一种粘合两个电介质材料层的方法，包括：‑为所述层中的至少一层的表面提供(21)形成所述层的接触点的微米级尺寸粘合元件和/或纳米级尺寸粘合元件；‑根据预期用途将所述层带入(22)到相互位置中；‑通过入射电磁波照射(23)表面被设置有粘合元件的所述层，入射电磁波的传播方向基本上垂直于所述层，并且入射电磁波的波长是根据形成所述层的材料的吸收光谱来选择的；‑在所述粘合元件内或靠近所述粘合元件的要与另一层接触的尖端处生成会聚光束；‑通过由所述生成的光束形成的高强度焦斑来加热和熔化(24)所述粘合元件；‑将所述层保持在所述相互位置中，直到所述层粘合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用纳米喷射微结构对电介质材料层的无粘合剂粘合1.
本公开涉及一种用于将两个材料层粘合在一起的方法，该方法无粘合剂。对于需要将具有必须保持无污染物的一些表面区域的材料层焊接在一起的应用，是特别感兴趣的，尽管本公开不限于这种应用。2.
技术介绍
本部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本专利技术的各个方面相关的技术的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本专利技术的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应就此而论来阅读，而不是作为对现有技术的承认。无粘合剂密封方法对于需要将微流体芯片的各层焊接在一起的应用可能是感兴趣的，所述微流体芯片包括雕刻在其中一层中的微流体通道的网络，用于在毛细力的控制下输送流体。对于这种应用，提供两层的气密密封以防止流体泄漏，并且同时防止任何胶水进入并且阻塞微通道是至关重要的。更一般地，许多实际应用需要相似或不相似材料(例如，塑料、玻璃、陶瓷、半导体、金属等)的层的气密密封。其中，显示器制造、OLED(即，有机发光二极管)封装、触摸屏和太阳能电池封装等，主要基于光学透明塑料和玻璃的使用。使用(任何类型的)胶水的已建立的密封方法对于这些应用并不总是可接受的，因为胶水可能进入要密封在一起的层的表面上的精细微结构中和/或改变夹层结构的光学性质。微流体通道的微观尺寸(具有约20至100微米的典型尺寸)以及相邻通道之间的密集间距使得密封问题非常具有挑战性。因此，已经研究了可选密封方法，其包括激光、红外和微波热密封，以及高密度等离子体密封。>然而，目前，仍然存在与多层微流体(MF)芯片的大规模生产相关联的技术挑战。一种已建立的方法，其通常用于实验室条件下的微流体芯片制造，其基于将模制聚合物(例如，PDMS、聚二甲基硅氧烷)结构等离子体密封到玻璃衬底，如由G.D.Kipling等人在“芯片实验室制造的考虑方法(AConsideredApproachtoLab-on-a-ChipFabrication)”，第4章，Castillo-Leon，W.E.Svendsen(eds)，芯片实验室设备和微全分析系统：实际指南，Springer2015中所述。这种方法产生结构的非常强的气密密封，但是由于有机聚合物的复杂性和差的耐久性而不适于大量生产。实际上，等离子体密封工艺是基于对模制聚合物的表面的离子轰击的，这引起微通道的表面和侧壁上的材料的结构和化学变化。这些变化可以延伸到本体材料中，并且不可逆地改变其性质。此外，氧化表面应当在等离子体处理之后立即接触以获得最强的粘合(因为时间受到表面层上断裂化学键的重新结合时间的限制)，这似乎难以大规模生产。这解释了对使用更实用的材料(例如，塑料)来开发MF芯片制造的新方法的兴趣。当需要沿着材料内部的粘合线控制加热非常薄的层(大约几微米厚)时，其他已知的热密封方法，无论是基于使用可见光或红外激光或微波，都可能与某些困难相关联。值得注意的是，由于现有技术的方法的厚度小且材料的特性特殊，因此它们不能被直接应用于制造微流体芯片。实际上，这些方法中的每一种仅适用于某种类型的材料，并且可能不适于密封广泛用于上述应用中的非导电性光学透明电介质材料，例如塑料。在这种情况下，开发一种将适合已经用于另一应用(例如，DVD制造)的现有制造工艺的方法可能是特别感兴趣的。更一般地，将期望提供一种在无粘合剂(或具有可选粘合剂)的情况下粘合两个电介质材料层的方法，其将克服这些缺点。值得注意的是，将期望提供一种新的无粘合剂的热密封方法，其将能够克服与如上所述的多层微流体芯片的制造相关联的困难。3.
