碳氟聚合物的化学气相沉积制造技术

本发明专利技术提供了一种用于在结构体的表面上形成碳氟聚合物的方法。引导原料气体通过多孔加热构件，所述构件具有的温度足以裂解所述原料气体并产生位于邻近在其上形成碳氟聚合物的结构体表面的位置处的反应性物质，所述反应性物质包含(CF2)n基团，其中n＝1或2。保持结构体表面的温度低于多孔加热构件的温度，从而引起(CF2)n基团(其中n＝1或2)在结构体表面上的沉积和聚合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳氟聚合物的化学气相沉积
本专利技术涉及在结构体的表面上形成碳氟聚合物的方法，并且更具体地涉及使用多孔加热构件在结构体的表面上形成碳氟聚合物的方法。
技术介绍
膨体聚四氟乙烯也称为例如PTFE、(CF2)n和TeflonTM，其施用于刀刃以减小切削力并改善剃刮性能。一种用于将PTFE施用于剃刀刀片的方法是将TeflonTM的悬浮微粒由喷枪喷涂到刀刃上。随后烧结刀刃以使TeflonTM熔化，致使它铺展并附着到刀刃。化学气相沉积(CVD)是用于在结构体的表面上制备PTFE膜的另一种方法。在CVD方法中，在真空系统中以气体物质作为原料聚合TeflonTM。有多种技术用于将气体物质裂解成反应性物质CF2，它是构建PTFE链所必需的。这些技术包括射频和微波等离子体、电子回旋共振、激光和热化学气相沉积。热化学气相沉积使用受热线材或在线材之间具有相对大间距的受热线材的阵列。在热化学气相沉积过程中，气体物质接触受热线材，从而将气体物质裂解成反应性物质。反应性物质随后在基材的表面上聚合。反应性物质的量将决定沉积在基材表面上的固体聚合物的量。在气体物质和受热线材之间的碰撞数将决定反应性物质在基材表面上的沉积速率。受热线材的相对小的表面积限制反应性物质在基材表面上的沉积速率。需要改善在化学气相沉积过程中，反应性物质在基材表面上的沉积速率。需要在化学气相沉积过程中增加接触气体物质的受热元件的表面积。
技术实现思路
本专利技术涉及在结构体表面上形成碳氟聚合物的方法。该方法包括下列步骤：引导原料气体通过多孔加热构件，该构件具有的温度足以裂解原料气体以产生反应性物质，所述反应性物质包括(CF2)n基团，其中n＝1或2，并且选择性地促进CF2聚合，该反应性物质位于邻近在其上形成碳氟聚合物的结构体表面的位置处；以及保持结构体表面的温度低于多孔加热构件的温度，从而引起(CF2)n基团(其中n＝1或2)在结构体表面上的沉积和聚合。原料气体可选自六氟环氧丙烯(HFPO，CF3CF(O)CF2)、C2F4、C3F8、CF3H、CF2H2、CF2N2,、CF3COCF3、CF2ClCOCF2Cl、CF2ClCOCFCl2、CF3COOH、CF2Br2、CF2HBr、CF2HCl、CF2Cl2和CF2FCl；C3F6、C3F4H2、C3F2Cl4、C2F3Cl3、C3F4Cl2；(CF3)3PF2、(CF3)2PF3、(CF3)PF4；(CF3)3P、(CF3)2P-P(CF3)2和(CF3)2PX、以及CF3PX2，其中X是F、Cl、或H，并且优选HFPO。多孔加热构件可包括具有直径为约0.01至约1000微米的多个孔的材料。多孔加热构件可包括选自陶瓷、金属、合金和金属间化合物的材料。多孔加热构件可包括选自碳化硅、铌、铁-铬、石墨、镍-铬和不锈钢的材料。多孔加热构件的温度高于约150℃，并且其中保持结构体表面温度的步骤包括保持结构体表面的温度低于约150℃。多孔加热构件的孔可以图案形式布置。多孔加热构件的孔可随机布置。多孔加热构件在导电陶瓷和金属的情况下可使电流通过多孔加热构件的材料而被加热，在金属情况下可感应加热，或者可使用外部热源以保持加热源的高温。使用外部热源将需要足够的热传导，并且金属多孔材料是最合适的。该结构体可包括剃刀刀片、外科针和手术刀、光纤、透镜和电子导电体。附图说明虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护被视为本专利技术的权利要求作出结论，但据信通过结合附图阅读下文说明，可更充分地理解本专利技术。图1是由本专利技术提供的，适用于进行沉积工艺的真空室设备的示意图。图2是本专利技术的多孔加热构件的示意图。图3是本专利技术的另一个多孔加热构件的示意图。具体实施方式本专利技术提供的聚合物薄膜沉积工艺能够定制沉积膜的化学组成以制备碳氟聚合物薄膜，该薄膜具有类似于膨体PTFE的化学计量和材料性能。由本专利技术工艺所得的薄膜具有比之前的薄膜改善的材料性能，之前的薄膜一般来讲难以达到与膨体PTFE相当的材料性能。根据本专利技术，在化学气相沉积(CVD)条件下将涂覆有PTFE样薄膜的结构体暴露于(CF2)n基团(其中n＝1或2)。可使用类似于如图1所示的沉积系统进行沉积工艺。本领域的技术人员将认识到，可另选地使用其它常规沉积系统。示例沉积系统10包括钢制的气密真空室12、泵14、进料气体源16、多孔加热构件18和结构体夹持器20。优选地提供流量控制器22以允许控制从进料气体源16流入室12的气体。