架固定在主二维式移动平台上；副三维式移动平台固定在支撑架上，XY轴移动平台是磁铁式移动平台，Z轴移动平台是螺旋丝杆平台；调平组件是球面接触式调平，固定在Z轴移动平台上；旋转组件用于球面接触式调平，位于调平组件的上方，底部的不完整球体与调平组件相接触。本发明专利技术的对准键合装置集对准、调平和键合功能为一体，解决了手动对准芯片误差较大的问题。

Alignment alignment device for MEMS device fabrication

The invention belongs to the field of alignment bonding technology, and relates to a aligning and bonding device for making MEMS devices. The device comprises a base, a main two-dimensional mobile platform, a support frame, a sub-three-dimensional mobile platform, a leveling component, a rotating component and a CCD observation component; a support is arranged on the base, and the support frame can be disassembled and installed with a CCD observation component; the main two-dimensional mobile platform is fixed on the base, and the support frame is fixed on the main two-dimensional mobile platform; The three-dimensional mobile platform is fixed on the support frame, the XY axis mobile platform is a magnet mobile platform, the Z axis mobile platform is a screw screw platform; the leveling component is a spherical contact leveling, fixed on the Z axis mobile platform; the rotating component is used for spherical contact leveling, located above the leveling component, the bottom of the incomplete sphere and the bottom of the sphere. The leveling components are in contact. The alignment and bonding device of the invention integrates the functions of alignment, leveling and bonding, and solves the problem of large error of manual alignment chip.

【技术实现步骤摘要】
一种用于MEMS器件制作的对准键合装置
本专利技术属于对准键合
，涉及一种用于MEMS器件制作的对准键合装置。
技术介绍
MEMS的英文全称是：Micro-Electro-MechanicalSystems，一般也称作微机电系统，微机电系统是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统，是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS技术是微电子技术的拓宽和延伸。它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，是一项革命性的新技术，广泛应用于高新技术产业，是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。MEMS器件通常具有3D微结构，如微流控芯片，而传统加工方法很难实现3D微结构的加工，因此研究人员提出把上下都带有微结构的两片芯片键合在一起的方法，来制作3D微结构。对准键合装置一般通过CCD摄像头和精密调节平台，实现两层芯片的精准键合，但芯片上的微结构通常在几微米到几十微米之间，即使借助显微镜，通过手动调节也会产生较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于微机械器件制作的对准键合装置，实现具有微结构的两层芯片的高精准键合。