CN114080146B - 一种低温无压的传感器金属外壳密封方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属外壳密封技术领域，具体涉及一种低温无压的传感器金属外壳密封方法，首先通过化学处理和Ar等离子体轰击对金属外接口进行表面活化，然后将表面活化后的金属外接口在室温至150℃低温度范围内，在真空环境下以及适当压力下两两之间进行键合。本发明为直接键合，不需要其他金属的参与。本发明密封得到的传感器密封性能好，可在室温至150℃低温度范围键合，元器件性能受影响程度低，产品使用寿命长，探测精准；将金属材料进行键和，接触紧密，密封性能好，且键合技术较为成熟，可应用于大规模工业生产。

Description

一种低温无压的传感器金属外壳密封方法
技术领域
本发明涉及金属外壳密封技术领域，具体涉及一种低温无压的传感器金属外壳密封方法。
背景技术
辐射探测器在军工，测量工业以及现代自动化生产中应用广泛。而辐射探测器的性能受Be窗口腔体内部真空度的影响较大，在辐射探测器Be窗口制造过程中，需要在Be窗口内部形成一个真空环境。而Be窗口主要由Be头部和Ni底部组成，需要在这两部分的接口处进行密封。而今现行的方法主要有焊接，胶合等方法。但这两种方法成本高，密封性能不好。因此，需要一种密封性能好，成本低廉的密封技术。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
本发明的目的在于解决如何对传感器Be窗口进行密封性能好，成本低的密封，提供了一种低温无压的传感器金属外壳密封方法。
为了实现上述目的，本发明公开了一种低温无压的传感器金属外壳密封方法，包括以下步骤：
S1：对金属外接口进行表面活化；
S2：将步骤S1中表面活化后的金属两两之间进行键合，键合温度为室温至150℃，键合压力为0～100N。
所述步骤S1中金属外接口成分为Be或Ni。
所述步骤S1中活化的方式为化学处理以及Ar等离子体轰击。
所述步骤S3中键合在真空室中进行，采用氮气为保护气。
所述步骤S3中键合温度为室温，键合压力为0N。
键合是将两片表面清洁，平整的纯物质直接贴合在一起，在适当的温度下加压通过原子层级的扩散以及固溶体的形成进行连接的一种技术。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明为直接键合，不需要其他金属的参与。本发明密封得到的传感器密封性能好，可在室温至150℃低温度范围键合，元器件性能受影响程度低，产品使用寿命长，探测精准；将金属材料进行键和，接触紧密，密封性能好，且键合技术较为成熟，可应用于大规模工业生产。
附图说明
图1为金属表面活化示意图；
图2为铍镍金属表面示意图；
图3为键合示意图；
图4为传统键合方法与本发明键合方法得到的金属外壳对比图；
图5为在室温、无压条件下，放置一段时间后的晶圆通过常规方法和本发明的方法键合后的界面键合能对比。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
在晶圆键合过程中，通常情况为键合过程中温度越高、键合压力越大，键合越容易，键合质量也更好；在本实例中，取最严苛的键合条件为实例，即键合温度为室温，键合压力为0N，在最严苛的键合条件下能实现键合，则在其他更为良好的键和条件下也能实现良好的键合。
实施例1
1、铍表面活化
将铍表面放置在丙酮溶液中，用超声波清洗机清洗5min，将铍表面附着的油脂污染及颗粒除去。再将其放置在乙醇溶液中，在超声波清洗机中清洗5min，除去丙酮残留，再放入去离子水中，用超声波清洗机清洗5min。
用高速Ar等离子体轰击将要键合的表面，除去铍表面的氧化膜，进行表面活化。再放入去离子水中，用超声波清洗机清洗5min，干燥，在此过程中要隔绝空气。
2、镍表面活化
将镍表面放置在丙酮溶液中，用超声波清洗机清洗5min，将镍表面附着的油脂污染及颗粒除去。再将其放置在乙醇溶液中，在超声波清洗机中清洗5min，除去丙酮残留，再放入去离子水中，用超声波清洗机清洗5min。
镍本身硬度较高，氧化膜可先经过机械打磨1min后，再用Ar等离子体轰击，进行表面活化。再放入去离子水中，用超声波清洗机清洗5min，干燥，在此过程中要隔绝空气。
3、铍镍直接键合
将表面活化后的铍和镍放入真空腔内，进行抽真空，压强低于50Pa时停止并充入氮气，待腔体内外大气压平衡时打开气阀，将样品置于室温条件下，并给予0N压力，使其键合。
由图4可知，在室温、无压条件下，由于氧化膜的影响，通过传统键合方法键合比例约为0.28％，通过本发明，室温、无压键合面积比可达88％。
对比实施例
1、铍表面清洁
将铍表面放置在丙酮溶液中，用超声波清洗机清洗5min，将铍表面附着的油脂污染及颗粒除去。再将其放置在乙醇溶液中，在超声波清洗机中清洗5min，除去丙酮残留，再放入去离子水中，用超声波清洗机清洗5min。
2、镍表面清洁
将镍表面放置在丙酮溶液中，用超声波清洗机清洗5min，将镍表面附着的油脂污染及颗粒除去。再将其放置在乙醇溶液中，在超声波清洗机中清洗5min，除去丙酮残留，再放入去离子水中，用超声波清洗机清洗5min。
3、铍镍直接键合
将表面清洁后的铍和镍放入真空腔内，进行抽真空，压强低于50Pa时停止并充入氮气，待腔体内外大气压平衡时打开气阀，将样品置于室温条件下或者加热至150℃，并给予0～100N压力，使其键合。
由图4可知，在室温、无压条件下，由于氧化膜的影响。通过此传统键合方法的键合比例约为0.28％，远小于本发明，室温、无压条件下的键合面积88％
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种低温无压的传感器金属外壳密封方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对金属外接口进行表面活化；
S2：将步骤S1中表面活化后的金属外接口两两之间进行键合，键合温度为室温，键合压力为0N；
所述步骤S1中两个金属外接口成分分别为Be和Ni；
所述步骤S2中键合在真空室中进行，采用氮气为保护气。
2.如权利要求1所述的一种低温无压的传感器金属外壳密封方法，其特征在于，所述步骤S1中活化方法为采用化学处理以及Ar等离子体轰击金属表面的方式对金属表面进行活化。
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