[发明专利]一种微型原子气室封装设备及工艺技术方法

摘要

一种微型原子气室封装设备及工艺技术方法，包括：样品室、压力杆、样片、样品台、加热丝与测温探头、真空泵连接口、充气进口、直流高压电源、电压表、电阻和其它测控装置，包括步骤1材料的选取，步骤2材料的加工，步骤3样片的清洗，步骤4第一面键合，步骤5第二面键合，步骤6样品检测，将采用原位化学反应法生成的金属铷封闭在微型气室中的方法。本发明的有益效果具体如下：本发明涉及的专用设备是基于阳极键合技术原理的，采用了相对廉价的机械泵—分子泵抽气机组的普通高真空系统，同时用惰性气体对真空系统反复充气“清洗”以及对样片局部进行高温烘烤除气等措施来尽可能地减轻残余气体和吸附气体的影响，特别是减轻铷的氧化问题。

主权项

1、一种微型原子气室封装工艺技术方法，其特征在于包括步骤如下：步骤1、材料的选取：阳极键合材料的选择原则是对偶材料的热膨胀系数要能匹配，同时要易于加工，选取的材料对偶包括“玻璃-硅片-玻璃”、“玻璃-可伐合金-玻璃”或“玻璃-钛片-玻璃”，其中玻璃片选择Pyrex玻璃；步骤2、材料的加工：对选取的材料首先要进行加工，包括剪切成合适的尺寸、表面整平与刨光、中间样片打孔；样片的剪裁使用手工法、光刻法或者机械法；样片表面的整平与刨光采用抛光工艺；金属片用机械法打孔，硅片打孔采用光刻法、超声打孔法和激光打孔法；步骤3、样片的清洗：样片即玻璃片和打孔样片清洗采用下述两种方法之一：(1)丙酮和无水乙醇超声清洗法，首先，将样片放入丙酮溶液超声清洗2-20分钟；然后用无水乙醇超声清洗2-20分钟；接着用去离子水超声清洗5分钟左右；最后，将样片浸泡在无水乙醇中脱水；(2)硫酸-双氧水溶液和氢氟酸浸泡清洗，先把样片在温度为120摄氏度比例为10：1的硫酸双氧水溶液中浸泡10分钟；然后，在室温下，用比例为1：100的氢氟酸水溶液中浸泡1分钟左右；最后，用去离子水清洗并用无水乙醇说脱水处理；步骤4、第一面键合：第一步骤，将打孔样片放在样品台阳极上，把玻璃片置于打孔样片上并盖住小孔；第二步骤，在玻璃片和打孔样片之间施加一定压力使之紧密结合；第三步骤，给玻璃片和打孔样片加热使之达到最佳键合温度范围200-500摄氏度；第四步骤，在玻璃片和打孔样片之间施加最佳键合电压200-1500伏，同时监测阳极键合回路的电流随时间变化情况，一般情况下，回路电流先快速上升，然后缓慢下降，当回路电流降到其峰值的十分之一以下时，认为键合完成；第五步骤，断开电压，停止加热，撤除压力，让玻璃片和打孔样片自然降温至室温；步骤5、第二面键合：第一步骤，将单面键合好的玻璃片和打孔样片放在特制样品台上，使打孔样片接高压电源的阳极。把第二玻璃片置于小孔正上方的升降台上，二者之间保留2-10毫米的空隙；第二步骤，在小孔中填充被封装物固体或气体；第三步骤，放下升降台上的第二玻璃片，使其盖住小孔，在第二玻璃片与玻璃片和打孔样片之间施加一定的接触压力；第四步骤，给第二玻璃片与玻璃片和打孔样片构成的体系加热使之达到最佳键合温度范围200-500摄氏度；第五步骤，在第二玻璃片和打孔样片之间施加最佳键合电压200-1500伏，同时监测阳极键合回路的电流随时间变化情况，一般情况下，回路电流先快速上升，然后缓慢下降，当回路电流降到其峰值的十分之一以下时，认为键合完成；第六步骤，断开电压，停止加热，撤除压力，自然降温至室温；步骤6、样品检测：完成双面封装的样品，根据被封装物质的特性选用相应得方法进行检测，如目测法、气体检漏法、光电法。