本专利技术的技术方案：一种用于MEMS器件制作的对准键合装置，包括底座1、主二维式移动平台2、支撑架3、副三维式移动平台4、调平组件5、旋转组件6和CCD观测组件7；所述的底座1上设有支架，用于拆卸安装CCD观测组件7；所述的主二维式移动平台2为螺旋丝杆平台，固定在底座1上；主二维式移动平台2包括壳体、滑道、滑块、丝杠、螺母、联轴器和螺母座，螺母座上固定支撑架3；所述的支撑架3为具有底板的框架结构，底板固定在主二维式移动平台2的螺母座上，当主二维式移动平台2的丝杠转动时，螺母随丝杆的转动角度按照对应的导程转化成直线运动，主二维式移动平台2沿XY轴方向移动，并带动支撑架3沿XY轴方向移动，从而实现芯片与CCD观测组件7的精准定位；所述的支撑架3的上端设有插槽，玻璃板A32插在插槽中，并通过螺栓31固定在支撑架3上，玻璃板A32的下表面上固定有微结构的上芯片；支撑架3的底板的X轴方向的两侧设有垂直板，一侧垂直板用于支撑副三维式移动平台4的螺旋微分头a411，另一侧垂直板贴有强磁铁片412；支撑架3的底板的Y轴方向两侧固定有V形导轨413，与X轴移动平台41的V形导轨413相配合；所述的副三维式移动平台4为组合式平台，位于支撑架3内，固定在支撑架3的底板上；所述的副三维式移动平台4包括X轴移动平台41、Y轴移动平台42和Z轴移动平台43；所述的X轴移动平台41位于底部，下表面的V形导轨与支撑架3的V形导轨相配合，通过V形导轨实现相对滑动；所述的Y轴移动平台42位于在X轴移动平台41的上表面，Y轴移动平台42下表面的V形导轨与X轴移动平台41上表面的V形导轨相互配合，通过V形导轨实现相对滑动；所述的Z轴移动平台43固定在Y轴移动平台42的垂直加强板的一侧；所述的X轴移动平台41的下表面在Y轴方向两侧分别固定有V形导轨413，与支撑架3上的V形导轨413相配合，相配合的两个V形导轨413之间设有保持架415，V形导轨413的V形槽中放置滚珠414，通过保持架415和滚珠414实现相对滑动；所述的X轴移动平台41，在X轴方向的两侧，一侧安装螺旋微分头a411，另一侧贴有强磁铁片412，与支撑架3的底板的垂直板上的强磁铁片412相对应；所述的X轴移动平台41的上表面在Y方向两侧设有垂直板，一侧的垂直板上安装螺旋微分头a411，螺旋微分头a411与Y轴移动平台42的一个侧面相接触，另一侧的垂直板上贴有强磁铁片412，与Y轴移动平台42侧面的强磁铁片412相对应；所述的X轴移动平台41的上表面在X方向两侧固定有V形导轨413；所述的Y轴移动平台42的下表面在X方向两侧固定有V形导轨413，通过保持架415和滚珠414与X轴移动平台41上表面的V形导轨413相配合，实现相对滑动；所述的Y轴移动平台42，在Y轴方向的两侧，一侧安装螺旋微分头a411，另一侧贴有强磁铁片412，与X轴移动平台41的垂直板上的强磁铁片412相对应；成组的强磁铁片412之间产生的排斥力，两个螺旋微分头a411分别与X轴移动平台41、Y轴移动平台42的侧面紧密接触，通过螺旋微分头a411导向，使螺旋微分头a411的预压紧力与排斥力相互抵消，再调节螺旋微分头a411的微调旋钮副三维式移动平台4分别沿X、Y轴方向移动；所述的Y轴移动平台42上设有垂直加强板，垂直加强板上设有的滑道、滑块、丝杠、螺母、螺母座、联轴器和旋钮，滑道固定在垂直加强板的一侧，滑块与滑道通过滑槽连接，滑块的另一侧固定在Z轴移动平台43的垂直板上；丝杆和螺母上设有弧形螺旋槽，丝杆和螺母套装在一起形成螺旋滚道，螺旋滚道内放置滚珠；丝杠一端设有联轴器，旋钮固定在联轴器上，螺母座为中空结构，与螺母一端紧密配合，螺母座上表面设有螺纹孔，用于固定Z轴移动平台43；当扭动旋钮使丝杠转动时，螺母随丝杆的转动角度按照对应的导程转化成直线运动，从而实现Z轴移动平台43沿Z轴方向移动；所述的Z轴移动平台43为一块垂直板和一块水平板组成的Γ形结构板，垂直板固定在Y轴移动平台42的螺母座上，水平板上设有球形槽44和螺纹孔；所述的调平组件5通过螺栓与Z轴移动平台43的水平板上的螺纹孔相配合，活动连接在Z轴移动平台43的水平板上，调平组件5包括快速夹具51、球夹a52、连接件53和球夹b54，调平组件5用于对不完整球体61进行夹紧和调平；所述的球夹a52和球夹b54，一侧开有半圆形开口，二者对称放置，一端由连接件53连接，另一端由快速夹具51连接；所述的快速夹具51为门扣式夹具，用于夹紧不完整球体61；所述的旋转组件6用于球面接触式调平，位于调平组件5的上方，底部的不完整球体61与调平组件5相接触；所述的旋转组件6主要由不完整球体61、基板62、载物板63和旋转机构64组成；所述的不完整球体61固定在基板62的下表面，下半球完整，与Z轴移动平台43的水平板上的球形槽44相接触；所述的旋转机构64包括弹簧顶尖641、移动块642、固定块643和螺旋微分头b644；所述的固定块643的中部开有槽口，移动块642位于槽口内，固定块643固定在基板62的上表面，移动块642固定在载物板63的下表面；所述的螺旋微分头b644与弹簧顶尖641分别与移动块642两侧接触，调节螺旋微分头b644的微调旋钮，推动移动块642向弹簧顶尖641的一侧移动，使弹簧顶尖641内的弹簧被压缩，从而移动块642带动载物板63绕中心轴转动；所述的载物板63的上表面固定有玻璃板B，玻璃板B的上表面固定有具有微结构的下芯片。所述的底座1材质为金属材质；所述的支撑架3为铝合金材质。