包括吸气剂的气密壳体、并入这样的气密壳体的光电部件或MEMS装置、以及相关的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光电部件(11)或MEMS装置用的气密壳体(10a)，其配置为形成其中低压或真空为主的腔室(12)，所述气密壳体包括：对感兴趣的至少一个波长(λ)透明的光学窗口(14)；和吸气剂材料层(15a)，其配置为捕获存在于该腔室中的气体并沉积在与腔室相对的光学窗口上。该吸气剂材料的厚度(e

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括吸气剂的气密壳体、并入这样的气密壳体的光电部件或MEMS装置、以及相关的制造方法


[0001]本专利技术涉及气密壳体，其配置为形成其中确定的压力为主并且意欲容纳对于其操作需要低压或真空的部件的腔室。本专利技术还涉及光电部件或MEMS装置，其被封装在这种气密壳体中。进一步涉及形成这种气密壳体的方法。
[0002]本专利技术可应用于任何类型的光电部件或MEMS装置，其中例如成像测辐射热计等需要的具有预定压力的腔室。

技术介绍

[0003]为了在真空或低压下形成壳体，已知使用从腔室泵送空气，随后将形成壳体的壁密封，特别是通过金属焊接来密封。然而，进行金属焊接产生腔室的加热，导致在腔室壁上捕获的气体分子的解吸。
[0004]当将壳体密封时，存在于壳体中的气体不再能通过泵送系统排出，使得特定的吸附装置应位于壳体内以去除由壁的解吸产生的并存在于该壳体内的气体。这种吸附装置称为“吸气剂”。
[0005]吸气剂通常以沉积在壳体的一个壁上的金属层的形式呈现。吸气剂最初被钝化。通过其天然氧化物(如果其已经暴露于环境空气)、或者通过覆盖吸气剂的贵金属层、或者通过由特定的热处理产生的氧化物来进行钝化。
[0006]因此，有必要激活吸气剂，以引起天然氧化物或贵金属层在金属层的整个体积上的溶解，然后使吸气剂具有反应性。
[0007]激活通常通过加热吸气剂来进行。由于加热，钝化层的原子扩散到吸气剂的金属层中，并且金属层的表面能够捕获存在于壳体中的气体，从而降低其内部的压力。然后，吸气剂被称为“激活的”。
[0008]在腔室中达到的真空水平由吸气剂吸附的气体分子的量来控制。该量取决于激活条件和吸气剂的性能，即取决于其化学性质、其微观结构和其表面与腔室的气体接触的程度。
[0009]关于吸气剂激活条件，期望原子从钝化层扩散到吸气剂的体积中。为了使扩散容易，吸气剂应当具有高密度的晶界，因为穿过晶界的扩散比在晶粒内的扩散更快。进一步，在激活期间，解吸的气体的量随着退火温度而增加。因此，在高密度的晶界的情况下，可以限制吸气剂的激活温度，从而限制气体分子解吸到腔室中以获得非常低的压力。
[0010]同时，还已知的是，不够厚的吸气剂不能再生其表面的金属特性，因为形成钝化层的杂质原子不能完全扩散到吸气剂中。例如，文献US 7,998,319表明当吸气剂的厚度小于500纳米时，吸气剂的吸附特性会降低。例如，文献US 6,897,551表明当吸气剂的厚度小于100纳米时，吸气剂的吸附特性会降低。
[0011]因此，为了有效地应对激活条件和吸附需求的限制，优选使用具有充分厚度、典型地厚度大于60纳米的吸气剂材料层。
[0012]此外，吸附的气体的量取决于腔室内的吸气剂材料的表面积。在光电部件的情况下，壳体包括对于光电部件的感兴趣的至少一个波长透明的光学窗口。
[0013]此光学窗口的存在通常会减少可用于将吸气剂材料沉积在壳体内壁上的表面积。事实上，如美国专利8,395,229中所述，通常不将吸气剂材料沉积在光学窗口上，因为吸气剂材料的存在可能会使通过光学窗口传输的光信号的量降级。因此，如文献US2014/0175590中所述，在真空下操作的光电部件的壳体通常过大，允许将吸气剂材料定位在与光学窗口不同的壳体部分上。
[0014]如现有技术的图1所示，光电部件11通常在预定压力下(例如，在小于10
‑3豪巴的压力下)封装在腔室12中。腔室12通过借助于金属密封接头20密封壁17到基体13来形成，从而在部件11周围形成气密壳体100。
[0015]为了使光电部件11能够捕获外部辐射，将壳体100的上部配置为包括光学窗口14。例如，此光学窗口14可以由文献EP 2 613 181中描述的“蛾眼(Moth
‑
Eyes)”型结构形成。此外，当光电部件11在基体13上悬架组装时，例如在非冷却成像测辐射热计的情况下，外部辐射也可以借助于反射器16重新定向到光电部件11的后表面。
[0016]壳体100的尺寸远远大于光电部件11的规模，从而允许吸气剂材料150位于光学窗口14旁边。
[0017]与这种传统的定位技术相反，本专利技术旨在获得一种壳体，其具有沉积在光学窗口上的吸气剂材料，以减少相对于光电部件尺寸的壳体尺寸，或增加吸气剂材料的表面积。
[0018]从US 7,789,949已知的是，在对于辐射透明的基体上使用非常薄的吸气剂。为了限制吸气剂材料的存在对光信号传输的影响，该文献主张使用厚度小于60纳米的吸气剂薄膜。更特别地，它表明，厚度小于30纳米的吸气剂薄膜已经取得了令人满意的结果。
[0019]如前所述，文献US 7,789,949的吸气剂材料的厚度并不总是能够有效地应对激活条件和吸附需求的限制，因为吸气剂材料的厚度太小。
[0020]本专利技术所针对的技术问题是提供一种具有吸气剂材料层的气密壳体，该吸气剂材料层沉积在光学窗口上，具有能够更有效地应对激活条件和吸附需求的限制的微观结构，同时允许光信号的有效传输。

