[发明专利]使用合金材料的声光器件

说明书

技术领域

本发明涉及声光器件，尤其涉及一种激光系统用且适合长期在低温下工作的声光器件。

背景技术

声光器件是一种利用入射光与换能器的超声波发生声光互作用，得到衍射光。衍射光的能量是从入射光转移过来的。

在制作声光器件时，为了将换能器和声光介质焊接在一起，在声光介质和换能器之间使用了两层电极层和一层键合层。电极层厚度约为50nm，通常用高纯铬来制作（即铬膜），其属于声学薄层，对声波的传输损耗非常小，可以忽略不计，但是铬膜能与包括铌酸锂和氧化碲在内的很多非金属材料附着牢固，通过铬膜能提高键合层附着在声光介质和换能器上的附着力。键合层较厚，使用键合层的目的是把声光介质和换能器焊接在一起，同时让换能器产生的超声波顺利传输到声光介质内。

键合层通常采用纯锡。纯锡长期存放在低于13.2℃的环境中会出现灰锡问题，即从β-Sn相转变成了α-Sn相。α-Sn相的晶格结构和Si一样，它是一种半导体而不是金属，并具有本征脆性，进而丧失了其使用价值，灰锡转变就是我们所常说的“锡瘟”，因此使用纯锡做键合层的声光器件不适合长期在低温下存放和工作。

用纯锡作键合层材料，在长时间贮存或使用过程中，键合层上会自发生长出一些类似胡须一样的丝状物，业界称之为“锡须”。锡须的生长常常会使晶体管管脚间短路而造成器件失效。例如美国的银河4号卫星就是由于其内部电路中锡须短路导致其功能失效的。因此，使用纯锡做键合层的声光器件，随着存放或工作时间的增加，其失效的风险也随之增加。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种适合长期在低温下存放和稳定工作的声光器件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

使用合金材料的声光器件，包括声光介质和换能器，在该声光介质和换能器之间安装有电极层，该电极层为两层，在该两层电极层之间安装有键合层，所述换能器输入端面上安装表电极，其特征在于，所述键合层的材料为锡铟银合金或锡铟合金。

所述锡铟银合金中，锡的质量百分比为80%～90%，银的质量百分比为2%～12%，铟的质量百分比为3～13%。

所述锡铟合金中，锡的质量百分比为85%～95%，铟的质量百分比为5%～15%。

所述键合层的厚度为1微米～5微米。

所述声光介质的材料为氧化碲晶体、磷化镓晶体、磷化铟晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体、石英晶、融石英或重火石玻璃。

所述换能器材料为铌酸锂晶体。

本发明的积极效果：

采用锡合金代替纯锡做为声光器件的键合层材料，避免在低温下发生“灰锡”问题；同时还避免了在长时间贮存或使用过程中产生“锡须”的问题，低温下声光器件的性能稳定可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，使用合金材料的声光器件，包括声光介质1和换能器4，在该声光介质1和换能器4之间安装有电极层2，该电极层2为两层，在该两层电极层2之间安装有键合层3，所述换能器4输入端面上安装表电极5，键合层3的材料为锡铟银合金或锡铟合金。

经过试验分析，锡铟银合金和锡铟合金是最适合做键合层3的合金材料。锡铟银合金中，锡的质量百分比为80%～90%，银的质量百分比为2%～12%，铟的质量百分比为3～13%。所述锡铟合金中，锡的质量百分比为85%～95%，铟的质量百分比为5%～15%。

作为优先，锡铟银合金中，锡的质量百分比为85%，银的质量百分比为7%，铟的质量百分比为8%；锡铟合金中，锡的质量百分比为90%，铟的质量百分比为10%。

所述声光介质1的材料为氧化碲晶体、磷化镓晶体、磷化铟晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体、石英晶、融石英或重火石玻璃。

换能器4选用具有压电效应的材料：铌酸锂晶体。

换能器4产生的声波要通过键合层3向声光介质1内传输，传输的效率与键合层3的厚度有关。键合层3太厚，阻碍声波的传输，键合层3太薄，不能将换能器4牢固地焊接在声光介质1上；通常情况下，键合层3的厚度控制在1微米～5微米范围内比较合适。