促进薄层的粘附制造技术

本发明专利技术涉及一种通过施加脉冲和/或交变电压使薄层或功能层粘附在基材上的方法。压使薄层或功能层粘附在基材上的方法。压使薄层或功能层粘附在基材上的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】促进薄层的粘附


[0001]本专利技术涉及一种促进薄层在基材上的粘附的方法。特别地，但不排他地，本专利技术涉及一种通过施用电场来促进在金属基材(但不排他地)和薄层(例如PVD层、电镀层或具有不同物质的层)之间的粘附的方法。
[0002]本专利技术的特殊性和目的是在基材和薄层之间的界面处产生化学物质的扩散，从而导致更好的粘附、层的重构以及在界面处复合材料的产生。
[0003]在其多种工业应用中，本方法允许薄层在医疗设备中、在切割工具上、在光伏模块、显示屏、半导体的生产中的粘附，提高施用于窗玻璃上、眼镜玻璃上，或在光学元件上的抗反射涂层的质量，并提高施用于多个物体的装饰层的强度。

技术介绍

[0004]一般来说，为了构成我们周围的物体而进行接合的元件被提供有涂层，无论是日常物品还是在如机械、电子、光学或控制设备或分析设备等领域的高科技系统。
[0005]涂层的功能性，其赋予运行所必需的特性或简单地适应特定需求的要求的特性，与其粘附性能密切相关。为了确保涂层的粘附，可以在涂层被沉积或机制之前使用等离子体或化学溶液进行表面处理。一旦涂层被沉积，还存在处理，例如固化过程，以增加两种材料在界面处的扩散，并允许在涂层和物体之间更好地结合。
[0006]在涂层沉积期间的温度也影响涂层的性质及其粘附，因此，例如，与PVD方法相比，对于用于高能量激光器的光学器件的涂层或用于在汽车工业中强烈要求的机械部件的涂层的沉积优先选择高温CVD技术。
[0007]此外，粘附和复合材料在界面处的产生具有增加系统可靠性和老化的作用。
[0008]在基材方面，行业现在转向比传统钢更轻的材料，即具有高弹性极限(HLE)、极高弹性极限(THLE)的钢，以及金属和合金，如铝、镁或钛。同时，开发具有有机基体的复合材料以减轻当前设备的重量(汽车行业已经如此)。还借助于通过动态喷涂(冷喷射)在轻质基材上沉积金属涂层以促进沉积方法，同时获得接近高密度金属的特性。
[0009]阳极键合(anodic bonding)方法用于微技术的一般领域中，更具体地用于生物医学、航空航天和电子领域中。在这些领域，特别地在微电子及相关领域，阳极键合主要用于薄且平坦的膜和层，特别如金属薄片、玻璃薄片和硅薄片。由于该方法需要相对较高的温度，因此它通常用于接合具有相似热膨胀系数的材料，以限制与收缩差异相关的应力。
[0010]在已知技术中，阳极键合主要用于玻璃接合，特别是Pyrex
®
或borofloat
®
玻璃(硼硅酸盐玻璃)的接合。
[0011]由相同的限制应力的原则，在文件JP08166469A中在制表行业中已经描述了小尺寸和低质量的阳极键合或不受外部机械力的元件，以将玻璃板固定在金属或硅表盘上。专利JP05080163A还描述了通过阳极键合将安放的硅指针固定到表盘的玻璃板上。然而，已知的方法不允许接合承受高机械应力并且必须承受冲击的大型部件，特别是当要连接的部件由具有不同膨胀系数的异质材料制成时，例如不锈钢和用于制作手表玻璃的蓝宝石则是这
种情况。
[0012]WO2017006219描述了一种低温阳极键合方法，该方法涉及具有脉冲或交变分量的电场。
[0013]在已知技术中，还已知大量薄层(用于多种功能)沉积方法，例如切削工具上的抗磨损层、为表面提供有吸引力颜色的装饰层、抗反射层、导电层、亲水层、疏水层、疏油层、光电层、半导体层等。薄层可以通过多种方法沉积，包括物理气相沉积(PVD)方法、化学气相(CVD)方法、溶胶
‑
凝胶方法、电镀法、通过离心涂覆方法、静电纺丝方法、等离子体炬沉积等。
[0014]还已知若干方法旨在提高在基材和沉积的层之间的粘附力，例如通过插入称为“粘结”层的中间层，或通过制备和仔细清洁所述表面。尽管如此，不能总是避免基材的层的分层。

