一种超真空铯/铷注入填充系统装置及工艺流程的制作方法

本发明涉及铯/铷注入填充技术领域，特别涉及一种超真空铯/铷注入填充系统装置及工艺流程。

背景技术：

随着科学技术的高速发展，高端电子产品对时间和频率的精度及稳定性等方面提出了更严格的要求，由于准确度高，长期稳定性好，原子钟被广泛用于gps同步授时、导航定位、导弹及卫星定位、天文观测、精密阀气设备校准、通讯、高速交通管理、地球物理勘探等领域。

但是传统原子钟体积大、功耗高、价格昂贵，使其在手持电子设备中的应用受到限制，需要一种芯片级原子钟铯/铷超真空注入填充系统为铯/铷芯片开发应用提供一种新途径，且现有的试验室超真空系统多采用人工滴注填充，填充时易氧化，成品率低，成本高，操作难度大，不能规模化生产。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种超真空铯/铷注入填充系统装置，本发明结构简单，使用方便，可以实现自动上料滴注填充，且设置有全自动定位盘及相对应铯/铷注入填充器可以准确的进行填充，填充迅速，不易氧化，成品率高，成本低，操作简单，可以大规模生产。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种超真空铯/铷注入填充系统装置，其特征在于，包括底座、不锈钢箱体，所述不锈钢箱体设置在底座上，所述不锈钢箱体包括上部箱体、下部箱体，所述下部箱体上设置有硅片送入口，所述硅片送入口连接有第一硅片输送装置，所述第一硅片输送装置将硅片输送到硅片全自动定位盘，所述上部箱体内部设置有与硅片全自动定位盘相对应的铯/铷注入填充器，所述铯/铷注入填充器上设置有加热器，所述铯/铷注入填充器通过导轨座微系统装置与设置在上部箱体内部上端的第一导轨连接，所述硅片全自动定位盘通过第二硅片输送装置将硅片输送到二次键合平台，所述二次键合平台上部对应设置有硅片静电键合系统装置，所述二次键合平台通过第二硅片输送装置将硅片输送至硅片送出口，所述上部箱体上设置有氮气/氩气入口、维修检查孔、操作视镜孔、检修口管道，所述检修口管道上设置有真空传感器、压力传感器、抽真空口。

进一步的，所述第一硅片输送装置在不锈钢箱体内部，包括第一硅片储存柜、第一电动升降平台、第一硅片递送器装置，所述第一硅片储存柜设置在下部箱体左侧与所述硅片送入口相对应连通，所述第一硅片储存柜内部设置有第一电动升降平台，所述第一电动升降平台底部与底座连接，所述第一硅片递送器装置与第一电动升降平台相对应设置在第一硅片储存柜上部。

进一步的，所述第一硅片递送器装置包括第一吸盘升降座、第一吸盘升降杆、第一硅片吸盘，所述第一吸盘升降座通过第二导轨装置与上部箱体连接，所述第一吸盘升降杆设置在第一吸盘升降座上，所述第一吸盘升降杆上部连接有第一吸盘升降控制系统装置，所述所述第一吸盘升降杆下端设置有第一硅片吸盘，所述第一硅片吸盘与第一电动升降平台相对应。

进一步的，所述第一导轨包括x轴导轨、y轴导轨、z轴导轨三个方位导轨装置。

进一步的，所述硅片全自动定位盘、二次键合平台对应设置在第二导轨装置上，所述硅片全自动定位盘通过电机装置在第二导轨装置上移动，所述硅片全自动定位盘通过硅片定位系统保持与铯/铷注入填充器相对应。

进一步的，所述第二硅片输送装置在不锈钢箱体内部，包括第二硅片储存柜、第二电动升降平台、第二硅片递送器装置，所述第二硅片储存柜设置在下部箱体右侧与所述硅片送出口相对应连通，所述第二硅片储存柜内部设置有第二电动升降平台，所述第二电动升降平台底部与底座连接，所述第二硅片递送器装置与第二电动升降平台相对应设置在第二硅片储存柜上部。