技术实现思路
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定特征、结构、或特征。此外，这种短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性时，可以认为，无论是否明确描述，结合其他实施例来影响这种特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。在一方面，提供了一种粘合两个电介质材料层的方法，包括：-为所述层中的至少一层的表面提供形成所述层的接触点的微米级尺寸粘合元件和/或纳米级尺寸粘合元件；-根据预期用途将所述层带入到相互位置中；-通过入射电磁波照射表面被设置有粘合元件的所述层，入射电磁波的传播方向与所述层形成包括在70°和110°之间的角度，并且入射电磁波的波长是根据形成所述层的材料的吸收光谱来选择的；-在所述粘合元件内或靠近所述粘合元件的要与另一层接触的尖端处生成会聚光束；-通过由所述生成的光束形成的高强度焦斑来加热和熔化所述粘合元件和/或所述另一层；-将所述层保持在所述相互位置中，直到所述层粘合。因此，本公开提出了纳米喷射聚光现象的新应用。实际上，它使得能够在多层电介质结构内部的薄层中实现高电磁(EM)场浓度，所述层包括各种纳米级尺寸粘合元件，其尺寸和形状根据入射EM波(例如，激光束)被优化。以这种方式，粘合元件可以被加热和熔化，从而提供用于密封两层材料的粘合。这种方法避免了使用胶水，并且因此防止了当胶水应用于制造微流体芯片时，该胶水偶尔进入雕刻在芯片对应部分的表面上的微观通道中的风险。本公开依赖于在至少一种待密封在一起的材料的表面上使用粘合元件，而不是使用一些胶水。这种粘合元件可以以受控的方式被加热和熔化，以这种方式提供直接输送到需要彼此密封的两种材料的接触点的受控量的粘合。与其他热密封方法不同，本方法不需要添加任何热软化胶水、树脂或其他粘附材料。相反，它依赖于本体材料的表层的受控高度局部加热。这在需要密封在一起的材料已经具有一些微米级表面图案的场景中提供了强大的优势，这些表面必须保持干净，没有任何杂质，例如微流体芯片。根据预期用途，必须将两个电介质材料层对齐，以便将粘合元件放置在正确的接触位置处。在粘合时，将两层放置为直接接触并且经受轻微的压力。轻微的压力在此是指不引起层的形状变形的压力，使得当压力关闭时没有来自密封结构内部的机械应力。当被入射EM波(例如，激光束)照射时，每个粘合元件均充当聚焦设备，即微透镜，其焦距由粘合元件尺寸和材料的折射率确定。对于特定尺寸和形状的粘合元件，纳米喷射聚焦现象导致在粘合元件内部(或在粘合元件与另一材料层之间的接触点处)形成焦斑，从而能够高度局部地加热粘合元件，并且在特定条件下熔化粘合元件。在冷却之后，沿着接触线产生了强粘合。对于其他粘合元件，纳米喷射聚焦现象使得焦斑形成为靠近但高于粘合元件的尖端，优选地形成在不承载粘合元件的层内。这种方法可以被用于提供几乎所有热塑性塑料材料的优良焊接。粘合元件的典型示例性尺寸为约1至5微米。根据本公开的实施例，用于焊接的激光源在近红外范围内操作。特别是2μm附近的波长是一个很好的选择，因为大多数塑料材料在该波长下是半透明的。根据本公开的实施例，使用脉冲激光来提供足够的功率以在一段时间内熔化粘合元件，该时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粘合两个电介质材料的层(13
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170901 EP 17306135.91.一种粘合两个电介质材料的层(131，132)的方法，包括：
-为这些层中的至少一层的表面提供(21)微米级尺寸粘合元件和/或纳米级尺寸粘合元件(11，12)，所述粘合元件形成这些层的接触点；
-根据预期用途将这些层带入(22)到相互位置中；
-用入射电磁波(14)照射(23)表面被提供了粘合元件的那个层，所述入射电磁波的传播方向与所述层形成包括在70°和110°之间的角度，并且所述入射电磁波的波长是根据形成这些层的材料中的至少一种材料的吸收光谱来选择的；
-在所述粘合元件内、或在所述粘合元件的要与另一层接触的尖端附近，生成会聚光束；
-由所生成的光束形成的高强度焦斑(15)来加热和熔化(24)所述粘合元件和/或所述另一层；
-将这些层保持在所述相互位置，直到这些层(131，132)粘合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘合元件(11，12)在那个层(131，132)的表面上形成经图案化的微结构。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述粘合元件具有柱(11)和/或肋(12)的形式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粘合元件在所述入射电磁波的方向上的尺寸被设定在所述入射电磁波的波长的一半和所述入射电磁波的波长的几倍之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，这些层(131，132)由相同的材料制成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，这些层(131，132)由不同的材料制...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔乔姆·博里斯金，雷·基汀，贾斯汀·坎宁翰，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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