CN108588843B - 一种高精度横向真空镀膜键合装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于晶体键合装置技术领域，公开了一种高精度横向真空镀膜键合装置，包括真空室和固定于真空室外壁上的液压缸；液压杆位于真空室内的一端依次连接有活动块、第一压头和声光晶体，与第一压头相对的真空室另一侧的内壁上固定有第二压头，第二压头上固定有压电晶体；真空室的下端固定有电动推杆，电动推杆的上端连接有作为阻蒸用的钨绞丝；第一压头的上端安装有限位感应片，第二压头上方的真空室内壁上固定有限位开关；声光晶体上方和下方的第一压头上均固定有定位针，第二压头的上端和下端分别固定有定位槽。本发明保证了两个键合面镀膜厚度均匀一致，保证了两个键合面的平行，整体结构简单，具有精度高、速率快、键合层性能优异等特点。

Description

一种高精度横向真空镀膜键合装置

技术领域

本发明属于晶体键合装置技术领域，具体涉及一种高精度横向真空镀膜键合装置。

背景技术

晶体键合是声光器件制备过程中的关键技术，现有的键合技术多是采用超声焊和真空铟压焊。超声焊不必在真空下进行，也不需要有很大压力，焊接是在同时加一定静压力和超声振动条件下(必要时还需要加热到一定温度)进行的，工艺简单；但是超声焊是暴露在大气条件下进行的，容易受到空气中颗粒的污染，导致键合层缺陷较多，严重影响声光器件的可靠性等性能，因此这种技术已经很少使用。真空铟压焊是国内外目前广泛采用的工艺，这种铟压焊工艺需要一套键合装置放置于高真空环境中进行，完成晶体表面镀膜和键合，实现压电晶体与声光晶体的高质量键合。

现有的键合装置是将压电晶体与声光晶体上下放置，镀膜的热阻蒸坩埚放置在两者侧边，待阻蒸完成镀膜后再将两个晶体垂直压在一起，从而实现晶体键合，这种装置存在一个显著的缺陷，就是声光晶体与压电晶体表面的膜层不均匀，特别是下面放置的晶体表面膜层附着力差，会影响声光器件的性能和质量；如中国专利号CN00244712.6公开了一种铟压焊的装置，该装置就是讲镀膜所需热阻蒸放置在压电晶体与声光一侧，虽然能够实现晶体的键合，但是晶体表面膜层不均匀，键合的可靠性差；中国专利号CN02288777.6公开了一种带翻转移动电机的对准装置，该装置的优点是将两种晶体的镀膜面放置在一个平面上，通过转动电机和精密导轨实现晶片的翻转和对准，这样改善了晶体表面膜层的均匀性，提高了粘接强度。但是这套装置结构复杂，在高真空系统中不易实现。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种高精度横向真空镀膜键合装置。

本发明所采用的技术方案为：

一种高精度横向真空镀膜键合装置，包括真空室和固定于真空室外壁上的液压缸，液压缸的液压杆贯穿其所在真空室一侧的侧壁；所述液压杆位于真空室内的一端依次连接有活动块、第一压头和声光晶体，与第一压头相对的真空室另一侧的内壁上固定有第二压头，第二压头上固定有压电晶体；所述真空室的内底面固定有电动推杆，电动推杆的上端连接有作为阻蒸用的钨绞丝；所述第一压头的上端安装有限位感应片，第二压头的上方固定有位于真空室另一侧的内壁上且与限位感应片相配合的限位开关；所述声光晶体上方和下方均设置有固定于第一压头侧面的定位针，第二压头未与真空室内壁连接的一侧分别开设有与两个定位针相对应的定位槽。

