1、Januar 2016DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 3
2、1.080.01; 31.220.01!%FD“2353396www.din.deDDIN EN 62047-15Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 15: Prfverfahren zur Bondqualitt zwischen PDMS und Glas (IEC 6204715:2015);Deutsche Fassung EN 6204715:2015Semiconductor devices Microelectromechanical devices Part 15: Test method
3、of bonding strength between PDMS and glass (IEC 6204715:2015);German version EN 6204715:2015Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 15: Mthode dessai de la rsistance de collage entre PDMS et verre (IEC 6204715:2015);Version allemande EN 6204715:2015Alleinverkauf der Norme
4、n durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDIN EN 62047-15:2016-01 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2015-04-09 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2016-01-01. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 62047-15:2012-11.
5、 Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom SC 47F Micro-electromechanical systems“ erarbeitet. Das IEC-Komit
6、ee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zu
7、rckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf ein Dokument ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils aktuel
8、lste Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe des Dokuments. Der Zusammenhang der zitierten Dokumente mit den entsprechenden Deutschen Dokumenten ergibt sich, soweit ein Z
9、usammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. EN 62047-15 Juli 2015 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE ICS
10、31.080.99 Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Bauelemente der Mikrosystemtechnik Teil 15: Prfverfahren zur Bondqualitt zwischen PDMS und Glas (IEC 62047-15:2015) Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 15: Test method of bonding strength between PDMS and glass (IEC 62047-15:201
11、5) Dispositifs semiconducteurs Dispositifs microlectromcaniques Partie 15: Mthode dessai de la rsistance de collage entre PDMS et verre (IEC 62047-15:2015) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2015-04-09 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen,
12、in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CE
13、NELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Manage
14、ment Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, I
15、rland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Ko
16、mitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2015 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind wel
17、tweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 62047-15:2015 DDIN EN 62047-15:2016-01 EN 62047-15:2015 Europisches Vorwort Der Text des Dokuments 47F/208/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe der IEC 62047-15, erarbeitet vom SC 47F Microelectromechanical systems“ des IEC/TC 47 Semiconductor devices
18、“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 62047-15:2015 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden
19、muss (dop): 2016-01-10 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2018-04-09 Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlic
20、h, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 62047-15:2015 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 62047-15:2016-01 EN 62047-15:2015 Inhalt SeiteEuropisches Vorwort 2 1 Anwendun
21、gsbereich.4 2 Normative Verweisungen.4 3 Begriffe.4 4 Prfverfahren5 4.1 Sichtprfung .5 4.2 Prfung der Bondfestigkeit.5 4.3 Kontaktwinkelmessung 7 4.4 Dichtheitsprfung .8 Literaturhinweise 10 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europis
22、chen Publikationen11 Bilder Bild 1 Blistermaske6 Bild 2 PDMS-Blister.7 Bild 3 Kontaktwinkelmessung eines Wassertropfens auf PDMS 8 Bild 4 Prfaufbau zur Dichtheit9 Tabellen Tabelle 1 Ergebnis der Sichtprfung.5 3 DIN EN 62047-15:2016-01 EN 62047-15:2015 1 Anwendungsbereich In diesem Teil der IEC 62047
