CN108011035A - 一种压电陶瓷片的键合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电陶瓷片的键合方法，依次包括减薄、剖光、溅射、清洗、包封及键合，在溅射及清洗两个步骤之间还包括制造掩护板，在清洗和包封两个步骤之间还包括装配，其中：制造掩护板包括采用金属材料制造与压电陶瓷片外形相同的金属薄片；装配包括将两块金属薄片分别贴合在两片压电陶瓷片的非键合面上，贴合时使金属薄片与压电陶瓷片的边缘对齐。在本发明中，掩护板主要作用是把压电陶瓷片表面受到的不均匀压力分散，使整过的键合过程中压电陶瓷片表面都受到均匀的压力，而保证了高温高压下不碎裂，实现了大尺寸压电陶瓷片的Au/Au扩散键合。

Description

一种压电陶瓷片的键合方法

技术领域

本发明涉及键合技术领域，尤其涉及一种压电陶瓷片的键合方法。

背景技术

Au/Au扩散键合采用热压键合。需要在键合的压电陶瓷片上溅射一层扩散率较高Au材料，然后在高温高压下将待键合的压电陶瓷片键合在一起。扩散是金属原子相互混合的结果，具有极高的键合强度。采用Au/Au扩散键合的压电陶瓷片可应用在天文光学系统、星载机载相机、激光武器、激光通讯和医学检测中，提高目标成像清晰度和定位精度，还可以用于工业、民用等高灵敏度传感器的开发，具有较大的市场前景。

压电陶瓷片的键合原理。在压电陶瓷片键合面溅射底膜，再蒸镀键合层金属，最后在温等静压压力下实现键合。一般施加压力控制在30MPa～35 MPa之间，键合时温度控制在200℃左右，就能形成可靠的金属键合。但是，由于压电陶瓷片直径大、厚度薄，在这种温度及压力下容易造成陶瓷薄片的碎裂，而降低温度和压力又无法形成可靠的金属键合。引起键合失败原因主要为陶瓷薄片表面受力不均匀。

因此如何使压电陶瓷片在键合时表面受力均匀，从而避免压电陶瓷片碎裂成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何使压电陶瓷片在键合时表面受力均匀，从而避免压电陶瓷片碎裂。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种压电陶瓷片的键合方法，依次包括减薄、剖光、溅射、清洗、包封及键合步骤，在溅射及清洗两个步骤之间还包括制造掩护板步骤，在清洗和包封两个步骤之间还包括装配步骤，其中：

制造掩护板步骤包括采用金属材料制造与压电陶瓷片外形相同的金属薄片；

所述装配步骤包括将两块金属薄片分别贴合在两片压电陶瓷片的非键合面上，贴合时使金属薄片与压电陶瓷片的边缘对齐。

优选地，所述掩护板的厚度的取值范围小于0.15mm。

优选地，所述掩护板的平面度的取值范围为0至1%。

优选地，所述掩护板的表面粗糙度的取值范围为0至0.1μm。

综上所述，本发明公开了一种压电陶瓷片的键合方法，依次包括减薄、剖光、溅射、清洗、包封及键合，在溅射及清洗两个步骤之间还包括制造掩护板，在清洗和包封两个步骤之间还包括装配，其中：制造掩护板包括采用金属材料制造与压电陶瓷片外形相同的金属薄片；装配包括将两块金属薄片分别贴合在两片压电陶瓷片的非键合面上，贴合时使金属薄片与压电陶瓷片的边缘对齐。在本发明中，掩护板主要作用是把压电陶瓷片表面受到的不均匀压力分散，使整过的键合过程中压电陶瓷片表面都受到均匀的压力，而保证了高温高压下不碎裂，实现了大尺寸压电陶瓷片的Au/Au扩散键合。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明公开的一种压电陶瓷片的键合方法的流程图；

图2为本发明公开的压电陶瓷片与掩护板的装配图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种压电陶瓷片的键合方法，依次包括减薄、剖光、溅射、清洗、包封及键合，在溅射及清洗两个步骤之间还包括制造掩护板步骤，在清洗和包封两个步骤之间还包括装配步骤，其中：

制造掩护板步骤包括采用金属材料制造与压电陶瓷片1外形相同的金属薄片；

如图2所示，装配步骤包括将两块金属薄片分别贴合在两片压电陶瓷片1的非键合面上，贴合时使金属薄片与压电陶瓷片1的边缘对齐。

在本发明中，掩护板2主要作用是把压电陶瓷片1表面受到的不均匀压力分散，使整过的键合过程中压电陶瓷片1表面都受到均匀的压力，而保证了高温高压下不碎裂，实现了大尺寸压电陶瓷片1的Au/Au扩散键合。

具体实施时，掩护板2的厚度的取值范围小于0.15mm。

选择合适的掩护板厚度是决定键合成功的关键。掩护板过厚，在压力下不产生形变，形成相等的压力传导给键合层，会使键合层出现瑕疵。适中的掩护板厚度，在受力的过程中即要有微微的形变，又要起到有分散不均匀的力作用，即保证了键合的可靠性，又不会使键合出现瑕疵和碎裂。

具体实施时，掩护板2的平面度的取值范围为0至1%。

掩护板2的作用是把压电陶瓷片1表面受到的不均匀压力分散，因此掩护板2的平面度要求较高，取值范围为0至1%。

具体实施时，掩护板2的表面粗糙度的取值范围为0至0.1μm。。

为保证掩护板2在与压电陶瓷片1紧密贴合后不会损坏压电陶瓷片1，因此，掩护板2的表面粗糙度取0至0.1μm为宜。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种压电陶瓷片的键合方法，依次包括减薄、剖光、溅射、清洗、包封及键合步骤，其特征在于，在溅射及清洗两个步骤之间还包括制造掩护板步骤，在清洗和包封两个步骤之间还包括装配步骤，其中：

制造掩护板步骤包括采用金属材料制造与压电陶瓷片外形相同的金属薄片；

所述装配步骤包括将两块金属薄片分别贴合在两片压电陶瓷片的非键合面上，贴合时使金属薄片与压电陶瓷片的边缘对齐。

2.如权利要求1所述的压电陶瓷片的键合方法，其特征在于，所述掩护板的厚度的取值范围小于0.15mm。

3.如权利要求1所述的压电陶瓷片的键合方法，其特征在于，所述掩护板的平面度的取值范围为0至1%。

4.如权利要求1所述的压电陶瓷片的键合方法，其特征在于，所述掩护板的表面粗糙度的取值范围为0至0.1μm。