search query: @keyword Pii / total: 39
reference: 15 / 39
« previous | next »
Author:Valkola, Antti
Title:Anodisen bondauksen prosessiparametrien optimointi
Optimization of anodic bonding process parameters
Publication type:Master's thesis
Publication year:2009
Pages:ix + 87 s. + liitt. 4      Language:   fin
Department/School:Materiaalitekniikan laitos
Main subject:Metalli- ja materiaalioppi   (Mak-45)
Supervisor:Hannula, Simo-Pekka
Instructor:Haimi, Eero ; Pohjanen, Joose
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark V80     | Archive
Keywords:silicon wafer
anodic bonding
anodinen bondaus
pii
Abstract (eng):Present study discusses one of the key processes in silicon micro machine fabrication; anodic bonding of silicon and glass. The purpose of the thesis is determining the effects of bonding parameters in three outputs: 1) bonding strength, 2) quality of the bond and 3) changes in sensor's electrical properties. Results benefit the company in cost-savings, for example from shorter throughput times.

The process parameters affecting the quality of silicon-glass anodic bonding are temperature, voltage, pressure, time and atmosphere. In this thesis I studied the effects of following parameters: temperature, voltage, compression and time. In order to get maximum amount of information with minimum number of test wafers, I used a statistical design of experiment software, Minitab. Most of the results and discussion of results are expressed using this program.

In the theory part, the theories behind anodic bonding are discussed, different process parameters are examined and, in addition, optional process methods are proposed. Theory part also contains a brief introduction to other wafer bonding techniques. Methods for obtaining information on bond strength and quality are explained.

In experimental part of this study, surface roughnesses are measured in order to evaluate the bond ability of wafers. Bond strength of test wafers were measured with tensile tests and effects of process parameters were determined from that. Statistically significant conclusions using results from tensile test could not be made. This was due to the fact that the standard deviations within tests were too large. Quality of anodic bonding was measured using scanning acoustic microscope (SAM). Positive and statistically significant changes in this output were caused by two process parameters: temperature and voltage. In the last output, electrical properties of sensors, temperature was found statistically important.

When considering the optimal set of parameters, this study proposes the usage of the present values of temperature and voltage but introduce shorter bonding time. Shorter time is beneficial because: 1) practically no change in bond quality or bond strength was found and 2) the use of shorter bonding time could mean substantial abbreviation of anodic bonding lead-time, somewhat 11 per cent shorter lead-times are possible to achieve.
Abstract (fin):Työssä tutkittiin mikrosysteemien valmistuksessa olennaisena osana olevaa prosessivaihetta eli anodista bondausta. Työn tarkoituksena oli selvittää anodisen bondauksen prosessiparametrien vaikutukset liittämislaatuun, liittämislujuuteen sekä anturin sähköisiin ominaisuuksiin. Työn tavoitteena oli löytää kombinaatio parametreista, joka optimoisi tutkitut vastemuuttujat ja lisäksi toisi merkittäviä etuja yritykselle, esimerkiksi prosessiajan lyhenemisen kautta.

Pii-ja lasikiekkojen anodisessa bondauksessa käytettyjä prosessiparametreja ovat lämpötila, liittämisjännite, puristus, liittämisaika sekä liittämisatmosfääri. Työssä tutkitut parametrit olivat lämpötila, jännite, puristus sekä aika. Työssä käytettiin tilastollista koesuunnittelua, jolloin saatiin enemmän tietoa valituista parametreista pienemmällä määrällä testieriä. Pääosa tulosten tarkastelusta esitettiin tilastollisen koesuunnitteluohjelman avulla.

Työn teoriaosassa tutkittiin anodisen bondauksen teoriaa, esitettiin eri prosessiparametrit, mainittiin mahdollisia vaihtoehtoisia prosessointitapoja sekä kerrottiin anodisessa bondauksessa käytetyistä rakenteista. Teoriaosassa tehtiin myös lyhyt katsaus muihin liittämistekniikoihin, joita käytetään mikrosysteemien valmistuksessa. Lisäksi teoriaosuudessa kerrottiin liittämislaadun ja -lujuuden määrittämiseen käytetyistä menetelmistä sekä laitteista. Liitosten laadun ja lujuuden tutkimisessa käytetyt laitteistot voidaan jakaa näytteen rikkoviin ja näytettä rikkomattomiin laitteisiin.

Kokeellisessa osassa mitattiin kiekkojen pinnankarheudet liittämisen onnistumisen arvioimiseksi. Anodisen bondauksen prosessiparametrien vaikutukset liittämislujuuteen selvitettiin vetotestien avulla. Vetolujuuksien hajonnat olivat suuria, jonka takia vetolujuuden arvoista ei voitu johtaa tilastollisesti merkittäviä johtopäätöksiä. Liittämislaatua tutkittiin akustisen mikroskoopin (SAM) avulla. Liittämislaatuun vaikuttivat positiivisesti ja tilastollisesti merkittävästi lämpötila sekä liittämisjännite. Anturin sähköisiin ominaisuuksiin vaikutti tilastollisesti merkittävästi vain lämpötila.

Nykyisillä liittämisjännitteen sekä lämpötilan arvoilla, jotka ovat 475 °C ja 50 volttia, saavutettiin parhaat tulokset tutkimuksen kohteina olleisiin vastemuuttujiin. Liittämisajan lyhentämistä suositellaan optimaalisen parametrikombinaation valinnassa, sillä lyhyemmillä liitosajoilla saavutettiin käytännössä samat liittämislaadun sekä -lujuuden arvot. Lyhentämällä liitosaikaa voidaan saavuttaa jopa 11 %:a lyhyempi anodisen bondauksen prosessivaiheen läpimenoaika.
ED:2014-12-10
INSSI record number: 50147
+ add basket
« previous | next »
INSSI