23、 ist ein Prfverfahren zur Bondfestigkeit (Haftfestigkeit) von Polydimethylsiloxan (PDMS) auf Glas festgelegt. Silikonkautschuk (PDMS) wird fr den Aufbau von Mikrofluid-Bauteilen auf Chip-basis verwendet, die mithilfe von Lithografie- oder Replikationsverfahren hergestellt werden. Die Frage der Bondf
24、estigkeit ist fr solche Hochdruckanwendungen wie im Fall von bestimmten Konstruktionen peristal-tischer Pumpen wichtig, bei denen auerhalb des Chips eine Druckluftversorgung zum Treiben der Fluide in Mikrokanlen verwendet wird, wobei die Mikrokanle durch eine Zweischichtstruktur gebildet werden, ind
25、em die eine Schicht ber der Bondverbindung zwischen Glas und einem replikationsgeformten PDMS und die andere Schicht ber der Bondverbindung zwischen PDMS und PDMS ausgebildet wird. Auch in Fllen von Systemen mit pneumatischen Mikroventilen ist eine relativ hohe Bondfestigkeit auerordentlich wichtig
26、und dabei besonders zwischen zwei replikationsgeformten PDMS-Schichten. Im Allgemeinen gibt es zwischen den Grenzschichten gebondeter Flchen Leckverluste und Debondingerscheinungen, die Instabilitten und Lebensdauerverkrzungen der MEMS-Bauelemente verursachen. In dieser Norm sind die allgemeinen Ver
27、-fahren zur Prfung der Festigkeit von Bondverbindungen zwischen PDMS und Glaschips festgelegt. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur d
28、ie in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 62047-9, Semiconductor devices Micro-electromechanical devices Part 9: Wafer to wafer bonding strength measurement for MEMS 3 Begriffe Fr die Anw
29、endung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 vollstndig gebondete Flche gebondeter Wafer ohne Fehlbereiche 3.2 hydrophil physikalische Eigenschaft eines Molekls, das Wasser (H2O) ber die Wasserstoffbrcke binden kann Anmerkung 1 zum Begriff: Eine Erluterung zum Begriff Molekl“ kann auf
30、dieser Webseite abgerufen werden: http:/en.wikipedia.org/wiki/Molecule. Anmerkung 2 zum Begriff: Eine Erluterung zum Begriff Wasserstoffbrcke“ kann auf dieser Webseite abgerufen werden: http:/en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_bonding. 3.3 hydrophob Eigenschaft, bei der unpolare Molekle dazu neigen, Anh
31、ufungen hnlicher Molekle in Wasser oder analogen intramolekularen Zwischenreaktionen zu bilden 3.4 PDMS silikonbasiertes Kautschuk auf Basis von Polydimethylsiloxan mit der chemischen Formel (H3C)3SiOSi(CH3)2OnSi(CH3)34 DIN EN 62047-15:2016-01 EN 62047-15:2015 4 Prfverfahren 4.1 Sichtprfung 4.1.1 Al
32、lgemeines Die Sichtprfung sollte durchgefhrt werden, um festzustellen, ob andere wesentliche Bondprfverfahren erforderlich werden. Die Sichtprfung ist ein einfaches qualitatives Prfverfahren. Es sind optische Prfeinrichtungen zu verwenden, um die Bondgrenzschichten zwischen Glas und PDMS bzw. PDMS u
33、nd PDMS zu bewerten. 4.1.2 Prfeinrichtung Die Verwendung einer oder mehrerer Prfeinrichtungen wie optisches Mikroskop, akustisches Rastermikros-kop, Rasterelektronenmikroskop (REM), Transmissionselektronenmikroskop (TEM) und Infrarot(IR)- oder optische Kamera ist mglich. 4.1.3 Prfdurchfhrung Der Prf
34、ablauf ist wie folgt: a) Die Bondbeschaffenheit ist mithilfe des optischen Mikroskops zu beobachten. b) Zum Vermessen der Fehlbereiche und Blasen sind die Bilder zu verwenden, welche mit dem optischen Mikroskop und der IR-Kamera aufgenommen werden. 4.1.4 Ergebnisse der Sichtprfung Die Prfergebnisse
35、aus der Beobachtung knnen in drei Klassen entsprechend dem Schlssel nach Tabelle 1 eingeteilt werden. Tabelle 1 Ergebnis der Sichtprfung Typ- oder Seriennummer des geprften Wafers Gut Ausreichend Schlecht 1 2 3 Legende Gut vollstndig gebondete Flche grer als 95 % Ausreichend vollstndig gebondete Flc
36、he grer als 75 % Schlecht vollstndig gebondete Flche grer als 50 % 4.2 Prfung der Bondfestigkeit 4.2.1 Allgemeines Die Bondfestigkeit wird mit dem Blister-Prfverfahrens gemessen, bei dem ein Blister von 3 mm Durch-messer aus PDMS unter Verwendung des Fotolithografie- oder Replikationsform-Verfahrens
