[发明专利]一种基于化学活化的石英玻璃低温直接键合方法

权利要求书

1.一种基于化学活化的石英玻璃低温直接键合方法，其特征在于：

(1)清洗待键合的两块石英玻璃，石英玻璃经过抛光后，依次利用四氢呋喃、无水乙醇、去离子水超声清洗；

(2)表面活化处理，利用浓硫酸和双氧水的混合液超声清洗，初步活化，再利用浓氨水、双氧水和去离子水的混合液超声处理，进一步活化石英玻璃表面；

(3)预键合，在去离子水中将活化后的两块石英玻璃的待键合面直接贴合在一起，取出，转移到干净的玻璃表面皿中，并对它们施加一定压力，放入鼓风干燥机中加热，实现预键合；

(4)脱水键合，升高鼓风干燥机温度，继续加热一段时间，实现脱水键合，冷却至室温下取出，得到永久键合石英玻璃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：清洗石英玻璃具体过程，利用极性由小到大的四氢呋喃、乙醇、去离子水依次超声清洗石英玻璃，超声功率40-60w,清洗时间均为3-10min，去除石英玻璃表面污染物，清洗后的石英玻璃浸没在去离子水中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：表面活化处理具体过程，(1)将清洗后的石英玻璃浸没在体积比为3：1-5：1的质量浓度90-98％浓硫酸和质量浓度20-30％双氧水的混合液中，在40-60w功率下超声30-60min，进一步除去石英玻璃表面污染物，同时在其表面生成一薄层氧化层，生成Si-OH，使表面亲水，初步活化石英玻璃表面；将浓硫酸和双氧水的混合液倒出，加入去离子水，40-60w功率下超声3-10min，清洗2-4次，用以去除残留的浓硫酸和双氧水混合液，石英玻璃浸没在去离子水中待用；(2)配置体积比为10：4：1-6：3：1的质量浓度25％-28％浓氨水、质量浓度30％双氧水和去离子水的活化液，将初步活化后的石英玻璃浸没在活化液中，40-60w功率下超声30-60min，增加表面Si-OH浓度，充分活化石英玻璃表面；将活化倒出，加入去离子水40-60w功率下超声3-10min，清洗2-4次，去除残留的活化液，石英玻璃浸没在去离子水中备用。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预键合具体过程，

将两块活化后的石英玻璃的待键合面直接在去离子水中相互贴合，然后将其转移到干净的玻璃培养皿中，用无尘滤纸吸去多余去离子水，然后将其放入到温度为80-120℃的鼓风干燥机种，将质量为500-1000g的平整石英板压在两块贴合的石英玻璃的上方，挤出两活化石英玻璃间多余水分，加热30-60min，实现预键合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱水键合具体过程，

将鼓风干燥机的温度升至170-250℃，加热4-8h，两块石英玻璃表面间的Si-OH逐渐脱水键合，生成Si-O-Si键，这一过程中产生的H₂O被鼓风干燥机中的热空气带走；自然冷去后，将其取出，移去平整石英板，得到键合好的石英玻璃，该石英玻璃为永久键合。