感应加热封装具有效率高、对器件性能影响小、可靠性高等优点,既可用于单个器件的封装,也可用于MEMS圆片级键合,并可与常用的MEMS键合方法(如阳极键合、共晶键合、焊料键合等)结合起来,通过与微电镀工艺的集成,有望形成一种半标准化的MEMS封装技术,得到广泛应用。本文以MEMS感应加热封装设备研制为基础,以实现器件级感应局部加热封装和圆片级射频感应局部加热键合为主线,采用理论分析、有限元模拟和实验相结合的研究方法,对感应加热封装技术及其应用进行了较为系统、深入的研究。本文第一部分(第2章)以电磁感应和热传导理论为基础,研究了微系统感应加热特点,理论分析了感应电源频率、材料相对磁导率、感应线圈匝数、金属图形结构尺寸等参数对感应加热温度的影响。建立了微系统感应加热封装模型,开发了“非线性、顺序磁-热耦合迭代法”,可以将感应加热封装过程中的电磁感应与瞬态温度场进行耦合,正确地模拟微系统的感应加热过程。分析了材料性能、电磁频率、磁感应强度、结构尺寸等对感应加热温度和局部温差的影响。本文第二部分(第3章)根据圆片级封装和单一器件封装的要求,研制出了射频感应加热圆片级键合系统,完善了高频感应加热封装系统。对于射频感应加热(f=13.56MHz),组合线圈能较好地满足圆片级感应局部加热键合的要求。射频感应加热系统可以满足真空或惰性气氛下的键合环境要求,主要应用于圆片级封装；对于高频感应加热(f=350KHz),锥形线圈较适合器件级感应加热封装,可用于MEMS单一器件气密性封装。本文第三部分(第4章)利用“非线性、顺序磁-热耦合迭代法”,模拟了陶瓷管壳感应局部加热时陶瓷壳体上的温度分布。方形陶瓷壳体感应加热封装时焊料环与可伐盖板上的涡电流在边角处的密度比四边中部边缘处密度小,导致四边中部的温度略高于边角处温度。采用高频感应加热器件级封装系统,对陶瓷管壳进行了感应加热封装实验。研究了陶瓷管壳感应局部加热封装过程中,陶瓷管壳上的温度分布以及加热时间和封装压力的对封装质量的影响。使用陶瓷壳体通过感应加热封装陀螺仪芯片,获得了较高的键合强度,实现了气密性封装。本文第四部分(第5章)通过有限元模拟和感应加热实验,研究了金属图形结构、尺寸对感应加热温度的影响。射频频率为13.56MHz,矩形焊料环阵列感应加热试验时,环线宽越大,感应加热温升越快。矩形环边长越长,包围的面积越大,通过的磁通量越大,感应加热温度上升越快,局部温差越明显。焊料环线宽较窄或锡环制作缺陷导致局部过热时,锡环容易熔断,开环的感应加热现象不明显。在设计的均匀磁场中,PCB板上均匀一致的焊料图形阵列感应加热温度一致,可以实现相同图形的均匀感应加热。感应加热的有限元模拟结果与实验结果基本一致,较好地验证了模拟方法的正确性。金属环阵列制作工艺实验表明,改进后的电镀腐蚀工艺能在玻璃圆片上制作出较理想的铅锡焊料环阵列。射频感应加热时,焊料环上温度与环中心区域温度差较大,局部加热效果明显,且键合过程中圆片上的焊料环阵列加热均匀一致,实现了圆片级均匀感应加热键合。微观分析发现,键合界面良好。