技术实现思路

[0015]本专利技术的一个目的是提供一种与已知薄层相比改善薄层在基材上的粘附的方法。有利地，该方法在远低于所用材料的转变温度或熔化温度的低温下进行。
[0016]根据本专利技术，这些目的特别是通过权利要求1的目的来实现。
附图说明
[0017]本专利技术的实施例在通过附图说明的描述中进行指示，其中：
‑
图1示意性地说明了一个允许实施本专利技术的方法的接合设备。
[0018]‑
图2说明了本专利技术方法的步骤。
[0019]本专利技术的实施方案的一个或多个实施例在下面将详细描述的实施方案中，将本专利技术的方法应用于将薄层23粘附在基材20上。层23可以例如是在切削工具上的TiN抗磨损层，或着色层或在牙科植入物上的生物陶瓷层，即具有与器官组织的组成相似的组成的陶瓷，或任何其他功能或装饰层。
[0020]层23可以通过任何化学或物理方法施加，例如通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PE
‑
CVD)、原子层生长(ALD)、等离子体炬、静电纺丝、喷涂、各种电镀方法、溶胶
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凝胶方法等。层23可以是绝缘的、半导电的或导电的、结晶的(对于聚合物为单晶、多晶或，对于聚合物为半晶的)或无定形的。
[0021]本专利技术可以应用于各种物体或部件的接合。参照图1将更好地理解该描述，图1以剖面图表示阳极键合设备。
[0022]部件20旨在容纳所述功能层或装饰层23。基材20可以用所有通常使用的材料进行制造。例如，我们可以提及：a)不锈钢，b)金，或基于金的合金，c)铂，d)钛，e)铝，f)陶瓷，
g)玻璃，h)聚合物，i)复合材料该名单并非详尽无遗的。
[0023]部件20可以通过任何已知方法生产，例如通过机械加工、冲压、3D打印或任何其他方法。用于接收所述层23的面是否完全平坦并不重要，因为该层是通过允许其与该紧密接触的基材的形状完全匹配的方法沉积的。
[0024]已经发现，本专利技术的方法不需要层23的均匀化学组成。相反，具有化学和/或氧化梯度的层在粘附、键的牢固性和接合速度方面提供了优异的结果。在涉及钛层的典型情况下，层23具有从1nm到10μm的厚度，并且其组成从较深区域的纯钛变化到在表面的TiO2氧化物，穿过所有中间化学计量。正如将在下面看到的，这种化学梯度会因暴露于反应性等离子体而加剧。
[0025]多种材料适合于层23的沉积。如上所述，钛层已经给出了极好的结果，但是本专利技术可以用其他材料复制，例如Zr、Hf、Fe、Si、Al等。化学梯度可以通过例如氧化、氮化、碳化获得，在这种情况下，层的组成可以是Ti
x
O
y
、Si
x
O
y
、Si
x
N
y
、Al
x
O
y
或Zn
x
O
y
类型。层23可以富含移动原子/离子，例如Li、Na、K、Ca、Be或卤素。可以将生物陶瓷层，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种改善层在基材上的粘附的方法，包括：在基材上沉积功能层或装饰层；在该层上方施用电极；加热到确定的粘附温度；在基材和电极之间施加电压；去除电极。2.根据前述权利要求的方法，其中在所述基材和所述层之间的界面具有化学梯度和/或氧化梯度。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电压包括脉冲或AC分量和DC分量。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘附温度小于300℃，优选小于200℃。5.根据前一项权利要求的方法，其中所述脉冲或AC分量具有大于50Hz，优选大于100Hz的频率。6.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：赛安希股份公司，
类型：发明
国别省市：