进一步的，所述第二硅片递送器装置包括第二吸盘升降座、第二吸盘升降杆、第二硅片吸盘，所述第二吸盘升降座通过第二导轨装置与上部箱体连接，所述第二吸盘升降杆设置在第二吸盘升降座上，所述第二吸盘升降杆上部连接有第二吸盘升降控制系统装置，所述所述第二吸盘升降杆下端设置有第二硅片吸盘，所述第二硅片吸盘与第二电动升降平台、二次键合平台、硅片全自动定位盘相对应。

进一步的，所述第一硅片输送装置、硅片全自动定位盘、导轨座微系统装置、第二硅片输送装置的驱动装置通过自动控制系统控制，所述自动控制系统连接有系统电源装置。

本发明还提供一种超真空铯/铷注入填充系统工艺流程，包括使用上述设备，具体包括以下步骤：

(1)打开主电源开关

(2)将一次键膜硅片装入如权利要求1所述的超真空铯/铷注入填充系统装置；

(3)抽真空系统(抽真空至10-4pa)；

(4)测试氩气/氮气饱和度；

(5)对金属铯/铷进行加温熔解，加温熔解时间为20min，温度为40度；

(6)启动第一硅片输送装置，使硅片从第一硅片存储柜中转移至注入填充位置，关闭第一硅片输送装置；

(7)开启硅片定位系统，确认已精确定位，关闭硅片定位系统；

(8)开启铯/铷注入填充系统，按设定程序对硅片微孔进行注入填充，填充完毕，关闭注入填充系统；

(9)开启第二硅片输送系统，把注入填充好的硅片转移至二次键合平台，关闭第二硅片输送系统，至此一块硅片铯或铷注入填充作业完成；

(10)循环重复1至9工作流程。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，使用方便，可以实现自动上料滴注填充，且设置有全自动定位盘及相对应铯/铷注入填充器可以准确的进行填充，填充迅速，不易氧化，成品率高，成本低，操作简单，可以大规模生产，利用本发明的工艺生产的芯片应用到现有电子设备，可以使现有电子设备的时间频率精度和稳定性得到很大提升，可以更广泛和更好的应用于gps同步授时、航天航空导航定位、卫星及导弹精确定位、天文观测、精密仪器仪表的的校准、广播电视、通讯、高速交通管理等。

附图说明

图1为本发明一个实施例的主视结构示意图；

图2为图1中b-b的剖面结构示意图；

图3为图2中a-a的剖面结构示意图；

图4为本发明的工艺系统流程框图示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：如图1-4所示，本实施例提供一种超真空铯/铷注入填充系统装置，其特征在于，包括底座1、不锈钢箱体2，所述不锈钢箱体2设置在底座1上，所述不锈钢箱2体包括上部箱体2-1、下部箱体2-2，所述下部箱体2-2上设置有硅片送入口2-21，所述硅片送入口2-21连接有第一硅片输送装置，所述第一硅片输送装置将硅片输送到硅片全自动定位盘2-22，所述上部箱体2-1内部设置有与硅片全自动定位盘2-22相对应的铯/铷注入填充器2-11，所述铯/铷注入填充器2-11上设置有加热器2-12，所述铯/铷注入填充器2-11通过导轨座微系统装置2-13与设置在上部箱体2-1内部上端的第一导轨连接2-14连接，所述硅片全自动定位盘2-22通过第二硅片输送装置将硅片输送到二次键合平台2-23，所述二次键合平台2-23上部对应设置有硅片静电键合系统装置2-24，所述二次键合平台2-23通过第二硅片输送装置将硅片输送至硅片送出口2-25，所述上部箱体2-1上设置有左端的氮气/氩气入口2-15、上部的维修检查孔2-16、前、后部的操作视镜孔2-17、右端的检修口管道2-18，所述检修口管道2-18上设置有真空传感器2-181、压力传感器2-182、抽真空口2-183，所述不锈钢箱体内部设置有保温层3。