所述的支撑架3的框架与底板通过螺丝连接，或加工成一体。所述的X轴移动平台41、Y轴移动平台42和Z轴移动平台43由非导磁性的材质制成。本专利技术的有益效果：1.解决了手动对准芯片误差较大的问题；2.螺旋丝杆具有自锁功能，提高芯片与CCD观测组件的定位精度；3.上芯片位置固定，通过副三维移动平台和旋转组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于MEMS器件制作的对准键合装置，其特征在于，该对准键合装置包括底座(1)、主二维式移动平台(2)、支撑架(3)、副三维式移动平台(4)、调平组件(5)、旋转组件(6)和CCD观测组件(7)；所述的底座(1)上设有支架，用于拆卸安装CCD观测组件(7)；所述的主二维式移动平台(2)为螺旋丝杆平台，固定在底座(1)上；主二维式移动平台(2)包括壳体、滑道、滑块、丝杠、螺母、联轴器和螺母座，螺母座上固定支撑架(3)；所述的支撑架(3)为具有底板的框架结构，底板固定在主二维式移动平台(2)的螺母座上，当主二维式移动平台(2)的丝杠转动时，螺母随丝杆的转动角度按照对应的导程转化成直线运动，主二维式移动平台(2)沿XY轴方向移动，并带动支撑架(3)沿XY轴方向移动，从而实现芯片与CCD观测组件(7)的精准定位；所述的支撑架(3)的上端设有插槽，玻璃板A(32)插在插槽中，并通过螺栓(31)固定在支撑架(3)上，玻璃板A(32)的下表面上固定有微结构的上芯片；支撑架(3)的底板的X轴方向的两侧设有垂直板，一侧垂直板用于支撑副三维式移动平台(4)的螺旋微分头a(411)，另一侧垂直板贴有强磁铁片(412)；支撑架(3)的底板的Y轴方向两侧固定有V形导轨(413)，与X轴移动平台(41)的V形导轨(413)相配合；所述的副三维式移动平台(4)为组合式平台，位于支撑架(3)内，固定在支撑架(3)的底板上；所述的副三维式移动平台(4)包括X轴移动平台(41)、Y轴移动平台(42)和Z轴移动平台(43)；所述的X轴移动平台(41)位于底部，下表面的V形导轨与支撑架(3)的V形导轨相配合，通过V形导轨实现相对滑动；所述的Y轴移动平台(42)位于在X轴移动平台(41)的上表面，Y轴移动平台(42)下表面的V形导轨与X轴移动平台(41)上表面的V形导轨相互配合，通过V形导轨实现相对滑动；所述的Z轴移动平台(43)固定在Y轴移动平台(42)的垂直加强板的一侧；所述的X轴移动平台(41)的下表面在Y轴方向两侧分别固定有V形导轨(413)，与支撑架(3)上的V形导轨(413)相配合，相配合的两个V形导轨(413)之间设有保持架(415)，V形导轨(413)的V形槽中放置滚珠(414)，通过保持架(415)和滚珠(414)实现相对滑动；所述的X轴移动平台(41)，在X轴方向的两侧，一侧安装螺旋微分头a(411)，另一侧贴有强磁铁片(412)，与支撑架(3)的底板的垂直板上的强磁铁片(412)相对应；所述的X轴移动平台(41)的上表面在Y方向两侧设有垂直板，一侧的垂直板上安装螺旋微分头a(411)，螺旋微分头a(411)与Y轴移动平台(42)的一个侧面相接触，另一侧的垂直板上贴有强磁铁片(412)，与Y轴移动平台(42)侧面的强磁铁片(412)相对应；所述的X轴移动平台(41)的上表面在X方向两侧固定有V形导轨(413)；所述的Y轴移动平台(42)的下表面在X方向两侧固定有V形导轨(413)，通过保持架(415)和滚珠(414)与X轴移动平台(41)上表面的V形导轨(413)相配合，实现相对滑动；所述的Y轴移动平台(42)，在Y轴方向的两侧，一侧安装螺旋微分头a(411)，另一侧贴有强磁铁片(412)，与X轴移动平台(41)的垂直板上的强磁铁片(412)相对应；成组的强磁铁片(412)之间产生的排斥力，两个螺旋微分头a(411)分别与X轴移动平台(41)、Y轴移动平台(42)的侧面紧密接触，通过螺旋微分头a(411)导向，使螺旋微分头a(411)的预压紧力与排斥力相互抵消，再调节螺旋微分头a(411)的微调旋钮副三维式移动平台(4)分别沿X、Y轴方向移动；所述的Y轴移动平台(42)上设有垂直加强板，垂直加强板上设有的滑道、滑块、丝杠、螺母、螺母座、联轴器和旋钮，滑道固定在垂直加强板的一侧，滑块与滑道通过滑槽连接，滑块的另一侧固定在Z轴移动平台(43)的垂直板上；丝杆和螺母上设有弧形螺旋槽，丝杆和螺母套装在一起形成螺旋滚道，螺旋滚道内放置滚珠；丝杠一端设有联轴器，旋钮固定在联轴器上，螺母座为中空结构，与螺母一端紧密配合，螺母座上表面设有螺纹孔，用于固定Z轴移动平台(43)；当扭动旋钮使丝杠转动时，螺母随丝杆的转动角度按照对应的导程转化成直线运动，从而实现Z轴移动平台(43)沿Z轴方向移动；所述的Z轴移动平台(43)为一块垂直板和一块水平板组成的Γ形结构板，垂直板固定在Y轴移动平台(42)的螺母座上，水平板上设有球形槽(44)和螺纹孔；所述的调平组件(5)通过螺栓与Z轴移动平台(43)的水平板上的螺纹孔相配合，活动连接在Z轴移动平台(43)的水平板上，调平组件(5)包括快速夹具(51)、球夹a(52)、连接件(53)和球夹b(54)，调平组件(5)用于对不完...