技术实现思路

[0021]为了应对这一技术问题，本专利技术提供了沉积厚度为至少60纳米和孔隙率在10％至70％的范围的吸气剂材料层，以让位于足够分量的光信号。本专利技术更特别涉及一种关系的实现，在根据吸气剂材料的性质，即根据其吸附系数和消光系数限制对光信号的影响的同时能够确定调整厚度和孔隙率以获得有效吸气剂的方式。
[0022]为此，根据第一方面，本专利技术涉及一种光电部件或MEMS装置用的气密壳体，其配置为形成其中低压或真空为主的腔室，所述气密壳体包括：
[0023]‑
所述光电部件或所述MEMS装置的对于感兴趣的至少一个波长透明的光学窗口；和
[0024]‑
吸气剂材料层，其配置为捕获存在于所述腔室中的气体，所述层沉积在与所述腔室相对的光学窗口上。
[0025]本专利技术的特征在于，吸气剂材料层包括大于60纳米的厚度e
t
，和在10％至70％的
范围的孔隙率P，厚度e
t
和孔隙率P构成为满足以下关系：
[0026][0027]其中：
[0028]·
λ对应于所述光学窗口的所述感兴趣的至少一个波长，和
[0029]·
k对应于光学窗口的所述感兴趣的至少一个波长用的所述吸气剂材料层的材料的消光系数。
[0030]在此方程中：
[0031]·
表达式(1
‑
P)*e
t
表示光线穿过的材料的等效厚度；
[0032]·
表达式表示光线在被视为衰减之前可以穿过的最大厚度。该表达式是指固体材料的消光系数。根据所考虑的波长，在不同的出版物中可以找到该消光系数。例如，通过使用Brendel
‑
Bormann 1998年的模型，钛的消光系数在8微米波长为14.628，在14微米波长为23.941。Lorentz
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光电部件(11)或MEMS装置用的气密壳体(10a,10b)，其配置为形成其中低压或真空为主的腔室(12)，所述气密壳体包括：
‑
所述光电部件(11)或所述MEMS装置的对感兴趣的至少一个波长(λ)透明的光学窗口(14)；和
‑
吸气剂材料层(15a,15b)，其配置为捕获存在于所述腔室(12)中的气体并沉积在与所述腔室(12)相对的所述光学窗口(14)上；其特征在于，所述吸气剂材料层(15a,15b)的厚度(e
t
)大于60纳米并且孔隙率(P)在10％至70％的范围；所述厚度(e
t
)和所述孔隙率(P)构成为满足以下关系：其中λ对应于所述光学窗口(14)的所述感兴趣的至少一个波长，k对应于所述光学窗口的所述感兴趣的至少一个波长用的所述吸气剂材料层(15a,15b)的材料的消光系数。2.根据权利要求1所述的气密壳体，其中所述吸气剂材料层(15a,15b)具有上面有结构化图案的基底，所述基底的厚度大于60纳米。3.根据权利要求1或2所述的气密壳体，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：巴黎萨克雷大学法国国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：