一种玻璃组件键合的方法技术

本发明专利技术属于光学组件技术领域，特别涉及一种玻璃组件键合的方法。本发明专利技术先将玻璃元件进行氩气

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃组件键合的方法


[0001]本专利技术属于光学组件
，特别涉及一种玻璃组件键合的方法。

技术介绍

[0002]在以玻璃材质为主的光学元件制造过程中，需要将多个玻璃光学元件键合起来，制成光学组件。目前，光学组件的制备主要有三种方法：(1)采用低熔点玻璃料，置于粘接界面，随后加热到玻璃料软化温度，通过软化的玻璃料将其粘接。但在该方法中，由于选用的玻璃料与待粘接元件材料不同，存在折射率不匹配问题；而且由于制备工艺需要高温，容易在组件中引入热应力，使组件光学精度下降；(2)采用化学方法，通过在玻璃表面引入
‑
OH基团以改善玻璃表面的亲水性，两个表面吸附的
‑
OH基团通过氧键连接，实现自发键和，然后通过热处理，除去界面水分子，形成Si
‑
O
‑
Si键，实现高强度键合，但该方法使用的化学溶液有较强的腐蚀性，所以不适合对透光性要求较高的光学组件的键合，同时玻璃成分复杂，化学溶液很难对多种组分同时作用，因此存在键合强度较低的问题；(3)采用等离子体技术改善玻璃表面亲水特性，随后在其表面引入
‑
OH基团，通过热处理以Si
‑
O
‑
Si键实现高强度键合，但等离子体处理需在真空条件下进行，打开真空腔室取出样品时高活性玻璃表面容易吸附空气中的污染物，导致玻璃组件键合的成品率较低。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种玻璃组件键合的方法，本专利技术提供的方法可以实现光学仪器的玻璃组件的键合，且键合所得玻璃组件光学性能优良、成品率高。
[0004]为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种玻璃组件键合的方法，包括以下步骤：
[0006]将玻璃元件依次进行氩气
‑
氧气等离子体处理和氩气
‑
水蒸气等离子体处理，得到待键合玻璃元件；
[0007]将待键合玻璃元件的待键合面进行贴合，得到贴合件；所述待键合面涂覆有去离子水；
[0008]将所述贴合件进行退火。
[0009]优选的，所述玻璃元件的面形≤1个光圈；所述玻璃元件的表面粗糙度≤1nm。
[0010]优选的，所述氩气
‑
氧气等离子体处理的条件包括：氩气和氧气的总流量为800sccm，氩气和氧气的流量比为(1～9)：3；功率为500～800W，时间为5～10min；真空度为1torr。
[0011]优选的，所述氩气
‑
水蒸气等离子体处理中氩气和水蒸气的产生方法为：
[0012]将氩气通入密封水罐后导出，得到氩气和水蒸气的混合气；
[0013]密封水罐中，所述氩气的进气端位于密封水罐中水的底部，氩气的出气端位于密封水罐中水液面以上5cm处；
[0014]所述密封水罐置于水浴中，所述水浴的温度为5～20℃。
[0015]优选的，所述氩气
‑
水蒸气等离子体处理的条件包括：氩气的流量为800sccm；功率为300～600W，时间为5～10min；真空度为1torr。
[0016]优选的，所述退火的条件包括：保温温度为200～300℃，保温时间为10h；真空度为100Pa。
[0017]优选的，所述退火前还包括：将所述贴合件进行预热；所述预热的温度为30～100℃。
[0018]优选的，所述退火的保温温度由预热的温度升温得到，所述升温的速率为3℃/min。
[0019]优选的，所述氩气
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氧气等离子体处理前包括：将所述玻璃元件进行预处理；
[0020]所述预处理包括：依次进行酸液浸泡、水洗和吹干。
[0021]优选的，所述酸液浸泡中的酸液包括浓硫酸和双氧水；所述浓硫酸的质量分数为98％，所述双氧水的质量分数为30％；所述浓硫酸和双氧水的体积比为7：3；
[0022]所述酸液浸泡的时间为10min。
[0023]本专利技术提供了一种玻璃组件键合的方法，包括以下步骤：将玻璃元件依次进行氩气
‑
氧气等离子体处理和氩气
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水蒸气等离子体处理，得到待键合玻璃元件；将不同的所述待键合玻璃元件的待键合面进行贴合，得到贴合件；所述待键合面涂覆有去离子水；将所述贴合件进行退火，得到键合的玻璃组件。本专利技术先将玻璃元件进行氩气
‑
氧气等离子体处理，利用氩离子大的轰击作用，在玻璃表面打开Si
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O键、Al
‑
O键和B
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O键，同时氩气
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氧气混合气体中的氧可以进一步去除玻璃表面残留的污染物和改善玻璃表面亲水特性，玻璃表面形成悬挂键，Si