37、 hergestellt wird. Allgemeine Anforderungen sind in IEC 62047-9 gegeben. 5 DIN EN 62047-15:2016-01 EN 62047-15:2015 4.2.2 Probenherstellung Die Masken fr das abschnittsweise Belichten (en: patterning) werden mithilfe eines hochauflsenden Druckers entworfen und gedruckt (siehe Bild 1). Bild 1 Blister
38、maske Die Herstellung des Blisters erfolgt mit zwei Schichten. Der Negativfotolack wird auf einen gereinigten Glaswafer von 63,5 mm Durchmesser mithilfe der Rotationsbeschichtung aufgetragen. Die bliche Dicke des Fotolacks betrgt ungefhr 200 m nach dem Rotationsbeschichten. Der Negativfoto-lack wird
39、 danach mit dem Muster (Pattern) belichtet, unter Verwendung der Maske, so wie in Bild 1 dargestellt. Das Negativbild wird verwendet, um die PDMS bis zu einer Dicke von 2,5 mm auszuformen. Nach dem Vulkanisieren der PDMS-Form werden Teilstcke mit den Maen 12,7 mm 12,7 mm um die Blisterformteile hera
40、usgeschnitten. Diese Stcke werden dann entweder auf flache PDMS-Stcke oder auf gereinigte Glasplttchen hnlicher Gre mithilfe eines Plasmaverfahrens gebondet. Fr das Glas-PDMS-Bonden sind die Glasplttchen durch Sieden in einer Peroxomonoschwefelsure (5:1-Verhltnis von konzen-trierter Schwefelsure und
41、 30%iger Wasserstoffperoxidlsung) ber eine Dauer von 3 min bis 4 min sorgfltig zu reinigen und danach wiederholt in DI-Wasser vor der Plasmabehandlung zu splen. 4.2.3 Prfdurchfhrung Nach der Fertigstellung des Blisters ist ein Eingangskanal auf dem Blister mittels einer Stahlkanle sowie einer PEEK-R
42、hre (PEEK: Polyetheretherketon), die auf eine der Kanten geklebt wird (siehe Bild 2), zu be-festigen. Eine geregelte Versorgungseinrichtung mit Stickstoff oder Luft ist an das Teil anzuschlieen. 6 DIN EN 62047-15:2016-01 EN 62047-15:2015 Legende 1 PEEK-Rhre 2 Epoxidklebstoff 3 Stahlkanle 4 Blister 5
43、 komprimierter Stickstoff oder Luft zum Aufblasen des Blisters Bild 2 PDMS-Blister 4.2.4 Prfergebnisse der Blisterprfung Der Druck, bei dem der Blister beginnt auszufallen, ist aufzuzeichnen. Der Druck ist proportional zur Bond-festigkeit. 4.3 Kontaktwinkelmessung 4.3.1 Allgemeines Die Kontaktwinkel
44、messung ist das ideale Verfahren zur Charakterisierung der Oberflchen-Benetzungs-fhigkeit und ist eine hufig verwendete Technik bezglich der Abnahme und Zunahme der Hydrophobie von Silikonkautschuk. Dieses Verfahren kann daher verwendet werden, um hydrophile Eigenschaften der Ober-flchen eines Polym
45、ers wie PDMS genau zu messen, da dessen Oberflcheneigenschaften sich whrend der Nachbehandlungsdauer schnell ndern. 4.3.2 Prfeinrichtung Fr den Aufbau zum Messen des Kontaktwinkels sollte eine Kamera verwendet werden. Es wird ein geson-derter Probensatz von Glas-PDMS- und PDMS-PDMS-Substraten, die i
46、m selben Durchlauf der Verarbei-tungslinie ausgesetzt waren, in winkelgetreuer Position mit jedem anderen Probensatz gebracht, und zwar nach einer hnlich langen Dauer, wie sie fr den Durchlauf eines behandelten Wafers erforderlich ist, und um einen Wassertropfen auf ihn fallen zu lassen. 4.3.3 Prfdu
47、rchfhrung Fr eine genaue Messung ist das in diesem Teil der IEC 62047 verwendete Kontaktwinkel-Messsystem in unmittelbarer Nhe zur Plasmaverarbeitungseinrichtung zu positionieren. Das erlaubt die Bilderfassung eines Wassertropfens, der auf die plasmabehandelte Probe innerhalb der ersten Minute der P
48、lasmabehandlung tropft. Im Bild 3 wird der Kontaktwinkel zwischen der Oberflche und einem Wassertropfen dargestellt. 7 DIN EN 62047-15:2016-01 EN 62047-15:2015 Legende 1 Luft 2 Wasser 4 3 PDMS Bild 3 Kontaktwinkelmessung eines Wassertropfens auf PDMS 4.3.4 Prfergebnisse Der Kontaktwinkel entsprechen
49、d Bild 3 ist aufzuzeichnen. 4.4 Dichtheitsprfung 4.4.1 Allgemeines Dies ist eine Art Leckprfung zwischen PDMS und PDMS-Chip oder PDMS und Glaschip. Diese Prfung kann angewendet werden, wenn es einen Kanal in der Struktur gibt. 4.4.2 Prfeinrichtung Der Prfaufbau ist, wie in Bild 4 dargestellt, einzurichten. 8
