[發(fā)明專利]一種聲光晶體與換能器的鍵合結(jié)構(gòu)及制備

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• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN110927996A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐惠航;馬新建;吳先云;廖洪平;陳秋華;張星;陳偉
• 申請（專利權(quán)）人: 福建福晶科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G02F1/11
• 分類號(hào): G02F1/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種聲光晶體與換能器的鍵合結(jié)構(gòu)及制備方法，常見的聲光晶體和換能器的鍵合結(jié)構(gòu)是通過銦冷焊工藝來鍵合，即在聲光晶體和換能器表面分別依次鍍制打底層、電極層和焊接層，本發(fā)明提出電極層同時(shí)兼作為焊接層，使用磁控濺射的方式在聲光晶體和換能器表面分別依次鍍制打底層和電極層，聲光晶體的電極層和換能器的電極層直接鍵合在一起。本發(fā)明提出的聲光器件鍵合結(jié)構(gòu)更加簡單，獲得的膜層具有更加優(yōu)良的表面質(zhì)量和更高的機(jī)械強(qiáng)度，有效解決聲光器件在減薄過程中的開裂問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聲光器件的鍵合結(jié)構(gòu)及制備方法，屬于聲光器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聲光器件中聲光晶體和換能器在分別鍍制鍵合層后利用鍵合工藝粘接在一起，常見聲光器件的鍵合層一般由打底層、電極層、焊接層組成，焊接層選用比較軟的金屬(如In)，將鍍有鍵合層的聲光晶體和換能器對準(zhǔn)，通過機(jī)械加壓并保持恒定壓力，焊接層的金屬原子相互擴(kuò)散，使得聲光晶體和換能器鍵合在一起，如圖1所示。

在高頻聲光器件中，要求鍵合層有很高的機(jī)械強(qiáng)度，因?yàn)槁暪饩w和換能器鍵合后，換能器要被減薄到小于30um的厚度，換能器減薄到如此薄的厚度很容易出現(xiàn)裂紋。

造成換能器在減薄過程中出現(xiàn)裂紋的主要原因：一方面，銦層較軟，膜層的機(jī)械強(qiáng)度較低；另一方面，蒸發(fā)銦的工藝很難控制，成膜后膜層的表面質(zhì)量很差，膜層中的大顆粒造成換能器在減薄過程中碎裂。

在改善焊接層的膜層質(zhì)量方面采取過的措施有：調(diào)整蒸鍍銦的沉積速率、離子源輔助沉積、成膜前對鍍件加熱。以上措施均無法明顯改善膜層質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種聲光晶體與換能器的鍵合結(jié)構(gòu)及制備方法，可解決現(xiàn)有技術(shù)存在的鍵合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低、減薄過程中換能器開裂等問題。

聲光器件的鍵合結(jié)構(gòu)為：在聲光晶體和換能器表面分別依次鍍制打底層和電極層，聲光晶體的電極層和換能器的電極層作為焊接層直接接觸，通過機(jī)械加壓并保持恒定壓力，焊接層在金屬原子擴(kuò)散作用下粘接在一起，完成聲光晶體和換能器的鍵合。

聲光晶體和換能器表面鍍制的打底層材料為NiCr合金，厚度為30nm，電極層材料為Au，厚度為700nm。打底層和電極層的厚度設(shè)計(jì)既滿足聲阻抗匹配要求，且鍵合層具有較低的膜層應(yīng)力。

本發(fā)明所提出的制備工藝，采用磁控濺射鍍膜機(jī)，將本底真空抽至1.0×10^-3Pa以上，輔助充入一定氣量的高純氬氣，維持真空在9.0×10^-1Pa，鍍制所要求的膜料和厚度。

本發(fā)明所提出的聲光器件鍵合結(jié)構(gòu)及制備方法，可以制得高光潔度、低應(yīng)力的鍵合層，鍵合后的聲光器件具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，有效解決換能器在減薄過程中的開裂問題。

附圖說明

圖1為以往常見的聲光器件鍵合結(jié)構(gòu)及鍵合過程示意圖；

圖2為本發(fā)明聲光器件的鍵合結(jié)構(gòu)及鍵合過程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

為了增加聲光器件中鍵合結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，解決換能器在減薄過程中的開裂問題，本發(fā)明重新設(shè)計(jì)鍵合層的膜層材料及厚度，在聲光晶體和換能器表面分別依次鍍制打底層和電極層，聲光晶體的電極層和換能器的電極層作為焊接層直接鍵合在一起，并通過調(diào)整打底層和電極層的厚度，使聲光器件滿足聲阻抗的匹配要求。

具體的實(shí)施步驟：首先對聲光晶體和換能器的待鍍膜面進(jìn)行清潔，用定制的夾具將聲光晶體和換能器固定好，裝在磁控濺射鍍膜機(jī)的工作臺(tái)上。