基于钎料球激光重熔工艺的MEMS自组装方法，它涉及一种MEMS自组装方法。针对现有基于熔融钎料表面张力的MEMS自组装方法中钎料合金集成工艺复杂，MEMS器件整体加热重熔不适用于对于热、力敏感的光学MEMS器件以及电阻局部加热实现具有逻辑顺序的多次自组装工艺复杂，无法应对复杂结构的问题。方案一：通过激光对释放在MEMS芯片金属焊盘上的钎料球进行加热，使之熔化并拉动MEMS芯片的活动结构实现翻转运动；方案二：释放钎料合金球在多个焊盘连接中心，对钎料合金球进行加热重熔，依次完成第一旋转机构、第二旋转机构和第三旋转机构的自组装。本发明专利技术用于微加工制造技术。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种MEMS自组装方法。
技术介绍
微机电系统(Micro electromechanical systems, MEMS)是采用微加工技术制造的特征尺寸限于微米级别的新器件或系统，它集成了微型机构、传感器、执行器和处理电路等单元。MEMS器件的种类繁多，有加速度计、压力传感器、流量传感器、陀螺仪等，已被广泛应用在汽车电子、消费电子、生物医学、工业及宇航领域。然而，目前常用的微加工技术，如表面微加工技术和体硅微加工技术仍具有一定的局限性，难以实现复杂的三维MEMS器件的制造。因此，如何对MEMS微结构实现高精度地再组装和再装配，最终形成真正意义上的三维微结构，是制造复杂三维MEMS器件所亟待解决的关键问题，同时也是MEMS器件大批量、低成本、高可靠工业化生产的关键。现有的针对MEMS微结构的组装过程主要还是通过人工手动方式，或者其它外部驱动机制完成。例如利用聚合物的热收缩应力、薄膜残余应力、磁力等驱动微结构进行翻转、位移、对准等运动。但这些自组装方法都有可控性差，适应性差的问题。利用熔融钎料表面张力驱动MEMS微结构活动器件自行装配至理想位置的自组装技术的出现正好解决了上述问题。该方法不仅能有效地完成MEMS微结构的组装过程，而且精度高、可靠性高。同时，组装过程完毕时可同时形成可靠的机械和电气连接，与现有的微电子封装具有良好兼容性。目前，现有的基于熔融钎料表面张力的MEMS自组装方法已经被广泛地应用在各种MEMS器件的制造中。例如，美国国家专利《SELF-ASSEMBLED，MICROPATTERNED AND RADIO-FREQUENCY (RF) SHIELDED BI0C0NTAINERS AND THEIR USES FOR REMOTE SPATIALLYC0NTR0LLED CHEMICAL DELIVERY》(中文译名微成型及自组装工艺制备的射频屏蔽生物容器以及其在遥控化学管路中的应用)，专利号US 2009/0311190 Al，通过在二维展开的平面图形微结构对应焊盘位置上浸镀或电镀钎料合金，形成钎料铰链，并对整体微结构进行加热使芯片温度达到钎料合金熔点。之后，利用熔融钎料的表面张力，使二维微结构的各平面旋转、聚拢形成三维立方体微容器(专利图2、图6)。然而，上述专利中的自组装方法是通过电镀、浸镀或沉积的方法在微结构上方形成钎料合金层，并通过光刻、刻蚀工艺使钎料合金形成特定的尺寸和形状，大大增加了微加工工序及工艺集成难度。美国国家专利《SELF-ASSEMBLY MICRO BLADE》(中文译名自组装微型扇叶)，专利号US 2009/0185909A1，用聚酰亚胺代替钎料合金，通过光刻成型在微型风扇的转子和扇叶之间形成特定图形和尺寸，之后通过整体加热，是该微型风扇达到聚酰亚胺的熔点， 利用熔融态聚酰亚胺的表面张力将扇叶拉起一定角度，形成最终的风扇结构。但是，上述专利中对该风扇结构进行整体加热重熔的的方法并不能用在对于热、力敏感的MEMS器件，特别是光学MEMS器件。同时，整体加热重熔的方法是无法用来制作具有一定逻辑顺序的多次自组装器件。美国国家专利《MULTI-DIMENSIONAL MICRO-ELECTROMECHANICALASSEMBLIES AND METHOD OF MAKINGSAME)),(中文译名多维微机电系统组装方法)专利号 US 2002/0170290 Al，通过典型的MUMPs三层多晶硅工艺制造了带铰链的多晶硅二维微结构，并在固定器件和翻转器件的焊盘上通过预键合的方法在微结构中集成钎料合金，之后通过整体加热重熔的方法完成自组装结构的翻转和制造。