结构体夹持器20优选地通过冷却系统进行冷却，该冷却系统包括例如连接冷却盘管31和温度控制器32的冷却剂环路30，使得使用者能够通过例如水冷设置并保持期望的表面温度。提供泵14用于将室排空至期望的压力。该室的压力通过例如压力计36进行监测。另外优选地提供分析端口38用于使得使用者能够监控沉积工艺的进程。可包括传感器40以监测多孔加热构件18的温度。可包括质谱仪42以监测室12内的颗粒质量。相对于来自进料气体源16的输入进料气体流设置多孔加热构件18的位置，使得输入进料气体流被引导通过多孔加热构件18；从而热解气体以产生反应性沉积物质。可通过例如电阻加热将加热构件18加热至高于150℃的温度。在这种情况下，可提供DC或AC电压源以将加热电压施加于多孔加热构件18。图2示出多孔加热构件18，其具有电连接件50，用于连接多孔加热构件18与电源。图3示出另一个多孔加热构件18。在这一设计中，中心多孔芯54被加热元件56环绕。在这种情况下，加热构件18使用具有足够电导率的材料如金属是优选的。多孔加热构件18优选地包括具有直径为约0.01至约1000微米，并且更优选地直径为约1至约50微米的孔的材料。多孔加热构件18可为选自陶瓷、金属、合金、金属间化合物、以及这些材料的组合的材料。多孔加热构件18可为选自碳化硅、铝、铌、铁-铬、石墨、镍-铬和不锈钢的材料。本专利技术的沉积工艺产生柔性的、共形的碳氟化合物涂层，其能够被施用于广泛多种结构，包括复合三维几何形状。也可单个或成批加工平面基材例如常规微细加工晶片基材、或其它平面结构。可被涂覆的基材的示例包括线材、神经探针、生物医学装置、剃刀刀片、外科针、手术刀、光纤、透镜和电子导电体。在单个基材工艺中，基材29承载在夹持器20上。在多个基材工艺中，多个基材29可承载在夹持器20上。本专利技术提供的碳氟聚合物薄膜的沉积也可在圆柱形对象如薄圆柱体结构上进行。例如，集成电路的互连电线、起搏器和其它生物医学装置的引线、以及一般来讲期望PTFE样涂层的任何线结构，可通过本专利技术提供的沉积工艺进行涂覆。例如，可通过本专利技术工艺容纳单股不锈钢线或铜线、或绞合组线如在起搏器引线中使用的绞合填充线。本领域的技术人员将认识到，在沉积工艺中可使用多种其它支撑结构容纳圆柱体结构。例如，在涂覆连续长线材的情况下，可提供供带轴和卷带轴以允许连续涂覆操作。这里的轴优选地是可控的，使得线长度方向上被以选择的间隔(对应于期望的涂层厚度)、以连续的速率、或其它期望的控制方案牵引通过沉积等离子体。具有除圆柱体之外的几何形状并具有广泛多种拓扑结构的结构体也通过本专利技术的沉积工艺容纳。例如，可容纳具有多个表面的导管插入件、神经探针、管件、轴结构和其它三维结构。除了聚合物管之外，任何管结构可通过本专利技术提供的工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在结构体的表面上形成碳氟聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：·引导原料气体通过多孔加热构件，所述构件的温度足以裂解所述原料气体以产生反应性物质，所述反应性物质包含(CF2)n基团，其中n＝1或2，并且选择性地促进(CF2)n聚合，所述反应性物质位于邻近在其上形成所述碳氟聚合物的结构体表面的位置处；以及·保持所述结构体表面的温度低于所述多孔加热构件的温度，从而引起所述(CF2)n基团(其中n＝1或2)在所述结构体表面上的沉积和聚合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.21 US 13/723,4491.一种用于在结构体的表面上形成碳氟聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：·引导原料气体通过包含随机布置的多个孔的多孔加热构件，所述多孔加热构件的温度足以裂解所述原料气体以产生反应性物质，所述反应性物质包含(CF2)n基团，其中n＝1或2，并且选择性地促进(CF2)n聚合，所述反应性物质位于邻近在其上形成所述碳氟聚合物的结构体表面的位置处；以及·保持所述结构体表面的温度低于所述多孔加热构件的温度，从而引起所述(CF2)n基团在所述结构体表面上的沉积和聚合，其中n＝1或2。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述原料气体包含六氟环氧丙烷。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述多孔加热构件包括具有直径为0.01至1000微米的孔的材料。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多孔加热构件包括选自陶瓷、金属、合金、金属间化合物、以及这些材料的组合的材料。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多孔加...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·V·朱克，N·桑能伯格，
申请(专利权)人：吉列公司，
类型：发明
国别省市：美国;US