[发明专利]一种基于玻璃浆料的标准漏孔密封方法

说明书

本发明公开了一种基于玻璃浆料的标准漏孔密封方法，首先使用光刻和热压键合工艺在硅片上制作通道型标准漏孔，再将可伐圆板焊接在可伐管内，并将KF40法兰焊接在可伐管一端，随后在可伐圆板与KF40法兰上打孔，之后将玻璃浆料涂覆在可伐管中的圆板面上，待加热烧结玻璃浆料完成玻璃化后，再盖上标准漏孔，重新加热到玻璃浆料的熔融温度，自然降温后可完成对可伐管与标准漏孔的密封。

技术领域

本发明涉及一种标准漏孔及其密封方法，尤其是一种基于玻璃浆料的标准漏孔密封方法。

背景技术

玻璃浆料是一种常用于MEMS器件封装的密封材料，一般是由玻璃颗粒、浆料、溶剂和酸盐填充物等组成的浆状物质。玻璃浆料在烧结成型密封后具有较高的剪切强度，同时具有良好的气密性。由于在烧结密封过程中玻璃浆料成熔融状态，因此对密封界面的粗糙程度有较好的容忍度。同时玻璃浆料在一定温度范围内热膨胀系数与硅和可伐合金接近，封接所造成的热应力较小。

标准漏孔是一种能够在特定环境下产生已知、恒定漏率的装置，一般按气体通过泄露元件的方式可分为渗透型标准漏孔和通道型标准漏孔。渗透型标准漏孔是根据材料对气体的渗透性制成的，通道型标准漏孔是利用通道对气体流动的限制制成的。标准漏孔作为真空计量技术中的重要量具，其作用是在特定条件下向所研究的真空系统的内部提供已知的气体流量，标准漏孔在漏率检测、仪器校准等方面有着广泛的应用。

对于目前以硅片制作的通道型标准漏孔，常使用Torr-Seal胶密封硅片和法兰结构。由于Torr-Seal胶在超高真空环境下相对放气量较大，使标准漏孔难以实现超高真空环境下的微小漏率测量。因此，有必要提供一种新的密封方式，可保证标准漏孔在超高真空环境下仍能实现微小漏率的测量。

发明内容

本发明提供一种基于玻璃浆料的标准漏孔密封方法用以解决上述问题。首先使用光刻和热压键合工艺在硅片上制作通道型标准漏孔，再将一个可伐圆板焊接在可伐管内，并在圆板上打小孔；之后将玻璃浆料涂覆在可伐管中的圆板上，待烧结玻璃浆料完成玻璃化后，再盖上标准漏孔，重新加热到玻璃浆料的熔融温度，自然降温后可完成对可伐管与标准漏孔的密封。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种基于玻璃浆料的标准漏孔密封方法，首先是使用硅片制作通道型标准漏孔，再将一个可伐圆板焊接在可伐管内，并在圆板上打小孔；之后将玻璃浆料涂覆在可伐管中的圆板上，待烧结玻璃浆料以完成玻璃化后，再盖上标准漏孔，加热到熔融态保持一定时间，自然降温后可完成对可伐管与标准漏孔的密封。

作为上述方法的优选实施方式，所述方法按如下步骤操作：

a、取一硅片，浸泡在浓硫酸/双氧水混合溶液中30min，溶液配比为浓硫酸：双氧水＝2：1，接着使用去离子水冲洗5min，并用丙酮清洗，在烘箱中以120℃烘烤硅片40min，之后放入灰化机中灰化1h；

b、在步骤a处理好的硅片上均匀旋涂5530光刻胶，控制好光刻胶的厚度，匀胶机先慢速800r/s持续8s，再快速3500r/s持续35s，并在热台烘烤10min固化光刻胶，接着盖上掩膜版使用深紫外光刻机曝光50s，并在显影液中显影90s，之后使用ICP刻蚀机刻蚀出深度100nm的光栅，利用激光在光栅一端打小孔，作为出气口；

c、取一硅片作为盖板，利用激光在步骤b中光栅未打孔一端的对应位置打孔，作为进气口，之后在超声机上分别使用丙酮，酒精和去离子水清洗硅片；

d、在步骤c获得的盖板硅片上涂覆一层乙二醇溶液，接着将步骤b中的硅片带光栅面朝下并盖在溶液上，将整体放入烘箱中预键合，之后放入高温炉中在1100℃高温下键合30min，冷却后制得通道型标准漏孔；

e、取一长50mm的可伐管，使用钎焊的方法将一可伐圆板焊接在管内，接着用铣床在圆板上铣出直径为3mm小孔，之后在可伐管的远离圆板一端焊接KF40法兰，并在法兰中间钻出直径为6mm的大孔；