【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及专用芯片封装领域，尤其涉及一种tem气氛芯片专用封装装置及其使用方法。
技术介绍
1、tem是一种以高能电子束作为成像光源进行成像的先进表征工具，是认知材料结构、成分的重要技术手段，是测试纳米材料物性、分析纳米器件功能的先进设备。随着人们对材料、器件研究的不断深入，仅用tem拍摄真空环境中材料、器件的静态照片已无法满足发展要求，如何在tem中构建使役工况并观察材料、器件的形貌演化、工作性能以及动态失效过程已变得非常重要。
2、然而，由于tem腔室需要在高真空环境下工作(真空度通常低于10-4pa)，在tem中构建气氛工况环境是一个重要挑战。当前主流方案包括两种：一种是在电镜腔内构建差分抽气结构引入少量气体——即环境透射技术(etem)，另一种是构建复杂样品杆并搭配微密封腔系统的专用芯片(以美国protochips公司和荷兰denssolutions公司两家气体杆产品为代表)。前一种方案通常能引入的气压比较有限(低于百帕量级)，因此不适合用于构建材料、器件的实际工况环境。后一种方案是搭配专用微密封腔芯片，通常能够构建宽泛的气压环境，是实现工况环境的优选路径。不过，tem专用微密封腔芯片通常需要定制化设计，这使得其加工制造和封装应用都需要定制化开发。mems加工技术是制备tem专用芯片的常用手段，对于构建微尺度气氛工况并适合原位tem表征具有重要意义。利用该技术，多款定制化芯片已成功设计和制备，例如《一种用于透射电镜表征的液体样品腔及其制备方法》(专利号：zl201910874758.0)，《适用于透射电镜
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种气氛环境稳定可控，高对准精度，高可靠性的专用芯片封装装置。利用该封装装置，可以把定制化tem专用芯片在特定气氛环境中封装，从而实现在专用芯片中构建对应的气氛环境。
2、技术方案：本专利技术的一种tem气氛芯片专用封装装置，包括：芯片装载模块、四轴高精度移位台、密封腔模块和气氛环境控制模块；其中，
3、所述芯片装载模块包括装载底板芯片和顶板芯片的底板芯片装载片和顶板芯片装载片，以及用于加热控温的加热片；
4、所述四轴高精度移位台包括x轴高精度移位台、y轴高精度移位台、z轴高精度移位台和高精度旋转台，x轴高精度移位台、y轴高精度移位台和高精度旋转台用于控制底板芯片装载片沿x轴、y轴精密移动以及在xy平面内转动，z轴高精度移位台用于控制顶板芯片装载片沿z轴上下精密移动；四轴高精度移位台整体固定在密封腔模块的密封腔侧边盖板内侧，跟随密封腔侧边盖板在侧边盖板滑轨上的移动，移入和移出密封腔体；
5、所述密封腔模块包括密封腔侧边盖板、支撑密封腔侧边盖板并限定其滑动距离和方向的侧边盖板滑轨、密封腔体以及位于密封腔体顶部和侧面的透明观察窗；顶部透明观察窗用于搭配超清显微镜进行实时观察；单侧面透明观察窗用于外部光源供应，提升超清显微镜的观察效果，且用于肉眼粗调对准情况；
6、所述气氛环境控制模块包括真空系统、进气系统和电磁放气阀，真空系统用于排空密封腔体中的大气，进气系统用于向密封腔体中引入特定气氛环境，电磁放气阀用于对密封腔体进行破真空或放气。
7、优选的，底板芯片装载片的正面嵌有蜡槽，蜡槽面积大于底板芯片，顶板芯片装载片中央有装载片观察窗。
8、优选的，底板芯片装载片和顶板芯片装载片上均设置有装载片固定压片，底板芯片装载片和顶板芯片装载片在装载芯片后，通过装载片固定压片固定到四轴高精度移位台上。
9、优选的，加热片为陶瓷加热片。
10、优选的，四轴高精度移位台通过压电模块驱动，步距小于1μm，行程大于5mm。
11、优选的，四轴高精度移位台的z轴高精度移位台独立设置，为四轴高精度移位台的上半部分，顶板芯片装载片正面朝下，背面固定在z轴高精度移位台上；x轴高精度移位台、y轴高精度移位台和高精度旋转台由下至上依次叠加设置，为四轴高精度移位台的下半部分，底板芯片装载片的底部固定在高精度旋转台上，底板芯片装载片与顶板芯片装载片相对设置。
12、优选的，顶部与侧面的透明观察窗的材质为石英玻璃。
13、优选的，真空系统包括真空蝶阀和真空泵，真空泵通过真空蝶阀与密封腔体连通；进气系统包括进气阀和气体流量计，气体流量计通过进气阀与密封腔体连通。
14、优选的，气氛环境控制模块还包括数显真空计和数显压力计，数显真空计用于测量并显示密封腔体中的真空度，数显压力计用于测量并显示密封腔体中的压力值。
15、本专利技术的一种上述tem气氛芯片专用封装装置的使用方法，包括以下步骤：
16、s1、装载芯片进入密封腔体：
17、s11、将预处理过的底板芯片和顶板芯片分别固定于底板芯片装载片和顶板芯片装载片上，在底板芯片中央放好需要观察的样品，在底板芯片装载片的蜡槽内加入适量的固态石蜡；
18、s12、将底板芯片装载片正面朝上，固定在四轴高精度移位台下半部分，将顶板芯片装载片正面朝下，固定在四轴高精度移位台上半部分；
19、s13、沿着侧边盖板滑轨推动密封腔侧边盖板直至与密封腔体紧密贴合；
