文献综述：
通过阅读文献，我基本了解了国内目前对MEMS真空封装技术的研究进展。由于国内缺乏圆片级真空封装的基础，包括加工条件、加工工艺以及对圆片级封装的认识深度[1,7]，国内目前还无法实现圆片级真空封装，因此，国内目前对MEMS器件真空封装的研究主要集中在器件级真空封装上，其主要工艺包括封装管壳、封帽工艺、除气工艺。在封装时采用钎焊技术实现微型器件的真空封装，焊料为共晶金锑(Au/St)合金，盖板为镀金的合金[10]。但通过这种封装工艺流程制造的器件其品质因数在一个月后会发生很大的衰减，这不利于器件的寿命和性能，导致品质因数下降的主要因素有：①吸附在腔体表面气体的解离；②封接处有缺陷，产生漏气；③外界气体通过封装壳体或盖板向腔体内的渗透。目前，国外解决品质因数不稳定性的方法是在腔体内添加吸气剂。吸气剂通过吸附腔体内气体不仅可以提高腔体内的真空保持度、真空稳定性，也可进一步提高真空度。
进一步的研究表明，吸气剂对真空的维持效果仍然无法满足对真空环境要求较高的MEMS器件的要求。因此，在实际的生产工艺中，通常采用微型溅射离子泵作为辅助泵对残余气体作进一步的吸附，已达到更高真空度的要求。例如，大容量 X 射线管(CT 管)、高速旋转阳极X 射线管，为保证 X 射线管在高压下正常工作, 研究人员结合 X 射线管实际生产工艺，采用了微型溅射离子泵(SIP)作为辅助泵对残余气体进行处理[2]。微型溅射离子泵具有工作范围宽 、极限压强低、易于控制、无油、噪声低等优点[8],已经成为一种广泛应用的超高真空获得设备。在实际生产应用中，有些真空器件仅仅依靠微型溅射离子泵作为抽气设备难以达到真空要求，因此，一种结合了吸气剂以及SIP优点的微型复合溅射离子泵被设计出来解决这些问题[8,14]。这种复合溅射离子泵的概念早在 1959 年就有人提出了。但相比于现在的非蒸散型吸气剂，当时的复合泵结构是在溅射离子泵的基础上加入了金属钛的热蒸发。这种加入吸气剂构成的复合泵可以在不给系统带来负面影响的情况下进一步提高微型溅射离子泵的抽气性能。
目前，一种常用的微型溅射离子泵的结构主要包含磁铁、阴极钛板、不锈钢阳极筒、玻璃或金属外壳、排气口、电极引线等几个部分。[3,5]阳极为一薄壁不锈钢筒, 通常采用无磁不锈钢；阴极是两块薄钛板，分置阳极上下方。阳极筒装于一个外壳中，整个外壳置于一磁场中，该磁场磁力线方向垂直于阴极，磁通密度为0.1-0.15T。工作时阳、阴极间加直流电压，使电子源发射电子，高速运动的电子在受阳极牵引的同时与气体分子发生碰撞。而在磁场的作用下，电子在阳极筒内做绕轴螺旋运动的同时，沿筒的轴向做来回振荡运动，这就大大延长了电子在阳极筒内的运动轨迹，使电子与更多的气体分子发生碰撞。[2]当电子与气体分子发生碰撞后，气体分子发生电离，所产生的离子轰击阴极钛板时引起金属钛的溅射，产生钛沉积于阳极筒内壁及阴极上离子轰击较少的部位，露出新鲜的钛。暴露和沉积的钛吸附大气中的活性气体分子（如氧和氮），而惰性气体分子（如氩）被电离并植入阴极或被溅射材料掩埋[4,6]，这样就达到了抽气的目的。而一种以CNT为电子源的新型微泵结构，与上述溅射离子泵相比，采用的是无磁结构，这样就有效避免了实验过程中磁场对测量结果的影响，它是用栅极代替磁场来延长电子运动轨迹，然后将离子引向栅极，从而达到抽气的目的。
金属单尖、“金属 －绝缘体 －金属”( MIM 型) 、P－N 结、金属锥尖阵列作为场发射电子源曾先后应用于真空测量，但是受限于发射电流小、稳定性差等问题，以上几种类型的电子源都未获得成熟应用，而碳纳米管自问世以来，因其高电流密度、高稳定和长寿命等优点，受到国内外学者的广泛关注。其主要机理是场致发射原理：在不低于V/m 的电场强度条件下， 费米级和真空环境的界面电势与外电场叠加，形成势垒，在费米级附近具有一定能量的内部金属电子，通过量子隧道效应穿过势垒，溢入真空环境中。碳纳米管电子源的制备，通常包括间接法和直接生长法。间接法是将生长合成的 CNT 材料进行物理或化学处理， 采用黏接或电泳等技术制备 CNT电子源;直接生长法是在含有催化剂的基底或镀有催化剂的基底表面直接生长制备。在结构上，CNT电子源又可分为点电子源和阵列电子源两种，其主要制备工艺有丝网印刷法/涂覆法、直接生长法、模板法三种。丝网印刷法/涂覆法可用于制备大面积 CNT 薄膜，但发射电流通常较小；直接生长法是制备较小面积 CNT 阵列电子源的主要方法之一，也能提供较大的场发射电流；而模板法是制备均匀直立的 CNT 阵列最佳方法，但工艺较为复杂。
在本课题中要用到的电子源为一个环状的采用丝网印刷法制备的图形电子源。
SIP的性能指标有很多，总体上可以分为泵本身和泵电源两方面[11]，而在本次课题中，主要研究的溅射离子泵性能指的是其中泵本身的性能，包括抽气单元类型、极限压强、标称抽速、抽速曲线、最大启动压力、漏电流、漏电阻、抽速质量比、允许烘烤温度、使用寿命以及尺寸等等。而在这些性能指标中最为突出的主要包括三方面：①极限真空度测试； ②抽速测试；③泵离子流与真空度关系测试。对于抽速测量[13]，通常的真空泵抽速都是使用“定压法”测量，但微型溅射离子泵工作在超高真空范围内，抽速非常低。用现行的标准测量方法（定压法）测量其抽速是难以实现的。在这里，以抽速为5L/s的溅射离子泵为例。其最大抽气流量只有 5times; 10-5 Pa· L /s,现有的微调阀和流量计难以控制和测量这样小的气体流量，因此，我们采用定容法来测量微型泵的抽速。
参考文献：
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