准直装置及封装方法与流程

本发明一般涉及原子钟领域，具体涉及一种准直装置及封装方法。

背景技术：

1、随着理论和技术的发展，目前已经可以精确操控原子蒸汽进行各种科学研究和工业生产，比如微型芯片、空间原子钟、精密测量以及量子信息与量子模拟等。自然状态下的原子蒸汽服从玻尔兹曼分布，其运动杂乱无章，难以控制和应用。而通过原子束流准直装置来高效稳定地产生各种准直的原子束流是上述应用的基础，因此，原子束流准直装置的研发有着巨大的市场需求。

2、传统的原子束流准直器制作采用键合的工艺制作(比如阳极键合、热压键合、共晶键合或者高温扩散键合等)，该方法具有以下几种缺点：

3、1.键合场景单一，对待封接材料比较挑剔(例如：要求待封接材料能够耐酸碱、稳定性强，不与活性原子反应；在紫外、红外波段的透过率要比较高，比如石英、蓝宝石等材料；封接面要足够稳定、并且不存在有机材料)，适应性受限；2.常用键合工艺对键合面的前期加工要求较高，最终键合良品率不容易把控可操作性低；3.工艺难度相对较大，并且对操作环境要求较高；4.成本较高；5.部分键合工艺，键合时为防止氧化还需做相应隔绝氧气处理，工艺复杂性进一步上升；6.另外部分键合工艺，键合时需要适当使用助焊剂，有潜在的污染风险。

4、此外，上述传统键合工艺在该原子束流装置制备的应用场景下还存在如下问题：针对大面积待键合材料的键合良率低、成本高；键合强度低；3、对材料的选择比较严格，不能对石英、蓝宝石等具有优秀的紫外、红外透过率材料进行有效键合。

5、有鉴于此，需要提出一种新的准直装置及封装方法，以克服上述问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种准直装置，所述准直装置包括：第一基片，所述第一基片具有第一封接面；第二基片，所述第二基片具有第二封接面；以及封接材料，所述封接材料设置于所述第一封装面和/或所述第二封接面上，固化所述封接材料形成硼酸盐玻璃封接层使得所述第一封接面和所述第二封接面通过所述封接材料密封；其中，所述封接材料包括二氧化硅、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碳酸盐以及水，所述封接材料于固化前为流体状态。

2、在一实施例中，所述封接材料中二氧化硅、碱金属氧化物、碱土金属氧化物和碳酸盐形成混合粉体，所述混合粉体用于形成硼酸盐玻璃封接层，所述混合粉体中各组分重量百分比为：al2o3：20-45重量份，mgo：0-8重量份，cao：0-3重量份，na2co3：1-10重量份，k2o：0-10重量份，b2o3：1-10重量份。

3、在一实施例中，所述混合粉体中mgo、cao和k2o各自重量份均大于0。

4、在一实施例中，还包括：在所述混合粉体中加入无水乙醇，一次研磨处理所述混合粉体，所述混合粉体和所述无水乙醇的摩尔比为1：1；以及一次研磨处理后的所述混合粉体干燥后与去离子蒸馏水按照重量比1：1混合，并添加分散剂后，进而二次研磨处理，出料制得所述封接材料。

5、在一实施例中，所述分散剂为硬脂酸钠和聚乙二醇。

6、在一实施例中，所述封接材料中的固化温度为200-800℃。

7、在一实施例中，所述第一基片和所述第二基片的至少其中之一上蚀刻形成微沟槽图案，于所述第一封接面和所述第二封接面密封后，所述微沟槽图案为所述准直装置的准直通道。

8、本发明还提供一种准直装置的封装方法，所述封装方法包括：

9、提供第一基片和封接材料，于所述第一基片的第一封接面上涂布所述封接材料；

10、提供第二基片，将所述第二基片的第二封接面覆盖于涂布有所述封接材料的所述第一封接面上，形成临时结合体；

11、将所述临时结合体放置于高温炉中，控制炉温200-800℃，固化所述封接材料形成硼酸盐玻璃封接层并使得所述第一封接面和所述第二封接面通过所述封接材料密封，形成所述准直装置；