20、s2、底板芯片与顶板芯片精密对准：
21、s21、打开超清显微镜，调焦至能清晰看到底板芯片结构；
22、s22、调整z轴高精度移位台直至顶板芯片与底板芯片接近贴合；
23、s23、保持z轴高精度移位台不动，调整x轴高精度移位台、y轴高精度移位台与高精度旋转台，直至底板芯片与顶板芯片中电极结构完全重合；
24、s24、调整z轴高精度移位台至底板芯片与顶板芯片贴合接触；
25、s3、构建特定气氛环境：
26、s31、如需真空条件下封装芯片，关闭进气系统，打开真空系统进行抽真空，直至腔体真空度<10pa，跳至步骤s4；
27、s32、如需要在特气条件下封装样品，在完成步骤s31后打开进气系统，输入所需气体，并结合真空系统实现设定的目标气压，然后跳至步骤s4；
28、s33、如需高压条件下封装样品，则在完成步骤s31后关闭真空系统后打开进气系统，通过控制进气流量及压力达到设定的高压气压值，然后跳至步骤s4；
29、s4，蜡封芯片与取出芯片：
30、s41、关闭四轴高精度移位台的电源；
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【技术保护点】
1.一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，包括：芯片装载模块、四轴高精度移位台(10)、密封腔模块和气氛环境控制模块；其中，
2.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，底板芯片装载片(1)的正面嵌有蜡槽(16)，蜡槽(16)面积大于底板芯片(17)，顶板芯片装载片(2)中央有装载片观察窗(21)。
3.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，底板芯片装载片(1)和顶板芯片装载片(2)上均设置有装载片固定压片(3)，底板芯片装载片(1)和顶板芯片装载片(2)在装载芯片后，通过装载片固定压片(3)固定到四轴高精度移位台(10)上。
4.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，加热片(14)为陶瓷加热片。
5.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，四轴高精度移位台(10)通过压电模块驱动，步距小于1μm，行程大于5mm。
6.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，四轴高精度移位台(10)的z轴高精
7.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，顶部与侧面的透明观察窗的材质为石英玻璃。
8.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，真空系统(6)包括真空蝶阀(61)和真空泵(62)，真空泵(62)通过真空蝶阀(61)与密封腔体(12)连通；进气系统(8)包括进气阀(81)和气体流量计(82)，气体流量计(82)通过进气阀(81)与密封腔体(12)连通。
9.根据权利要求1所述的一种TEM气氛芯片专用封装装置，其特征在于，气氛环境控制模块还包括数显真空计(7)和数显压力计(9)，数显真空计(7)用于测量并显示密封腔体(12)中的真空度，数显压力计(9)用于测量并显示密封腔体(12)中的压力值。
10.一种权利要求1-9任一项所述TEM气氛芯片专用封装装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种tem气氛芯片专用封装装置，其特征在于，包括：芯片装载模块、四轴高精度移位台(10)、密封腔模块和气氛环境控制模块；其中，
2.根据权利要求1所述的一种tem气氛芯片专用封装装置，其特征在于，底板芯片装载片(1)的正面嵌有蜡槽(16)，蜡槽(16)面积大于底板芯片(17)，顶板芯片装载片(2)中央有装载片观察窗(21)。
3.根据权利要求1所述的一种tem气氛芯片专用封装装置，其特征在于，底板芯片装载片(1)和顶板芯片装载片(2)上均设置有装载片固定压片(3)，底板芯片装载片(1)和顶板芯片装载片(2)在装载芯片后，通过装载片固定压片(3)固定到四轴高精度移位台(10)上。
4.根据权利要求1所述的一种tem气氛芯片专用封装装置，其特征在于，加热片(14)为陶瓷加热片。
5.根据权利要求1所述的一种tem气氛芯片专用封装装置，其特征在于，四轴高精度移位台(10)通过压电模块驱动，步距小于1μm，行程大于5mm。
6.根据权利要求1所述的一种tem气氛芯片专用封装装置，其特征在于，四轴高精度移位台(10)的z轴高精度移位台(103)独立设置，为四轴高精度移位台(10)的上半部分，顶板芯片装载片(2)正面朝下...
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