金丝楔形键合是一种通过超声振动和键合力协同作用来实现芯片与电路引出互连的技术。现今，此引线键合技术是微电子封装领域最重要、应用最广泛的技术之一。引线键合互连的质量是影响红外探测器组件可靠性和可信性的重要因素。基于红外探测器组件，对金丝楔形键合强度的多维影响因素进行探究。从键合焊盘质量和金丝楔焊焊点形貌对键合强度的影响入手，开展了超声功率、键合压力及键合时间对金丝楔形键合强度的影响研究。根据金丝楔焊原理及工艺过程，选取红外探测器组件进行强度影响规律试验及分析，指导实际金丝楔焊工艺，并对最佳工艺参数下的金丝键合拉力均匀性进行探究，验证了金丝楔形键合强度工艺一致性。

声表面波器件内连的主流工艺是硅铝丝超声键合，而跟部微损伤是该工艺最大的质量隐患。该文从超声键合原理和工艺技术出发，对造成跟部微损伤的影响因素进行了分析，并给出了相应的解决方案。该方案使声表面波器件的键合点跟部微损伤得到有效控制。

聚合物微流控芯片对键合精度、键合强度及键合效率要求高。为了避免超声波键合中微通道被堵塞, 解决键合过程中由调平精度和高频振动引起的键合强度低、键合压力分布不均的问题, 设计了一种基于超声波键合的熔接结构和压力自平衡夹具。首先, 利用感压胶片对压力自平衡夹具和不带自平衡功能的夹具的压力分布进行测量, 并定义了压力分布系数进行量化。其次, 利用两种夹具分别对设计芯片进行超声键合, 并利用工具显微镜对焊线和微通道截面进行观测。最后, 对两组芯片进行键合强度测试和密封性测试。实验结果表明：所设计的熔接接头结构对微通道的控制精度可达2.0 μm。压力自平衡夹具结构简单可靠, 可提高压力均匀性35.20%~43.18%,并使得焊线均匀一致, 同时可提高键合强度15.3%~45.1%, 并保证密封性。该熔接结构和压力自平衡夹具可满足聚合物微流控芯片的控制精度、键合强度、压力均匀性及其密封性的要求。

针对芯片即时检测(POCT)芯片对键合精度、键合强度、生产效率和生物兼容性的要求, 基于超声波键合技术设计了结构化的导能筋布置形式和阻熔导能接头结构。研究了超声波键合时间和键合压力对微通道高度保持性能的影响, 确定了精密超声波键合工艺参数。利用高精度显微镜、拉伸试验机和羊全血分别对键合后芯片的微通道高度、键合强度、微通道密闭性以及液体自驱动性能进行了测试。结果表明: 所设计的导能筋布置形式合理可靠; 利于芯片各功能的集成, 阻熔导能接头结构能够较精确地控制键合后微通道的高度, 键合精度达到2 μm; 全血驱动时间的极差在20 s以内; 所确定的键合工艺参数能够实现高强度的键合, 键合强度不小于2.5 MPa。该熔接结构及工艺参数具有键合精度高、键合强度高、生物兼容性好和熔接均匀等优点, 可应用于医用POCT芯片产品中。

将超声波联接技术应用于聚合物微器件的联接，搭建了超声波精密联接系统。为了保证微器件在精密联接中的形状精度，选用工作频率为60 kHz的超声换能器及驱动电源为微器件提供高频、低振幅的超声波振动；以高细分步进电机驱动直线导轨控制超声波工具头的纵向移动，精确控制超声波工具头的位置，并结合力传感器实现了超声波联接过程中聚合物材料力学性能的实时检测。针对联接表面特性差异引起的联接质量不一致问题，提出了基于材料力学性能反馈的压力自适应联接方法，可以对不同零件提供自适应的超声波能量。应用该系统对PMMA材料微器件进行了联接实验，实验结果表明，该方法大幅提高了超声波联接的稳定性，实现了聚合物微器件的超声波精密联接。

为了用超声波键合的方法实现微流控芯片的封装,采用选择性键合方式在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的微沟道两侧设计、制作了能量引导微结构,用热压法在同一PMMA基片上一次成形了凸起的能量引导微结构和凹陷的微沟道.用套刻和湿法腐蚀的方法制作了复合一体化硅模具.通过正交实验,确定了优化后的热压工艺参数.实验结果表明,由于同时存在凹、凸微结构,因此优化后的热压成形温度比传统的热压凹陷结构的成形温度提高15～20 ℃,在温度为140 ℃、保压时间为300s、压力为1.65MPa的实验条件下,微结构的复制精度达到了99%.