12、其中，所述封接材料包括二氧化硅、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碳酸盐以及水，所述封接材料于固化前为流体状态。

13、在一实施例中，还包括制备所述封接材料，所述封接材料制备包括：

14、按照重量百分比，称取sio2：10-60重量份，al2o3：20-45重量份，mgo：0-8重量份，cao：0-3重量份，na2co3：1-10重量份，k2o：0-10重量份，b2o3：1-10重量份，混合后形成混合粉体；按照所述混合粉体和无水乙醇的摩尔比为1：1，在所述混合粉体中加入无水乙醇，在球磨机中研磨处理所述混合粉体；以及经球磨机处理后的所述混合粉体，滤除所述无水乙醇，经干燥后与去离子蒸馏水按照重量比1：1混合，并添加分散剂后，在球磨机中再次研磨处理，出料制得所述封接材料。

15、在一实施例中，还包括：抛光处理所述第一封接面，于抛光处理后的所述第一封接面上涂布所述封接材料；抛光处理所述第二封接面，将抛光处理后的所述第二封接面和涂布所述封接材料的所述第一封接面结合。

16、在一实施例中，还包括：蚀刻所述第一基片形成第一微凹槽图案，所述第一微凹槽图案和所述第一封接面位于所述第一基片厚度方向的同一侧；和/或

17、蚀刻所述第二基片形成第二微凹槽图案，所述第二微凹槽图案和所述第二封接面位于所述第二基片厚度方向的同一侧；其中，于所述第一封接面和所述第二封接面通过所述封接材料密封后，所述第一微凹槽图案和/或所述第二微凹槽图案作为所述准直装置的准直通道。

18、与现有技术相比，本发明提供的准直装置及封装方法，于第一基片和/或第二基片上涂布流体装的封接材料，于高温下固化封接材料形成硼酸盐玻璃封接层以密封第一基片的第一封接面和第二基片的第二封接面；其中，封接材料为包括二氧化硅、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碳酸盐以及水形成的悬混液。

19、上述准直装置及封装方法具有：封接材料的制备简单；高温固化后封接强度强；硼酸盐玻璃封接层使得封接面的气密性佳；同时具有封装工艺简单优势。

技术特征：

1.一种准直装置，其特征在于，所述准直装置包括：

2.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于，所述封接材料中二氧化硅、碱金属氧化物、碱土金属氧化物和碳酸盐形成混合粉体，所述混合粉体用于形成硼酸盐玻璃封接层，所述混合粉体中各组分重量百分比为：

3.根据权利要求2所述的准直装置，其特征在于，所述混合粉体中mgo、cao和k2o各自重量份均大于0。

4.根据权利要求2或3所述的准直装置，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的准直装置，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸钠和聚乙二醇。

6.根据权利要求5所述的准直装置，其特征在于，所述封接材料中的固化温度为200-800℃。

7.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于，所述第一基片和所述第二基片的至少其中之一上蚀刻形成微沟槽图案，于所述第一封接面和所述第二封接面密封后，所述微沟槽图案为所述准直装置的准直通道。

8.一种准直装置的封装方法，其特征在于，所述封装方法包括：

9.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于，还包括制备所述封接材料，所述封接材料制备包括：

10.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，还包括：

11.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明提供一种准直装置及制备方法，准直装置包括：第一基片，所述第一基片具有第一封接面；第二基片，所述第二基片具有第二封接面；以及封接材料，所述封接材料设置于所述第一封装面和/或所述第二封接面上，固化所述封接材料形成硼酸盐玻璃封接层使得所述第一封接面和所述第二封接面通过所述封接材料密封；其中，所述封接材料包括二氧化硅、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碳酸盐以及水，所述封接材料于固化前为流体状态。

技术研发人员：王旭成,吴冲,董功勋,梁宇航,余兴新,屈求智
受保护的技术使用者：凯瑟斯技术（杭州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15