在该专利中，虽然针对具有多次顺序自组装结构的器件，设计通过电阻局部加热的方法实现组装。然而，利用电阻热局部对单个钎料合金铰链实行加热时，必须在器件制造中事先集成加热电阻，同时还需要控制电路进行逻辑控制，不仅微电阻的集成工艺复杂，而且仅适合于简单微结构的自组装。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于钎料球激光重熔工艺的MEMS自组装方法，以解决现有基于熔融钎料表面张力的MEMS自组装方法中钎料合金集成工艺复杂，MEMS器件整体加热重熔不适用于对于热或力敏感的光学MEMS器件以及电阻局部加热实现具有逻辑顺序的多次自组装工艺复杂，无法应对复杂结构的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是方案一所述方法包括以下步骤步骤一将已完成牺牲层释放的具有自组装基本结构的MEMS芯片固定在在夹持装置上，通过吸嘴装置吸取钎料合金球；步骤二 吸嘴装置将钎料合金球释放在MEMS芯片上固定微结构和活动微结构焊盘连接中间；步骤三钎料合金球释放完毕的同时，采用激光对钎料合金球进行加热重熔，钎料合金球在加热到熔点后，熔融钎料润湿MEMS芯片上的金属焊盘，MEMS芯片的活动结构即在熔融钎料表面张力的作用下实现翻转运动；步骤四通过控制激光的加热时间和功率，MEMS芯片的活动结构在熔融钎料的作用下达到平衡位置，形成最终的自组装结构；方案二 它基于凸台微结构完成，所述凸台微结构包括基底、第一斜边、第一固定边、第二固定边、第二斜边和凸台顶边，第一斜边和第一固定边设在基底的一侧的上端面上，第二固定边、第二斜边和凸台顶边顺次设在基底另一侧的上端面上，第一斜边的一端上设有定位卡槽，第一斜边的另一端上对应设置第一固定边且二者的上端面上设有第一旋转机构，第二固定边的一端和第二斜边的一端上设有第二旋转机构，第二斜边的另一端和凸台顶边的一端上设有第三旋转机构，第一斜边、第二斜边和凸台顶边的底端面上设有牺牲层；自组装方法包括以下步骤步骤一释放第一斜边的牺牲层，并吸取第一钎料合金球，释放在第一斜边与第二固定边的焊盘连接中心，同时通过激光对钎料合金球进行加热重熔，完成第一旋转机构的自组装；步骤二 释放凸台顶边的牺牲层，并吸取第二钎料合金球，释放在第二斜边与凸台顶边的焊盘连接中心，同时通过激光对钎料合金球进行加热重熔，完成第二旋转机构的自组装；步骤三释放第二斜边的牺牲层，并吸取第三钎料合金球，释放在第二斜边与第二固定边的焊盘连接中心，同时通过激光对钎料合金球进行加热重熔，完成第三旋转机构的自组装；当凸台顶边滑入定位卡槽时，形成限位及止动，从而完成整个凸台微结构的制造。本专利技术具有以下有益效果1、采用钎料合金球实现自组装过程，不需要复杂的钎料合金的沉积以及图形化的过程。同时钎料合金成分和体积可以方便的进行更换，适合于形成多种不同角度和位置的自组装器件；2、使用激光对钎料合金球进行加热重熔，实现自组装。相对于整体器件加热重熔的工艺，不会因为整体器件加热对高精度的易受热力影响的微结构产生破坏，可以适用于热敏感器件，应用范围更广；3、使用钎料合金球的激光重熔工艺，相对于整体加热而言，能任意控制自组装的先后顺序。可根据MEMS微结构的制造需求进行顺序结构的自组装；4、使用激光加热，有利于控制钎料在重熔过程中金属间化合物的生长，自组装精度更高。5、在钎料球释放完毕的同时，激光直接对钎料球进行加热重熔，并完成自组装过程。整个微结构的组装过程仅需一道工序即可完成。附图说明图1是具体实施方式一的工艺流程图，图2是具体实施方式四的结构示意图，图3 是具体实施方式五的工艺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王春青，杨磊，刘威，田艳红，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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