第36卷第11期 2015年11月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.36No.11 November2015
无机填料对高分子固体电解质与金属铝
键合性能的影响
阴旭，刘翠荣，杜超，吴常雄
（太原科技大学材料学院，太原030024）
摘要：阳极键合技术是一种在MEMS封装技术中常用的一种方法，目前仅可实现玻璃与金属、玻璃与半导体材料的键合：试验采用聚氧乙烯（PE0)为基质，复配少量纳米无机填料，制备出新型的固态复合聚合物电解质作为新的阳极键合材料,通过采用DSC和XRD等分析手段研究PEO与无机填料的相互作用及导电机制，进而探讨聚合物固体电解质作为新型的封装材料在阳极键合应用中的可行性。结果表明，无机填料的加人有效的抑制了PEO的结晶，使得键合界面过渡层明显，键合质量良好
关键词：无机填料；阳极键合；固体电解质；离子导电
中图分类号：TG457 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2015)11003704
阳极金属界面移动，使固体电解质的耗尽层产生弹性变形以及粘性流动.最终与金属表面紧密接触
复杂的微机电系统中，经常需要封装基片结构，
因此封装方法是MEMS系统的关键，封装的质量好坏将直接影响到MEMS系统的使用寿命和应用范围，对MEMS系统封装来说，封装技术主要依赖于封装材料的发展，封装材料具有重要的基础地位、先行地位和制约地位2}，相反发展新的封装技术又会进一步推动了封装材料的创新：因此封装材料和封装技术两者之间存在着相互促进又相互影响的关系.
阳极键合是常用的封装技术之一，其过程实质是固体电化学反应过程[3，其键合过程是在键合温度条件下，固体电解质中的碱金属离子受热离解，通电后施加于固体电解质与阳极金属之间的电场，使固体电解质中的碱金属离子从阳极附近迅速向阴极移动，并在阴极表面析出，在固体电解质与阳极界面附近形成约几微米厚度的极化碱金属离子耗尽层，负电荷在该耗尽层内不断积累：同时在阳极表面产生相应的镜像电荷，在固体电解质耗尽层中产生高强电场，固体电解质厚度方向上的电压降主要在耗尽层区域，非耗尽层区域电压降较小，耗尽层附近电场高达10"V/cm，电场在阳极金属和固体电解质界面产生了巨大的静电场吸引力，耗尽层中负离子向
收稿日期：2014-03-06
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51275332）
在固体电解质与金属界面处发生了不可逆的氧化反应[4]。
高分子固体电解质材料是由大分子量的聚合物本体与碱金属盐并加有无机填料构成，前者含有能起配位作用的给电子基团，后者称为复合电解质[5] 作为新型的键合材料，其连接性能主要取决于（1）电导率；（2)离子迁移数目；（3）金属盐的扩散系数等三个方面．其中较高的离子电导率是阳极键合的关键：而PEO（聚氧乙烯）作为一种聚合物主体可溶解大量的无机锂盐从而获得较高的室温电导率，同时PEO还是迄今络合效果最佳的高分子，应用的也最多[7].通过采用X射线衍射分析发现.PEO与碱金属离子的络合具有一定化学计量关系，其基本结构为（PEO）4-MX，即氧原子与金属原子数之比为4，研究还发现，PEO与碱金属盐络合物的电导率主要是处在非晶相高弹区的贡献*，因此在键合过程中通过抑制PEO分子链的重组和结晶，稳定较大的无定形区，可以提高以PEO-MX为代表的高分子固体电解质的电导率10]，
1高分子固体电解质的制备 1.1所用原料
试验所需药品如表1所示