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O键、Al
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O键和B
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O键的断裂有利用后续在玻璃表面引入H
+
基团和OH
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基团，对活化的玻璃表面钝化，同时为自发键合提供条件；然后进行氩气
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水蒸气等离子体处理，氩气辅助水蒸气的分解，形成大量的H
+
基团和OH
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基团，这些基团进入悬挂键Si
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O键、Al
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O键和B
‑
O键的断裂形成的活性位置，进行键合，引入活性基团的同时，将玻璃表面钝化，有利于使玻璃表面不再容易吸附空气中的污染物，有利于提高玻璃表面键合强度；最后通过热处理，使键合玻璃表面之间的Si
‑
OH
‑
OH
‑
Si键通过缩合反应释放H2O，以Si
‑
O
‑
Si键实现高强度键合。
[0024]实施例测试结果表明，采用本专利技术提供的方法进行玻璃元件的键合，所得的玻璃组件成品率为60～80％，所得玻璃组件无牛顿环、无气泡，光透过性优良，400℃高低温冲击后无脱落。
附图说明
[0025]图1为实施例1所得玻璃组件的光学透光率图；
[0026]图2为实施例2所得玻璃组件的光学透光率图；
[0027]图3为实施例3所得玻璃组件的光学透光率图；
[0028]图4为实施例4所得玻璃组件的光学透光率图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种玻璃组件键合的方法，包括以下步骤：
[0030]将玻璃元件依次进行氩气
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氧气等离子体处理和氩气
‑
水蒸气等离子体处理，得到
待键合玻璃元件；
[0031]将待键合玻璃元件的待键合面进行贴合，得到贴合件；所述待键合面涂覆有去离子水；
[0032]将所述贴合件进行退火。
[0033]本专利技术将玻璃元件依次进行氩气
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氧气等离子体处理和氩气
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水蒸气等离子体处理，得到待键合玻璃元件。
[0034本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃组件键合的方法，其特征在于，包括以下步骤：将玻璃元件依次进行氩气
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氧气等离子体处理和氩气
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水蒸气等离子体处理，得到待键合玻璃元件；将待键合玻璃元件的待键合面进行贴合，得到贴合件；所述待键合面涂覆有去离子水；将所述贴合件进行退火。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃元件的面形≤1个光圈；所述玻璃元件的表面粗糙度≤1nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氩气
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氧气等离子体处理的条件包括：氩气和氧气的总流量为800sccm，氩气和氧气的流量比为(1～9)：3；功率为500～800W，时间为5～10min；真空度为1torr。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氩气
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水蒸气等离子体处理中氩气和水蒸气的产生方法为：将氩气通入密封水罐后导出，得到氩气和水蒸气的混合气；密封水罐中，所述氩气的进气端位于密封水罐中水的底部，氩气的出气端位于密封水罐中水液面以上5cm处；所述密封水罐置于水浴中，所述水浴的温度为5～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈飞，张贺，韩立，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：