进一步优选的是，收缩后的电动推杆上的钨绞丝位于第一压头的下方。

收缩后的电动推杆上的钨绞丝位于第一压头的下方，避免钨绞丝阻碍第一压头和第二压头的接触。

更进一步优选的是，所述液压缸的压力调节范围为1MP-20MP。

适当的压力范围，保证第一压头和第二压头靠近时有足够的里保证完全接触。

更进一步优选的是，每个定位针未与第一压头连接的一端均为圆锥形结构。

圆锥形结构保证在定位针滑入定位槽内时，即使出现一点点的偏差，也可以很好的进入定位槽内。

更进一步优选的是，每个定位槽靠近定位针的一侧均为喇叭状的开口槽结构。

开口槽结构给予了定位针一定的滑行角度，保证在定位过程中出现略微的偏差也可以使定位针滑入定位槽内。

更进一步优选的是，所述液压杆位于真空室内的一端为圆形头结构，活动块位于液压杆的一侧设置有内凹槽，液压杆的圆形头结构一端配合安装于内凹槽内；所述内凹槽内还设置有限位槽，液压杆的圆形头结构一端设置有与限位槽相匹配的限位凸块；所述圆形头结构与内凹槽之间及限位凸块和限位槽之间均设置有间隙。

间隙保证活动块能够产生略微的摆动，在定位的过程中出现一点点偏差时，配合液压缸的给予的力能够自动调整位置。

更进一步优选的是，所述声光晶体选用氧化碲晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体、石英晶体、熔石英或重火石玻璃。

上述声光晶体材料均为现有的材料，成本低廉，效果稳定。

本发明的有益效果为：

本发明将真空镀膜和真空键合两个工艺整合到一台装置中完成，并且采用横向键合保证了两个键合面镀膜厚度均匀一致，而活动块与液压杆的间隙配合使用可以保证两个键合面在接触时能够进行微调，保证了两个键合面的平行，利用液压缸推动第一压头等零部件向第二压头一侧推进，整体结构简单，具有精度高、速率快、键合层性能优异等特点，适合制备各种高性能的声光器件，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明开始工作前的内部结构示意图；

图2是本发明工作时的内部结构示意图。

图中：1-电动推杆；2-钨绞丝；3-压电晶体；4-第二压头；5-定位槽；6-真空室；7-限位开关；8-定位针；9-限位感应片；10-第一压头；11-活动块；12-液压杆；13-声光晶体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

实施例

如图1和图2所示，一种高精度横向真空镀膜键合装置，包括真空室6和固定于真空室6外壁上的液压缸，液压缸的液压杆12贯穿其所在真空室6一侧的侧壁；所述液压杆12位于真空室6内的一端依次连接有活动块11、第一压头10和声光晶体13，与第一压头10相对的真空室6另一侧的内壁上固定有第二压头4，第二压头上固定有压电晶体3；所述真空室6的内底面固定有电动推杆1，真空室6的下端开设有线孔，电动推杆1可以通过线孔与外部设备电连接，电动推杆1的上端连接有作为阻蒸用的钨绞丝2；所述第一压头10的上端安装有限位感应片9，第二压头4的上方固定有位于真空室6另一侧的内壁上且与限位感应片9相配合的限位开关7；所述声光晶体13上方和下方均设置有固定于第一压头10侧面的定位针8，第二压头4未与真空室6内壁连接的一侧分别开设有与两个定位针8相对应的定位槽5。

优选的，收缩后的电动推杆1上的钨绞丝2位于第一压头10的下方。

优选的，所述液压缸的压力调节范围为1MP-20MP。

优选的，每个定位针8未与第一压头10连接的一端均为圆锥形结构。

优选的，每个定位槽5靠近定位针8的一侧均为喇叭状的开口槽结构。

优选的，所述液压杆12位于真空室6内的一端为圆形头结构，活动块11位于液压杆12的一侧设置有内凹槽，液压杆12的圆形头结构一端配合安装于内凹槽内；所述内凹槽内还设置有限位槽，液压杆12的圆形头结构一端设置有与限位槽相匹配的限位凸块；所述圆形头结构与内凹槽之间及限位凸块和限位槽之间均设置有间隙。

使用时，将需要键合的压电晶体3水平安放在第二压头4位于第一压头10一侧的中心位置，将需要键合的声光晶体13水平安放在第一压头10位于第二压头4一侧的中心位置，液压杆12处于初始状态，电动推杆1处于图1所示位置，即位于电动推杆1上的钨绞丝2在压电晶体3和声光晶体13的水平中心。真空状态下，钨绞丝2上缠绕较细的镀膜材料，钨绞丝2阻蒸加热开始镀膜，压电晶体3和声光晶体13表面上形成均匀的金属膜层；镀膜完成后，电动推杆1下降，液压杆12启动开始向第二压头4一侧移动，液压杆12移动过程中，定位针8进入定位槽5中，确保了压电晶体3与声光晶体13中心对称。当限位感应片9碰到限位开关7后，液压杆12的移动速度开始减慢，进入缓动状态，这样确保了压电晶体3和声光晶体13在键合过程中可以均匀受力，避免晶体受压破裂，同时缓慢增加压力，直到液压杆12到达所需压力，整个键合过程完成。