进一步的，所述第一硅片输送装置在不锈钢箱体内部，包括第一硅片储存柜2-26、第一电动升降平台2-27、第一硅片递送器装置2-28，所述第一硅片储存柜2-26设置在下部箱体2-2左侧与所述硅片送入口2-21相对应连通，所述第一硅片储存柜2-26内部设置有第一电动升降平台2-27，所述第一电动升降平台2-27底部与底座1连接，所述第一硅片递送器装置2-28与第一电动升降平台2-27相对应设置在第一硅片储存柜2-26上部。

进一步的，所述第一硅片递送器装置2-28包括第一吸盘升降座2-281、第一吸盘升降杆2-282、第一硅片吸盘2-283，所述第一吸盘升降座2-281通过第二导轨装置2-3与上部箱体2-1连接，所述第一吸盘升降杆2-282设置在第一吸盘升降座2-281上，所述第一吸盘升降杆2-282上部连接有第一吸盘升降控制系统装置2-284，所述所述第一吸盘升降杆2-282下端设置有第一硅片吸盘2-283，所述第一硅片吸盘2-283与第一电动升降平台2-27相对应。

进一步的，所述第一导轨2-14包括x轴导轨、y轴导轨、z轴导轨三个方位导轨装置，有助于实现精准定位。

进一步的，所述硅片全自动定位盘2-22、二次键合平台2-23对应设置在第二导轨装置2-3上，所述硅片全自动定位盘2-22通过电机装置2-221在第二导轨装置2-3上移动，所述硅片全自动定位盘2-22通过硅片定位系统保持与铯/铷注入填充器2-11相对应。

进一步的，所述第二硅片输送装置在不锈钢箱体内部，包括第二硅片储存柜2-4、第二电动升降平台2-5、第二硅片递送器装置，所述第二硅片储存柜2-4设置在下部箱体2-2右侧与所述硅片送出口2-25相对应连通，所述第二硅片储存柜2-4内部设置有第二电动升降平台2-5，所述第二电动升降平台2-5底部与底座1连接，所述第二硅片递送器装置与第二电动升降平台2-5相对应设置在第二硅片储存柜2-4上部。

进一步的，所述第二硅片递送器装置包括第二吸盘升降座、第二吸盘升降杆、第二硅片吸盘，所述第二吸盘升降座通过第二导轨装置2-3与上部箱体2-1连接，所述第二吸盘升降杆设置在第二吸盘升降座上，所述第二吸盘升降杆上部连接有第二吸盘升降控制系统装置，所述所述第二吸盘升降杆下端设置有第二硅片吸盘，所述第二硅片吸盘与第二电动升降平台2-5、二次键合平台2-23、硅片全自动定位盘2-22相对应。

进一步的，所述第一硅片输送装置、硅片全自动定位盘2-22、导轨座微系统装置2-13、第二硅片输送装置的驱动装置通过自动控制系统控制，所述自动控制系统连接有系统电源装置4。

本实施例提供一种使用上述设备进行超真空铯/铷注入填充系统工艺流程，具体包括以下步骤：

(1)打开主电源开关

(2)将一次键膜硅片装入如权利要求1所述的超真空铯/铷注入填充系统装置；

(3)抽真空系统(抽真空至10-4pa)；

(4)测试氩气/氮气饱和度；

(5)对金属铯/铷进行加温熔解，加温熔解时间为20min，温度为40度；

(6)启动第一硅片输送装置，使硅片从第一硅片存储柜中转移至注入填充位置，关闭第一硅片输送装置；

(7)开启硅片定位系统，确认已精确定位，关闭硅片定位系统；

(8)开启铯/铷注入填充系统，按设定程序对硅片微孔进行注入填充，填充完毕，关闭注入填充系统；

(9)开启第二硅片输送系统，把注入填充好的硅片转移至二次键合平台，关闭第二硅片输送系统，至此一块硅片铯或铷注入填充作业完成；

(10)循环重复1至9工作流程。