摘要

微流控封裝過(guò)程中，平面度缺陷易誘發(fā)基底微米縫隙，嚴(yán)重影響器件密封性能與使用壽命，明確二者成因是優(yōu)化封裝工藝的關(guān)鍵。白光干涉測(cè)量技術(shù)具備非接觸、納米級(jí)分辨率優(yōu)勢(shì)，可精準(zhǔn)表征平面度缺陷與微米縫隙的微觀特征。本文采用該技術(shù)對(duì)微流控封裝件進(jìn)行檢測(cè)，解析平面度缺陷類型、微米縫隙分布規(guī)律，探究二者內(nèi)在成因及關(guān)聯(lián)，為封裝質(zhì)量?jī)?yōu)化提供理論與技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞

白光干涉測(cè)量；微流控封裝；平面度缺陷；微米縫隙；成因解析

引言

微流控芯片的精密性依賴封裝環(huán)節(jié)的平面度控制，封裝過(guò)程中易產(chǎn)生凸起、凹陷等平面度缺陷，進(jìn)而形成基底微米縫隙，引發(fā)流體泄漏等問(wèn)題。傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以精準(zhǔn)捕捉微觀缺陷與縫隙特征，無(wú)法有效解析成因。白光干涉測(cè)量基于光干涉原理，可清晰呈現(xiàn)封裝面微觀形貌，為平面度缺陷與微米縫隙的成因分析提供高效、精準(zhǔn)的檢測(cè)手段。

實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)選用硅基微流控封裝件，封裝面尺寸20mm×20mm，采用熱鍵合工藝制備。搭建白光干涉測(cè)量平臺(tái)，調(diào)試光路確保檢測(cè)穩(wěn)定性，對(duì)封裝面進(jìn)行全域掃描，采集平面度缺陷與微米縫隙的微觀數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)軟件分析缺陷類型、縫隙尺寸及分布特征，結(jié)合封裝工藝參數(shù)，探究二者成因。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)顯示，白光干涉測(cè)量可精準(zhǔn)識(shí)別凸起、凹陷兩類平面度缺陷，測(cè)量精度達(dá)±2nm，縫隙尺寸檢測(cè)誤差小于4%。凸起缺陷多由鍵合壓力不均導(dǎo)致，凹陷缺陷源于基底加工殘留應(yīng)力釋放，兩類缺陷均會(huì)誘發(fā)微米縫隙。當(dāng)平面度缺陷幅值超過(guò)0.006mm，縫隙寬度超80nm，且缺陷集中區(qū)域縫隙密度顯著升高。分析表明，工藝參數(shù)偏差與基底自身精度不足是核心成因，白光干涉技術(shù)可精準(zhǔn)定位缺陷，為成因追溯與工藝調(diào)整提供支撐。

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（微流控芯片（或 MEMS 傳感器）的金屬封裝組件 平面度變形 1.75um）

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