压电晶体3选用具有压电效应的材料：铌酸锂晶体；针对横波声光器件，如声光偏转器、声光可调滤波器等，选择X切铌酸锂，这是因为X切铌酸锂的机电耦合系数较高达到0.68；针对纵波声光器件，如声光调制器、声光移频器、声光Q开关等，选择36°Y切铌酸锂。

优选的，所述声光晶体13选用氧化碲晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体、石英晶体、熔石英或重火石玻璃，作为实施例，本实施例中的声光晶体13选用氧化碲晶体。

液压缸可以但不仅限于采用CPT-1T标准型气液增压缸；限位开关可以但不仅限于采用型号为SL1-EK的限位开关。电动推杆可以但不仅限于采用型号为XYDJB24-800的电动推杆。

采用本发明的真空镀膜键合装置进行工作时采用的镀膜材料可选用金属铟、锡、银或含有这些元素的合金。

本发明将真空镀膜和真空键合两个工艺整合到一台装置中完成，并且采用横向键合保证了两个键合面镀膜厚度均匀一致，而活动块与液压杆的间隙配合使用可以保证两个键合面在接触时能够进行微调，保证了两个键合面的平行，利用液压缸推动第一压头等零部件向第二压头一侧推进，整体结构简单，具有精度高、速率快、键合层性能优异等特点，适合制备各种高性能的声光器件，具有广泛的应用前景。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (6)

1.一种高精度横向真空镀膜键合装置，其特征在于：包括真空室(6)和固定于真空室(6)外壁上的液压缸，液压缸的液压杆(12)贯穿其所在真空室(6)一侧的侧壁；所述液压杆(12)位于真空室(6)内的一端依次连接有活动块(11)、第一压头(10)和声光晶体(13)，与第一压头(10)相对的真空室(6)另一侧的内壁上固定有第二压头(4)，第二压头上固定有压电晶体(3)；所述真空室(6)的内底面固定有电动推杆(1)，电动推杆(1)的上端连接有作为阻蒸用的钨绞丝(2)；所述第一压头(10)的上端安装有限位感应片(9)，第二压头(4)的上方固定有位于真空室(6)另一侧的内壁上且与限位感应片(9)相配合的限位开关(7)；所述声光晶体(13)上方和下方均设置有固定于第一压头(10)侧面的定位针(8)，第二压头(4)未与真空室(6)内壁连接的一侧分别开设有与两个定位针(8)相对应的定位槽(5)；所述液压缸的压力调节范围为1MP-20MP。

2.根据权利要求1所述的高精度横向真空镀膜键合装置，其特征在于：收缩后的电动推杆(1)上的钨绞丝(2)位于第一压头(10)的下方。

3.根据权利要求1所述的高精度横向真空镀膜键合装置，其特征在于：每个定位针(8)未与第一压头(10)连接的一端均为圆锥形结构。

4.根据权利要求1或3所述的高精度横向真空镀膜键合装置，其特征在于：每个定位槽(5)靠近定位针(8)的一侧均为喇叭状的开口槽结构。

5.根据权利要求1所述的高精度横向真空镀膜键合装置，其特征在于：所述液压杆(12)位于真空室(6)内的一端为圆形头结构，活动块(11)位于液压杆(12)的一侧设置有内凹槽，液压杆(12)的圆形头结构一端配合安装于内凹槽内；所述内凹槽内还设置有限位槽，液压杆(12)的圆形头结构一端设置有与限位槽相匹配的限位凸块；所述圆形头结构与内凹槽之间及限位凸块和限位槽之间均设置有间隙。

6.根据权利要求1所述的高精度横向真空镀膜键合装置，其特征在于：所述声光晶体选用氧化碲晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体、石英晶体、熔石英或重火石玻璃。