一種石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝，包括上掩膜板（10）、下掩膜板（30）和固定夾具（40）；上掩膜板（10）包括第一框架（1）和第一薄板（3）；下掩膜板（30）包括第二框架（5）和第二薄板（8）；第二薄板（8）通過激光焊接方式固定在第二框架（5）的上表面；在第二框架（5）橫向上形成吸氣孔（4）；在第二框架（5）上靠近所述第二薄板（8）的外邊緣的圓周方向上形成吸氣槽（7），且吸氣槽（7）與吸氣孔（4）相通；通過所述固定夾具（40）依次將上掩膜板（10）、待加工基片（20）和下掩膜板（30）固定。本發(fā)明的掩膜工裝結(jié)構(gòu)簡單、便于機(jī)加制作，同時能夠很好地實現(xiàn)對電極的雙面掩膜蒸鍍。
【專利說明】一種石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001 ] 本發(fā)明涉及一種石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)械傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器，與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。石英晶體由于其具有絕緣性好、溫度穩(wěn)定性好、機(jī)械性能良好、品質(zhì)因數(shù)高以及易于制造加工等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制備微機(jī)械傳感器。如石英微機(jī)械陀螺、石英微機(jī)械加速度計、微機(jī)械石英壓力傳感器等。由于石英晶體的絕緣性與壓電性，制備這些傳感器時必須在其表面與側(cè)面制備出分離的電極，表面電極可以通過蒸鍍電極膜層后光刻得到，側(cè)面電極的制備一般都是通過掩膜板遮蓋住表面電極后進(jìn)行二次蒸鍍得到。
[0003]真空蒸發(fā)鍍膜工藝由于其設(shè)備操作簡單，厚度控制方便，生長機(jī)理單純等特點(diǎn)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制備微機(jī)械石英傳感器電極膜層的制備。但是為了提高電極膜層與石英基片的結(jié)合力，通常要對基片施加100°c左右的烘烤溫度，而且在蒸發(fā)過程中由于蒸發(fā)舟的加熱也會對基片進(jìn)行加溫，這個過程的溫升速率大，最終的溫度可大于200°c。通常使用的不銹鋼金屬掩膜板此時會出現(xiàn)較大的變形，使得對表面電極遮擋保護(hù)不好而發(fā)生短路現(xiàn)象。一般解決金屬掩膜板在蒸發(fā)過程中的變形都是采用復(fù)雜的工裝對掩膜板進(jìn)行壓緊固定，但這種工裝機(jī)加困難，不適于大批量基片生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種結(jié)構(gòu)簡單、便于機(jī)加制作的石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝，同時能夠很好地實現(xiàn)對石英微機(jī)械傳感器電極的雙面掩膜蒸鍍。
[0005]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0006]一種石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝，包括上掩膜板、下掩膜板和固定夾具；所述上掩膜板包括第一框架和第一薄板；第一薄板通過激光焊接方式固定在第一框架的下表面；所述第一框架上形成第一錐形孔，第一錐形孔的上端直徑比下端直徑大；所述下掩膜板包括第二框架和第二薄板；第二薄板通過激光焊接方式固定在第二框架的上表面；所述第二框架上形成第二錐形孔，第二錐形孔的上端直徑比下端直徑??；在第二框架橫向上形成吸氣孔；在第二框架上靠近所述第二薄板的外邊緣的圓周方向上形成吸氣槽，且吸氣槽與吸氣孔相通；第一薄板與待加工基片的上表面接觸；第二薄板與待加工基片的下表面接觸；通過所述固定夾具將上掩膜板、待加工基片和下掩膜板固定；在第一薄板和第二薄板上分別形成與石英微機(jī)械傳感器電極形狀對應(yīng)的圖形；第一框架、第一薄板、第二框架、第二薄板和固定夾具的材料相同。
