[发明专利]一种易于检测封装质量的声光器件

说明书

技术领域

本发明涉及激光器件制造领域，特别涉及一种易于检测封装质量的声光器件。

背景技术

当超声波传过介质时，在其内产生周期性弹性形变，从而使介质的折射率产生周期性变化，相当于一个移动的相位光栅，称为声光效应。若同时有光传过介质，光将被相位光栅所衍射，称为声光衍射。利用声光衍射效应制成的器件，称为声光器件。

在制作声光器件时，为了将超声换能器和声光介质焊接在一起，在声光介质和换能器之间需要使用电极层和键合层。电极层材料通常是金，银，鉻等金属材料，键合介质通常采用的是锡或铟等软金属，键合过程中形成的空洞或者缺陷都会影响声光器件的质量与寿命，因此对键合过程进行监测并在加工过程中加以控制可以大大提高声光器件的成品率，采用传统的声光器件封装方式，键合完成后对键合层质量的检测一般有X射线拓扑测量法，超声波探测法，红外透射检测法等等。

X射线拓扑测量只能用于对单晶材料的测试，任何应力中心、空洞和晶格缺陷都会导致衍射射线束密度的改变，通过同步观察键合片和物像底片，就可得到整个键合片的X射线图象，此方法的分辨率较高，缺点是只能检测同种物质材料的键合面，而声光器件封装时键合面材料成分较为复杂，因此此方法并不适用。

超声波探测法是指超声波束垂直入射到硅键合片表面时，通过换能器接收到待测键合片反射回的信号，经接收电路放大，加到示波器的栅极上，并在荧光屏上形成一个亮点，亮点在屏上的位置与换能器在样品上的位置是相对应的。这样，当换能器在样品表面按一定的形式(螺旋形、平行线)移动以对整个样品表面作出扫描后，在显示屏上即可观测到整个样品的超声波图象。由于超声波可在弹性材料(如硅)中传播而几乎不能在空气中传播，当超声波束打在键合片界面的空洞上时，反射信号就会增强，因此就能观察到硅键合片中空洞。通过软件处理可进行空洞面积测量，图像保存及有关分析功能的应用，此方法分辨率比较高，虽然所用到的系统比X射线的系统便宜，但还是相当昂贵，而且成像时间较长;最重要的一点是它必须将待测样品放在液体中扫描观测，因此在预键合阶段不能使用此方法检测空洞，这很大程度上限制了它在声光器件上的应用。

红外透射检测方法是一种实时监控的探测方法，由于红外光在硅键合片界面空洞与硅材料之间的透射率不同，当一定强度的红外平行光线从键合片一面垂直入射到键合面时，在键合片另一面红外摄像仪将收集到该键合面透射的红外光，最后成像于监视器上，就可观察到键合面中空洞的大小、形状，若键合面没有空洞的区域则在显示器上显示出均匀一致的浅色区图像，若有空洞，则红外光线在通过空洞时将产生干涉，使强度变弱，显示出与其形状一致的阴影区图像或牛顿环图象，由此可以观测键合面中的空洞，但是声光器件的键合介质一般采用的是金，银，鉻等金属材料，红外光并不能透过金属材料，因此这种方法也不适用。

由于以上三种方法都不适用于对声光器件进行在线检测，因此目前的声光器件封装基本不对键合质量进行检测，而是采用检测成品声光器件衍射效率的方法间接判断键合质量，但是影响声光器件衍射效率的因素很多，单纯测试衍射效率并不能直观的反映键合质量的好坏，从而造成声光器件封装成品率不高，成品质量不稳定等诸多缺点，所以针对传统声光开关的封装工艺中存在的问题，本发明提供了一种易于检测封装质量的声光器件。

发明内容

本发明是采用以下技术手段实现的，一种易于检测封装质量的声光器件，包括声光介质和换能器，所述声光介质表面镀制有二氧化硅，所述换能器与声光介质相对面镀制有底电极，底电极之上镀制有二氧化硅，声光介质与换能器在真空条件下通过加压加热使二氧化硅镀层预键合在一起，再放入高温退火炉中退火使二氧化硅镀层完全融合，所述底电极和表电极为ITO薄膜，所述换能器的底电极镀制面与表电极镀制面镀膜前需要抛光，所述声光介质与换能器的相对面需要抛光，所述声光器件在封装好后采用红外透射检测或可见光透射检测。 

本发明的原理在于，采用ITO镀层作为压电换能器的两个电极，并且采用二氧化硅镀层作为键合介质，因为ITO镀层与二氧化硅镀层都是透明材料，因此键合完成后可以采用红外透射法来检测键合界面的质量，从而能够在封装过程中实时掌握封装质量，提高了器件成品率。

附图说明

图1 为本发明一种易于检测封装质量的声光器件的结构示意图。

其中1为吸声介质，2为吸声涂层，3为键合层，4为底电极，5为超声换能器，6为声光介质，7为表电极。

具体实施方式

实施例一 如图1所示，采用X切铌酸锂作为超声换能器5，在铌酸锂的一个X轴垂直面镀制ITO薄膜，在铌酸锂的另一个X轴垂直面镀制ITO薄膜后再镀二氧化硅，采用熔石英作为声光介质6，在声光介质6与超声换能器5的相对面镀制二氧化硅，用硫酸加双氧水混合液(H2SO4:H202=4:1)在130℃下浸泡晶片20分钟，用浓度为95％的磷酸在150℃下浸泡晶片30分钟，pH值为1的稀硫酸中5分钟，用去离子水反复冲洗，用气枪或烘箱等方法将表面水分去除干净，送入低温（一般是室温至200℃）下的超净化环境或充满惰性气体的环境中进行预键合，预键合的时间为30～60分钟，将预键合后的器件放入真空室中加以50kg./cm²的压力，并且加热至300摄氏度，恒温24小时，之后将器件送入硅钼炉中退火2小时，退火温度950℃，取出器件后用红外检测仪对键合质量进行检测后涂覆上吸声涂层2并与吸声介质1粘合后封装入外壳中，在10W功率下测试此声光器件衍射效率高于50% 。