低溫氫氧催化鍵合及其特性研究

1、哈爾濱丁業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘 要?dú)溲醮呋I合技術(shù)是在一定條件下通過化學(xué)鍵在兩個(gè)潔凈平整的熔融石英表面上把界面連接起來的一種工藝。近年來隨著氫氧催化鍵合技術(shù)的廣泛應(yīng)用，該技術(shù)已 經(jīng)發(fā)展到了可以鍵合任意兩種硅化物或玻璃的表面的水平。這種技術(shù)己經(jīng)應(yīng)用在微電子、光電 子、微機(jī)械等多種領(lǐng)域，并且在部件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將會(huì)產(chǎn)生新的思路。雖然氫氧催化鍵合技術(shù)已 經(jīng)證明是一種用途很廣泛的鍵合技術(shù)，但是高溫條件及界面的質(zhì)量在達(dá)到其可靠性要求的同時(shí)有時(shí)會(huì)妨

2、礙它的應(yīng)用，因此就需要研究一種低溫的 氫氧催化鍵合技術(shù)。本文首先描述了 在低溫條件下通過由 氫氧催化的水合或脫水反應(yīng)完成的兩物質(zhì)的鍵合過程，在這個(gè)過程中兩個(gè)鍵合表面中至少一個(gè)表面提供氫氧根離子，并且鍵合界面充分靠近以 至在界面形成化學(xué)鍵聯(lián)接。 此外研究了氫氧催化鍵合的鍵合工藝和鍵合界面反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，最后文章研究了表面鍵合所要求的表面平整度的條件。本文分析了熔融石英表面處理過程并且設(shè)計(jì)了整套鍵合系統(tǒng)。利用原子力顯微鏡( A F M )

3、 來評(píng)價(jià)用不同方法所處理的鍵合界面的 表面粗糙度和面形情 況、 利用掃描 波長系統(tǒng) ( S W S ) 來測(cè)量鍵合體的 界面厚度和光損耗， 利用力學(xué) 測(cè)試設(shè)備 ( Z W I C K 1 ) 來測(cè)量 鍵合體的 鍵合強(qiáng) 度。 通過這些設(shè)備 我們能 夠研究這種鍵合技術(shù)的可靠性和特性。關(guān)鍵詞 氫氧催化鍵合;化學(xué)鍵;低溫;可靠性哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1 章 緒 論1 . 1氫氧催化鍵合技術(shù)的基本概念和研究意義鍵合技術(shù)是一項(xiàng)年輕的技術(shù)

4、，所謂年輕，是說它在理論上， 特別是在鍵 合機(jī)理、 鍵合強(qiáng) 度以 及計(jì)算上的研究才剛剛開始， 沒有成熟[ m 鍵合過程是一項(xiàng)復(fù)雜的 物理和化學(xué)過程。 鍵合力的產(chǎn)生不僅取決于鍵合劑和鍵合材料的結(jié)構(gòu)和形狀，而且與鍵合過程的工藝條件密切相關(guān)。關(guān)于鍵合，到目 前為止尚未發(fā)現(xiàn)有人下過確切的定義。關(guān)于氫氧催化鍵合，有文獻(xiàn)解釋為: 所謂氫 氧催化鍵合，就是指通過氫氧催化水合和脫水反應(yīng)的手段將兩種相同或者不同材料通過化學(xué)鍵連接在一起的過程。它可能是一個(gè)

5、物理過程，也可能是一個(gè)化學(xué)過程[ z (目 前光學(xué)材料科學(xué)已 經(jīng)是個(gè)前沿科學(xué)，而作為光學(xué)元器件加工工藝的鍵合技術(shù)一直是個(gè)難題，因?yàn)槌丝紤]鍵合強(qiáng)度之外，它對(duì)其光學(xué)性能的要求也是非常嚴(yán)格的，另外普通的鍵合劑大部分都是有機(jī)物或高分子聚合物，這 和光學(xué)材料的化學(xué)鍵是不匹配的，而且有機(jī)膠接劑所產(chǎn)生的粘接厚度對(duì)光學(xué)器件的各項(xiàng)性能都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。所以在這項(xiàng)研究中采用無機(jī)鍵合技術(shù)， 使鍵合界面的 厚度達(dá)到納米級(jí)別，以 保證其光學(xué)應(yīng)用的 要求( 3

6、 ]在光電應(yīng)用方面，硅微電子學(xué)的迅速發(fā)展使集成電 路的工作頻率和集成度日 趨達(dá)到物理極限， 僅用電子作為信息載體已 經(jīng)滿足不了高速、 大容量信息傳輸處理的要求。由于光子作為信息載體具有高并行性及快速響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，如果能將硅基長波激光器作為信息光源，通過硅光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)光路互連，那么互連光路系統(tǒng)將可以方便的與硅微電子電路集成， 這樣硅基的光電子集成以及光集成必將滿足未來高速、大容量信息傳輸處理的要求。它可以極大 的 提高光電 轉(zhuǎn)換端口 的 密度

7、， 從而增加數(shù)據(jù)流通量并 提高并 行處理能力( 4 ]在光通訊領(lǐng)域應(yīng)用方面， 在國內(nèi)由于光纖通信的迅猛發(fā)展，市場(chǎng)需求的日 益擴(kuò)大使鍵合技術(shù)也越來越引起人們的興趣。 福州康順光通訊有限公司所開發(fā)研制的光膠標(biāo)準(zhǔn)具產(chǎn)品已 經(jīng)在可調(diào)濾波器、波長鎖定器、分波器、色散補(bǔ)償器等方面應(yīng)用。上海光聯(lián)通訊技術(shù)有限公司在進(jìn)行光學(xué)器件加工、無源 器件、光 膠標(biāo)準(zhǔn)具等加工中 也開 始進(jìn)行光膠技術(shù)的 研制工作[ ( 5 j近年來隨著社會(huì)發(fā)展和信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)