[0007]第一框架、第一薄板、第二框架、第二薄板和固定夾具均為因瓦合金材料。[0008]所述第一薄板和第二薄板的厚度為40微米至130微米。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0010]本發(fā)明上下掩膜板的薄板與框架焊接在一起，框架結(jié)構(gòu)簡單，便于機(jī)加制作，并且與框架焊接在一起，減少了薄板與框架的對準(zhǔn)固定，便于生產(chǎn)操作。
[0011]本發(fā)明的工裝通過采用上下掩膜板能實現(xiàn)基片的雙面對準(zhǔn)，雙面掩膜蒸鍍，相對于單面掩膜蒸鍍，使基片可以在鍍膜機(jī)中翻轉(zhuǎn)鍍膜，這樣只需進(jìn)行一次抽真空便能完成基片的兩面掩膜蒸鍍電極，不僅提高生產(chǎn)效率，減少工序時間，而且可以提高膜層質(zhì)量。
[0012]本發(fā)明的第一框架、第一薄板、第二框架、第二薄板和固定夾具的材料相同，使得整個結(jié)構(gòu)隨溫升變形相同，對基片上的圖形能夠起到非常好的掩膜作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1a為本發(fā)明的石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝的組裝圖；
[0014]圖1b為本發(fā)明的石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝的分解圖；
[0015]圖2a為上掩膜板的下表面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2b為上掩膜板中的第一框架立體示意圖；
[0017]圖3a為下掩膜板的上表面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3b為下掩膜板中的第二框架立體示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面就結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝100，該掩膜工裝100包括上掩膜板10、下掩膜板30和固定夾具40。如圖2所示，所述上掩膜板10包括第一框架I和第一薄板3 ;第一薄板3通過激光焊接方式固定在第一框架I下表面，面上留有的激光焊接點(diǎn)2不高于第一薄板3表面。所述第一框架I上形成第一錐形孔11，第一錐形孔的上端直徑比下端直徑大。如圖3所示，所述下掩膜板30包括第二框架5和第二薄板8 ;第二薄板8通過激光焊接方式固定在第二框架5的上表面，面上留有的激光焊點(diǎn)6不高于第二薄板8表面；所述第二框架5上形成第二錐形孔12，第二錐形孔的上端直徑比下端直徑??；在第二框架5橫向上形成吸氣孔4 ;在第二框架5上靠近所述第二薄板8的外邊緣圓周方向上形成吸氣槽7，且吸氣槽7與吸氣孔4相通。第一薄板3與待加工基片20的上表面接觸；第二薄板8與待加工基片20的下表面接觸；通過所述固定夾具40將上掩膜板10、待加工基片20、和下掩膜板30固定；在第一薄板3和第二薄板8上分別形成與石英微機(jī)械傳感器電極形狀對應(yīng)的圖形。第一錐形孔和第二錐形孔的錐角根據(jù)掩膜板結(jié)構(gòu)100在進(jìn)行傾斜蒸鍍時，使框架不對掩膜板圖形區(qū)域造成遮擋來確定；例如可以取30° -60°。所述固定夾具40有4個，在第一框架1、第二框架5上分別形成4個安裝槽，用于安裝固定夾具40。
[0021]第一框架1、第一薄板3、第二框架5、第二薄板8、固定夾具40的材料均為因瓦合金材料，使得掩膜板在230°C以下變形很小。
[0022]所述第一薄板3和第二薄板8的厚度為40微米至130微米。
