一种提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜的制作方法

本发明涉及电子元件材料，更加具体来说，本发明涉及一种提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜。

背景技术：

1、用于获得、维持真空以及纯化气体等，能有效的吸着某些(种)气体分子的制剂或装置通称为吸气剂。常见的吸气剂主要有：⑴蒸散型吸气剂：将钡、锶、钙等金属的铝合金与如铁粉、镍粉、钛粉的还原剂组成的混合物在真空中加热，使其中的钡、锶、钙等活性金属蒸发出来并在器件的内壁冷凝下来形成吸气薄膜，应用最广泛的是钡铝合金与镍粉的混合物。⑵非蒸散型吸气剂：将锆、钛、钇单质粉末或其与钒、铁、锰、钴、铝、钼、稀土组成的二元或多元合金的粉末烧结体在真空中加热，使其表面的氧化层向内部扩散，暴露出新鲜表面，应用最广泛的是锆铝合金、锆钒铁合金。

2、近年来随着传统电真空器件及各类传感器、mems器件向小型化、扁平化、集成化，其所需的吸气剂从蒸散型为主逐渐转变为以非蒸散型为主，其加工方式也从传统的烧结型圆柱、厚膜，发展成为pvd沉积的薄膜、进而集成在晶元上，吸气剂在厚度方向的尺寸也从数毫米，发展为几百微米，进而发展为数微米。

3、这些吸气薄膜和普通非蒸散型吸气剂一样，激活后即具有一定的吸收活性气体的能力，并且吸气剂对不同的气体吸收能力也大相径庭。一般说来，吸气剂对纯氢的吸气能力最强，可以吸收至吸气合金完全氢化为止。对含碳气体，特别是如甲烷的碳氢化合物这类气体，其吸气能力极为有限。同时吸气剂对混合气体的吸收会互相干扰，如吸气剂吸收少量的co后，会造成吸氢容量的大幅降低。

4、例如，中国发明专利200410049383公开了一种通过阴极沉积获得的非蒸发性吸气多层沉积物及其制造方法，通过磁控溅射的方法在基底上沉积一层钛作为主吸气层，然后沉积一层很薄的能低温激活的吸气层来制备复合吸气膜。

5、又例如，中国发明专利201610916723公开了一种通过电子束蒸发纯金属和nacl，然后用水溶解nacl以获得多孔调节层，然后在调节层上再磁控溅射沉积锆钴稀土薄膜的方法。

6、又例如，中国发明专利201811622378公开了一种三明治结构的吸气薄膜，其首先在基底上沉积一层致密的钛作为阻挡层，阻止激活时基材放出的杂质气体毒化吸气层，同时其也有利于调节吸气薄膜的微观结构；然后在阻挡层上沉积锆钴稀土吸气层；最后再沉积一层薄薄的贵金属钯作为保护层，避免吸气层的开放式表面长期暴露大气而造成的氧化。

7、上述的现有技术，主要是采用结构上的调整，增加吸气薄膜的微观表面积或者在表面增加保护层来提高吸气薄膜的吸气能力。

8、但是，目前的mems器件主要采用陶瓷封装，芯片一般采用有机的固定胶粘接在陶瓷外壳上。这些有机的固定胶一般经过100-200℃的长时间的惰性气氛或真空烘烤进行固化。这些有机物在真空中，特别是在受热的条件下会释放大量的co、co2、cmhn，这些气体是mems器件寿命期间主要的气源。由于难以化学吸附，仅仅通过提高吸气薄膜的微观表面积难以有效提高其吸气容量。因此，改进吸气薄膜的成分，提高其对这些气含碳气体的吸气能力，是提高当前mems封装器件内部真空度，提高其寿命的主要方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明创新地提出了一种提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜，能够解决现有mems封装技术中芯片固定方式所带来的含碳气体释放量大，及现有吸气薄膜技术对含碳气体吸气容量不高的缺陷。

2、本发明的技术解决方案：不锈钢、可伐、硅、锗、陶瓷的基底表面通过pvd方法沉积0.1-15μm的吸气薄膜，吸气薄膜包括钛、锆中的一种或两种，同时含有重量百分比为吸气薄膜总重0.5-20％的钨、钼或其任意比例的组合，以及可选的钒、锰、钴、钇、铝。

3、进一步地，吸气薄膜为多层膜结构，除了吸气层外还含有阻挡层或保护层，吸气层中的一层或多层包括钛、锆中的一种或两种，同时含有重量百分比为吸气薄膜总重0.5-20％的钨、钼或其任意比例的组合，以及可选的钒、锰、钴、钇、铝。

4、进一步地，吸气薄膜为多层膜结构，多层膜中的一层或多层为钼、钨或其组合。

5、进一步地，吸气薄膜还包括重量百分比为1-5％的稀土。

6、进一步地，pvd方法为磁控溅射。

7、本发明的有益效果：在吸气薄膜的厚度相同的情况下，与现有技术相比，本发明的吸气薄膜对co、co2、ch4等含碳气体的吸气容量提升30-50％，应用于芯片通过有机胶粘接方式固定的mems器件。

技术特征：

1.一种提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜，其特征在于，不锈钢、可伐、硅、锗、陶瓷的基底表面通过pvd方法沉积0.1-15μm的吸气薄膜，吸气薄膜包括钛、锆中的一种或两种，同时含有重量百分比为吸气薄膜总重0.5-20%的钨、钼或其任意比例的组合，以及可选的钒、锰、钴、钇、铝。

2.根据权利要求1所述的提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜，其由多层膜组成，除了吸气层外还含有阻挡层或保护层，吸气层中的一层或多层包括钛、锆中的一种或两种，同时含有重量百分比为吸气薄膜总重0.5-20%的钨、钼或其任意比例的组合，以及可选的钒、锰、钴、钇、铝。

3.根据权利要求1所述的提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜，其特征在于，吸气薄膜为多层膜结构，多层膜中的一层或多层为钼、钨或其组合。

4.根据权利要求1所述的提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜，其特征在于，吸气薄膜还包括重量百分比为1-5%的稀土。

5.根据权利要求1所述的提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜，其特征在于，pvd方法为磁控溅射。

技术总结
本发明涉及一种提升含碳气体吸气容量的吸气薄膜，通过PVD方法在不锈钢、可伐、硅、锗、陶瓷的基底表面沉积0.1‑15μm的吸气薄膜，吸气薄膜包括钛、锆中的一种或两种，同时含有重量百分比为吸气薄膜总重0.5‑20%的钨、钼或其任意比例的组合，以及可选的钒、锰、钴、钇、铝；与现有技术相比，本发明的吸气薄膜对CO、CO2、CH4等含碳气体的吸气容量提升30‑50%，应用于芯片通过有机胶粘接方式固定的MEMS器件。

技术研发人员：郭卫斌,薛函迎,柴云川,王浏杰
受保护的技术使用者：南京华东电子真空材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12