聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置及其方法。该装置包括封装结构、超声波振动连接系统、阳极键合系统以及控制系统。封装结构包括金属中间层和两个柔性聚合物电解层。超声波振动连接系统包括固定架、超声变幅杆、超声波焊头、定位块、加压螺栓、电隔离换能器以及超声波电源。超声波电源电性连接电隔离换能器的另一端，并用于驱使超声波焊头传输超声波至柔性聚合物电解层上，以使金属中间层和柔性聚合物电解层达到超声连接。阳极键合系统包括直流电源，控制系统包括控制器。直流电源用于向封装结构施加预设电压，使金属中间层和柔性聚合物电解层实现键合。本发明专利技术能够加强键合强度，提高封装的可靠性，延长器件的使用寿命。

Ultrasonic Assisted Anodic bonding device and method of polymer electrolyte and metal

【技术实现步骤摘要】
聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置及其方法
本专利技术涉及器件键合
的一种键合装置，尤其涉及一种聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，还涉及该装置的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合方法。
技术介绍
器件的封装是器件设计与制备中的一个关键环节，决定着器件的稳定性和使用寿命。阳极键合也称静电键合，作为MEMS制造中一种重要的封装技术，是一种利用静电场和温度场的偶合作用，在固体电解质材料与金属的连接界面产生强静电吸附力，通过电解质中碱金属离子的离解和迁移，从而实现界面固态反应连接的一种可靠的清洁型微电子机械封装工艺，其优点是连接温度低、速度快、工艺简单、键合强度高、密封性好，而且可以保证材料的某些性能如光学平面等不受破坏。目前硼硅玻璃与硅的键合工艺已经广泛应用于MEMS器件的生产。聚合物固体材料是封装柔性微电子器件最理想的封装材料。目前柔性微电子器件封装的材料较多采用聚氧乙烯(PEO)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。其中，聚氧乙烯(PEO)是与碱金属盐络合能力最好、研究最早、应用最广泛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其用于对器件进行键合，其特征在于，其包括：/n封装结构，其包括金属中间层(13)和两个柔性聚合物电解层(14)；金属中间层(13)布置在所述器件的封装位置上，且两端均为开口端；两个柔性聚合物电解层(14)分别盖在金属中间层(13)的两端上，并与金属中间层(13)围成一个封装腔(16)，所述器件布置在封装腔(16)中；/n超声波振动连接系统，其包括固定架(10)、超声变幅杆(8)、超声波焊头(12)、定位块(15)、加压螺栓(7)、电隔离换能器(11)以及超声波电源(2)；超声变幅杆(8)的侧壁固定在固定架(10)上；超声波焊头(12)的一端连接...

【技术特征摘要】
1.一种聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其用于对器件进行键合，其特征在于，其包括：
封装结构，其包括金属中间层(13)和两个柔性聚合物电解层(14)；金属中间层(13)布置在所述器件的封装位置上，且两端均为开口端；两个柔性聚合物电解层(14)分别盖在金属中间层(13)的两端上，并与金属中间层(13)围成一个封装腔(16)，所述器件布置在封装腔(16)中；
超声波振动连接系统，其包括固定架(10)、超声变幅杆(8)、超声波焊头(12)、定位块(15)、加压螺栓(7)、电隔离换能器(11)以及超声波电源(2)；超声变幅杆(8)的侧壁固定在固定架(10)上；超声波焊头(12)的一端连接在超声变幅杆(8)的一端上，其中一个柔性聚合物电解层(14)定位在超声波焊头(12)的另一端上；加压螺栓(7)螺接在固定架(10)上，并在转动时抵压在其中另一个柔性聚合物电解层(14)上，使金属中间层(13)和两个柔性聚合物电解层(14)贴合；定位块(15)安装在超声波焊头(12)的另一端上，并用于定位金属中间层(13)；电隔离换能器(11)安装在固定架(10)上，且一端与超声变幅杆(8)的另一端相连；超声波电源(2)电性连接电隔离换能器(11)的另一端，并用于通过电隔离换能器(11)、超声变幅杆(8)驱使超声波焊头(12)传输超声波至柔性聚合物电解层(14)上，以使金属中间层(13)和柔性聚合物电解层(14)达到超声连接；
阳极键合系统，其包括直流电源(1)；直流电源(1)的正极与金属中间层(13)电性连接，负极与两个柔性聚合物电解层(14)电性连接；直流电源(1)用于向所述封装结构施加一个预设电压，使金属中间层(13)和柔性聚合物电解层(14)实现键合；以及
控制系统，其包括控制器(4)；控制器(4)用于在加压螺栓(7)位移一个预设距离以对所述封装结构施加一个预设压力后，先启动超声波电源(2)以输出电能至电隔离换能器(11)，再通过电隔离换能器(11)将所述电能转换为超声波，然后通过超声变幅杆(8)将超声能量集中在超声波焊头(12)上，使超声波焊头(12)传输超声波至柔性聚合物电解层(14)上，以活化柔性聚合物电解层(14)与金属中间层(13)的预连接表面并达到超声连接，最后关闭超声波电源(2)并启动直流电源(1)以输出所述预设电压作用于所述封装结构，使中间层(13)和柔性聚合物电解层(14)实现阳极键合。


2.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，所述控制系统还包括开关一(5)和开关二(6)；开关一(5)用于打开或关闭超声波电源(2)，开关二(6)用于打开或关闭直流电源(1)；其中，控制器(4)通过开关一(5)启动或关闭超声波电源(2)，并通过开关二(6)启动或关闭直流电源(1)。


3.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，超声波焊头(12)的另一端上开设定位槽，柔性聚合物电解层(14)固定在所述定位槽中。


4.如权利要求1所述的聚合物电解质与金属的超声辅助阳极键合装置，其特征在于，定位块...

【专利技术属性】
技术研发人员：阴旭，刘翠荣，赵浩成，杨冰冰，孟员员，张丽佛，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14