[0023]該掩膜工裝結(jié)構(gòu)簡單堅固，易于加工與操作，整個工裝采用因瓦合金材料，耐磨性好，適于重復(fù)使用，滿足石英基片元件蒸鍍電極的批量生產(chǎn)。
[0024]利用本發(fā)明的掩膜工裝對基片進(jìn)行固定的其中一個方法是:最先把下掩膜板30與基片20放入對位裝置中進(jìn)行對準(zhǔn)操作，對準(zhǔn)過程中兩者相距一定的間距，此時下掩膜板30中有著第二薄板8的一面與基片20下表面相對放置。下掩膜板30中吸氣孔4與有一定真空壓力管道相連，基片20裝載在一個固定裝置中，當(dāng)確定下掩膜板30與基片20對準(zhǔn)后兩者接觸貼緊，打開真空開關(guān)，釋放基片20，利用下掩膜板20中的吸氣槽7把基片20固定在下掩膜板20上面。再次把上掩膜板10裝載在對位裝置中，此時上掩膜板10有第一薄板3的一面與基片20的上表面相對放置，對準(zhǔn)過程中基片20與上掩膜板10相隔一定距離，對準(zhǔn)后使基片20與上掩膜板10緊密貼近，安裝上固定夾具40，關(guān)閉真空開關(guān)，完成基片20與上下掩膜板的兩面對準(zhǔn)固定。
[0025]利用本發(fā)明的掩膜工裝對基片進(jìn)行固定的另一個方法是:先把上掩膜板10，下掩膜板30放入對位裝置中對準(zhǔn)，此時兩個掩膜板中具有薄板的一面相對放置，下掩膜板30中吸氣孔4與有一定真空壓力管道相連。當(dāng)上下掩膜板對準(zhǔn)后，再利用機(jī)械操作手把基片20放入對位裝置中，讓基片20與下掩膜板30進(jìn)行對準(zhǔn)，對準(zhǔn)過程中兩者相距一定距離，對準(zhǔn)完成后機(jī)械操作手把基片20放置在下掩膜板30上，打開真空開關(guān)讓下掩膜板吸緊基片，讓上掩膜板10與基片20靠近便完成三者的對準(zhǔn)，安裝上固定夾具40，關(guān)閉真空開關(guān)，便完成基片20與上下掩膜板的對準(zhǔn)固定。
[0026]本發(fā)明未詳細(xì)·說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
【權(quán)利要求】
1.一種石英微機(jī)械傳感器電極蒸鍍用的掩膜工裝，其特征在于，包括上掩膜板(10)、下掩膜板(30)和固定夾具(40);所述上掩膜板(10)包括第一框架(1)和第一薄板(3);第一薄板(3)通過激光焊接方式固定在第一框架(1)的下表面；所述第一框架(1)上形成第一錐形孔(11)，第一錐形孔的上端直徑比下端直徑大；所述下掩膜板(30)包括第二框架(5)和第二薄板(8);第二薄板(8)通過激光焊接方式固定在第二框架(5)的上表面；所述第二框架(5)上形成第二錐形孔(12)，第二錐形孔的上端直徑比下端直徑?。辉诘诙蚣?5)橫向上形成吸氣孔(4);在第二框架(5)上靠近所述第二薄板(8)的外邊緣的圓周方向上形成吸氣槽(7)，且吸氣槽(7)與吸氣孔(4)相通；第一薄板(3)與待加工基片(20)的上表面接觸；第二薄板(8)與待加工基片(20)的下表面接觸；通過所述固定夾具(40)依次將上掩膜板(10)、待加工基片(20)和下掩膜板(30)固定；在第一薄板(3)和第二薄板(8)上分別形成與石英微機(jī)械傳感器電極形狀對應(yīng)的圖形；第一框架(1)、第一薄板(3)、第二框架(5)、第二薄板(8 )和固定夾具(40 )的材料相同。
2.如權(quán)利要求1所述的掩膜工裝，其特征在于:第一框架(1)、第一薄板(3)、第二框架(5)、第二薄板(8)和固定夾具(40)均為因瓦合金材料。
3.如權(quán)利要求1所述 的掩膜工裝，其特征在于:所述第一薄板(3)和第二薄板(8)的厚度為40微米至130微米。
【文檔編號】C23C14/04GK103668054SQ201310611998
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】陳艷, 孟麗娜, 金小鋒, 鄒江波, 閆海, 郭亞北, 于慧, 路文一 申請人:北京遙測技術(shù)研究所, 航天長征火箭技術(shù)有限公司