【技术特征摘要】
1.一种用于MEMS器件制作的对准键合装置，其特征在于，该对准键合装置包括底座(1)、主二维式移动平台(2)、支撑架(3)、副三维式移动平台(4)、调平组件(5)、旋转组件(6)和CCD观测组件(7)；所述的底座(1)上设有支架，用于拆卸安装CCD观测组件(7)；所述的主二维式移动平台(2)为螺旋丝杆平台，固定在底座(1)上；主二维式移动平台(2)包括壳体、滑道、滑块、丝杠、螺母、联轴器和螺母座，螺母座上固定支撑架(3)；所述的支撑架(3)为具有底板的框架结构，底板固定在主二维式移动平台(2)的螺母座上，当主二维式移动平台(2)的丝杠转动时，螺母随丝杆的转动角度按照对应的导程转化成直线运动，主二维式移动平台(2)沿XY轴方向移动，并带动支撑架(3)沿XY轴方向移动，从而实现芯片与CCD观测组件(7)的精准定位；所述的支撑架(3)的上端设有插槽，玻璃板A(32)插在插槽中，并通过螺栓(31)固定在支撑架(3)上，玻璃板A(32)的下表面上固定有微结构的上芯片；支撑架(3)的底板的X轴方向的两侧设有垂直板，一侧垂直板用于支撑副三维式移动平台(4)的螺旋微分头a(411)，另一侧垂直板贴有强磁铁片(412)；支撑架(3)的底板的Y轴方向两侧固定有V形导轨(413)，与X轴移动平台(41)的V形导轨(413)相配合；所述的副三维式移动平台(4)为组合式平台，位于支撑架(3)内，固定在支撑架(3)的底板上；所述的副三维式移动平台(4)包括X轴移动平台(41)、Y轴移动平台(42)和Z轴移动平台(43)；所述的X轴移动平台(41)位于底部，下表面的V形导轨与支撑架(3)的V形导轨相配合，通过V形导轨实现相对滑动；所述的Y轴移动平台(42)位于在X轴移动平台(41)的上表面，Y轴移动平台(42)下表面的V形导轨与X轴移动平台(41)上表面的V形导轨相互配合，通过V形导轨实现相对滑动；所述的Z轴移动平台(43)固定在Y轴移动平台(42)的垂直加强板的一侧；所述的X轴移动平台(41)的下表面在Y轴方向两侧分别固定有V形导轨(413)，与支撑架(3)上的V形导轨(413)相配合，相配合的两个V形导轨(413)之间设有保持架(415)，V形导轨(413)的V形槽中放置滚珠(414)，通过保持架(415)和滚珠(414)实现相对滑动；所述的X轴移动平台(41)，在X轴方向的两侧，一侧安装螺旋微分头a(411)，另一侧贴有强磁铁片(412)，与支撑架(3)的底板的垂直板上的强磁铁片(412)相对应；所述的X轴移动平台(41)的上表面在Y方向两侧设有垂直板，一侧的垂直板上安装螺旋微分头a(411)，螺旋微分头a(411)与Y轴移动平台(42)的一个侧面相接触，另一侧的垂直板上贴有强磁铁片(412)，与Y轴移动平台(42)侧面的强磁铁片(412)相对应；所述的X轴移动平台(41)的上表面在X方向两侧固定有V形导轨(413)；所述的Y轴移动平台(42)的下表面在X方向两侧固定有V形导轨(413)，通过保持架(415)和滚珠(414)与X轴移动平台(41)上表面的V形导轨(413)相配合，实现相对滑动；所述的Y轴移动平台(42)，在Y轴方向的两侧，一侧安装螺旋微分头a(411)，另一侧贴有强磁铁片(412)，与X轴移动平台(41)的垂直板上的强磁铁片(412)相对应；成组的强磁铁片(412)之间产生的排斥力，两个螺旋微分头a(411)分别与X轴移动平台(41)、Y轴移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹赫麟，豆姣，伊茂聪，王上飞，陈达，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21