[發明專利]一種基于金錫共晶的石英鍵合方法

在審

• 申請號: 201410554261.8
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN105502967A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 劉韌;楊軍;丁凱;孫剛;唐瓊;車一卓;蘇翼
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: C03C27/08
• 分類號: C03C27/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明涉及石英結構間的鍵合技術，具體涉及一種基于金錫共晶 的石英鍵合方法。

技術背景

石英晶體是一種重要的壓電材料，可廣泛應用于通訊、慣性導航、 自動控制、電子手表等各軍民用領域。石英壓電器件的基本工作原理 是基于石英晶體的壓電效應，并將加速度、角速度等力學量轉換成電 學信號加以檢測。為了實現石英壓電器件的工作原理，通常需要將多 層結構的石英組件組合在一起，形成石英敏感結構組件，是敏感力學 量的關鍵組成部分。多層石英敏感結構件要求各零層部件在特定部位 相互連接，以確保力的傳導連續有效，從而保證石英壓電器件的整體 性能。

目前多層石英敏感結構的連接工藝一般采用膠粘接鍵合，即選用 合適的膠體作為連接劑，膠體固化后將各層零部件連接起來。膠粘接 鍵合工藝簡單，容易實施，但存在以下問題：①不論是采用手動涂膠 還是機械涂膠，都無法保證膠體覆蓋的均勻性；②未固化前膠體流動 性大，膠量控制困難，容易將膠涂覆到待鍵合區域外；③鍵合后膠體 內部容易殘留氣泡，影響鍵合效果。

發明內容

發明目的

本發明的目的在于提供一種基于金錫共晶的石英鍵合方法，能實 現石英振敏感結構件之間的鍵合加工，并且達到如下指標要求：金錫 焊料圖形加工尺寸誤差控制在±3μm以內，焊料圖形厚度相對誤差 不超過3％，焊料層厚度均勻性優于±3％，撓性支撐的厚度控制在 ±3μm以內且對稱性優于5％；鍵合對準誤差不超過±5μm；鍵合后 剪切強度高于2MPa。

技術方案

本發明是一種基于金錫共晶的石英鍵合方法，其中，包括以下步 驟：

準備步驟：準備待鍵合的兩側零部件之一、中間零部件、兩側零 部件之二，在兩側零部件之一、兩側零部件之二與中間零部件的基片 外框上事先加工好對應的鍵合對準圖形標記；

清洗步驟：對兩側零部件之一、中間零部件、兩側零部件之二的 石英表面進行清洗處理；

沉積薄膜的步驟：對兩側零部件之一依次沉積Cr/Au薄膜，并對 中間零部件對應于兩側零部件之一的一側依次沉積Cr/Au/Sn/Au薄 膜，Cr/Au薄膜厚度為10～20nm；Sn/Au薄膜整體厚度為1.5～2μm， 且Au:Sn薄膜的厚度比例為3:2；或者，對兩側零部件之一依次沉積 Ti/Au薄膜，并對中間零部件對應于兩側零部件之一的一側依次沉積 Ti/Au/Sn/Au薄膜，Ti/Au薄膜厚度為160～200nm；Sn/Au薄膜整體 厚度為1.5～2μm，且Au:Sn薄膜的厚度比例為3:2；

然后，對兩側零部件之二依次沉積Cr/Au薄膜，并對中間零部件 對應于兩側零部件之二的另一側依次沉積Cr/Au/Sn/Au薄膜，Cr/Au 薄膜厚度為10～20nm；Sn/Au薄膜整體厚度為1.5～2μm，且Au:Sn 薄膜的厚度比例為3:2；或者，對兩側零部件之二依次沉積Ti/Au薄 膜，并對中間零部件對應于兩側零部件之之二的另一側依次沉積 Ti/Au/Sn/Au薄膜，Ti/Au薄膜厚度為160～200nm；Sn/Au薄膜整體 厚度為1.5～2μm，且Au:Sn薄膜的厚度比例為3:2；

熱壓鍵合的步驟：在對準臺上將中間零部件與兩側零部件之一進 行對準，并進行熱壓鍵合，然后在對準臺上將中間零部件的另一側與 兩側零部件之二對準并熱壓鍵合。

如上所述的一種基于金錫共晶的石英鍵合方法，其中，在沉積薄 膜步驟中，采用電子束蒸發方式進行沉積。

如上所述的一種基于金錫共晶的石英鍵合方法，其中，在沉積薄 膜的步驟中，在對于中間零部件進行沉積時，進行如下步驟：

首先，制作石英遮擋片，遮擋片中鏤空圖形區域為待鍵合區域， 且遮擋片基片外框上包含與中間零部件基片外框對應的遮擋對準標 記圖形；

然后，在石英遮擋片上涂覆可以后期去除的膠體，利用對準標記 在對準臺上將石英遮擋片和中間零部件進行對準，并貼合壓緊、烘干 使膠體固化；

然后，對中間零部件進行薄膜沉積；

然后，將石英遮擋片和中間零部件浸入去膠溶液中使其分離并烘 干。

如上所述的一種基于金錫共晶的石英鍵合方法，其中，熱壓鍵合 的步驟中，具體工藝為：溫度300～3℃，壓力0.2～2Mpa，時間15～ 30min。

有益效果

本發明的效果在于：