Tapahtumat

Väitös elektroniikan tuotantotekniikan alalta, DI Antti Rautiainen

Väitöksen nimi on “Solid-liquid interdiffusion bonding for MEMS device integration”

Mikroelektromekaanisiin systeemeihin (MEMS) perustuvat sensorit ovat kasvattaneet suosiotaan monissa sovelluksissa aina matkapuhelimista ajoneuvoihin ja teollisuussovelluksiin sekä lääketieteellisiin laitteisiin. Ilman näitä sensoreita ei myöskään itseajavat autot tai asioiden internet ole mahdollisia. Esimerkiksi useimmat tämän päivän kiihtyvyys-, gyroskooppi-, kulmakallistus- ja paineanturit sekä mikrofonit ja suodattimet ovat toteutettu käyttäen MEMS-teknologioita. MEMS-laitteiden valmistuksessa on erittäin kustannustehokasta käyttää kiekkotason hermeettistä suljentaa, missä työstetty laitekiekko liitetään kansikiekkoon, joka myös voi sisältää toiminnallisuuksia kuten sähköiset läpiviennit ylemmän tason integrointia varten. Perinteisten menetelmien ongelmien takia metalliliittämistä on kehitetty intensiivisesti tähän kiekkobondausprosessiin.

Sula-avusteisella diffuusioliittämisellä on monia etuja verrattuna muihin liitosmenetelmiin. Sillä saavutetaan korkea uudelleensulamislämpö suhteellisen matalalla liitosprosessilämmöllä ja se sietää enemmän prosessihajontaa. Sitä ei kuitenkaan ole laajasti sovellettu teollisessa mittakaavassa johtuen vajavaisesta tutkimustiedosta.

Tässä työssä on tutkittu metallurgioita sula-avusteiseen diffuusioliittämiseen sekä niiden luotettavuutta mekaanisin leikkaus- ja vetotestein. Näytteitä on myös altistettu ympäristörasitustesteille. Tulosten perusteella on annettu suunnittelusuosituksia sekä esitetty uutta termodynaamista tietoa liittyen metallurgioihin. Tämän väitöskirjatyön tuloksia voidaan soveltaa suoraan elektroniikkateollisuudessa useilla integrointitasoilla ja erityisesti MEMS-sensorien kiekkobondauksessa. Tutkimuksessa tuloksia voidaan käyttää hyväksi kehitettäessä entistä luotettavampia liitoksia sekä uusia liitosmetallurgioita. Uudet liitostekniikat mahdollistavat matalammat jännitykset liitoksissa ja edesauttavat integraatioasteen kasvattamisessa, jolloin voidaan valmistaa erittäin miniatyrisoituja antureita.

Vastaväittäjinä toimivat professori Frank Niklaus, KTH Kungliga Tekniska Högskolan, Ruotsi ja professori Knut Aasmundtveit, USN - Universitetet i Sørøst-Norge, Norja

Kustoksena on professori Mervi Paulasto-Kröckel Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, sähkötekniikan ja automaation laitokselta.

Väitoksen verkkosivu

Väitöstiedote (pdf.)

Väittelijän yhteystiedot: Antti Rautiainen, p. 044 349 4961, [email protected]

 

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu