[發明專利]激光處理的導電襯底及其預先處理方法

有效

• 申請號: 201180071433.0
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN103563198B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: N.贊特;E.古斯塔夫森;R.維圖伊斯;R.加斯帕里尼;F.格雷尤特
• 申請（專利權）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: H02G5/06
• 分類號: H02G5/06;B23K26/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 柯廣華,湯春龍

技術領域

本文描述的主題一般涉及預先處理導電襯底以便在其上接合非金屬材料的方法，并且更具體地說，涉及制造導體組件的方法以及制造導體組件的方法。

它同樣涉及制備用于在其上接合非金屬材料的導電襯底以及供固體絕緣部件使用的金屬插入物、絕緣體-導體組件和氣體絕緣的開關裝置站。

除此之外，它涉及經處理導電襯底的用于在其上接合非金屬材料的使用，并且具體地說，涉及其在電力系統中的使用，例如在電力傳送系統（諸如例如發電機電路斷路器或氣體絕緣的開關裝置站）中的使用。

背景技術

電氣部件的操作壽命可能受電氣系統操作期間出現的機械應變的影響。這種機械應變例如可能由電氣操作期間產生的熱應力引起。這些機械應變在電力系統（例如在配置成承載由高壓產生的電流的電力傳送系統）中可能特別高，所述電力傳送系統諸如例如是發電機電路斷路器或氣體絕緣的開關裝置站。

可能特別受機械應變影響的一個單元是導電襯底與機械接合到導電襯底的非金屬材料之間的界面。其一個示例是絕緣體-導體組件中的接合界面。因此，絕緣體-導體接合界面能夠抵抗高機械應變是符合需要的。這尤其適用于配置成承載高電流的組件。對機械應變的順應性應該特別高的電氣部件的一個示例是由金屬插入物所形成的組件與澆鑄環氧絕緣體的絕緣體-導體接合界面，其例如用于高壓應用中的可靠電力傳送。

鑒于此，導電襯底（諸如鋁襯底）可能在其上接合非金屬材料(例如環氧絕緣體)之前進行蝕刻或噴砂，以便改進接合界面中的粘附力。然而，此類方法一般帶來一些缺點。例如，對于一些具體應用，蝕刻或噴砂可能未在接合界面中提供適當粘附力。進一步說，常規的預先處理方法可能需要使用毒性物質，諸如用于蝕刻的液體酸，其可能對健康或環境有害。除此之外，這些方法中的一些方法可能涉及附加制造步驟，尤其是清潔步驟，由此增加了制造成本。

因此，希望有用于制備用于在其上接合非金屬材料的導電襯底的替換方法以及具有適當接合界面的、用于在其上接合非金屬材料的襯底。

發明內容

本文描述的實施例包含一種預先處理導電襯底以便在其上接合非金屬材料的方法。所述方法包含：(a)將襯底放置在激光源的激光范圍中；以及b)用來自激光源的激光照射襯底的表面。由此，在襯底表面上形成微結構。微結構具有如下項中的至少一項：a)至少0.2μm^-1的I/Ra比率，I是表面指數，Ra是平均粗糙度；或b)至少0.03μm^-1的I/Rz比率，I是表面指數，Rz是平均峰到谷距離。

根據本公開，表面指數對應于表面的真實面積(即考慮了由表面上形成的微結構所增加的附加面積)與表面的平坦面積(即沒有粗糙度的表面的虛面積)的比率。表面指數可使用具有預先確定的放大因子的白光干擾計進行測量，如在說明書中所進一步詳述的。

根據本公開的預先處理通常用于制備用于在其上接合非金屬材料的襯底表面。由此，便于導電襯底與非金屬材料之間的適當接合。

在又一實施例中，提供了導電襯底。該導電襯底包含配置用于在其上接合非金屬材料的襯底表面。而且，所述襯底表面包含通過用激光照射可獲得的激光引發的微結構。微結構具有如下項中的至少一項：a)至少0.2μm^-1的I/Ra比率，I是表面指數，Ra是平均粗糙度；或b)至少0.03μm^-1的I/Rz比率，I是表面指數，Rz是平均峰到谷距離。

根據本文實施例的導電襯底其特征在于所形成的微結構的形態。本公開的發明人已經發現，根據本文實施例的激光引發的微結構示出了具體表面性質，這是通過其它預先處理方法所不能實現的。例如，根據本文實施例的激光引發的微結構通常其特征在于圓化特征。具體地說，本文實施例可示出與通過其它預先處理方法（諸如噴砂(也稱為噴鋼砂、噴沙、噴珠或介質噴射)）產生的微結構相比陡邊的數量減少了。

而且，本公開的發明人已經驚訝地發現，根據本文實施例的包含具有激光引發的微結構的襯底表面的導電襯底通常不太容易遭受電老化效應。具體地說，如上所述，相比其它預先處理方法，看來本文的實施例產生了數量減少的陡邊。看起來，襯底表面中的此類陡邊可在襯底作為導體操作期間引發峰值電壓。這些峰值電壓可引起由導致電老化的電熱效應引起的對導體的損壞。電老化可負面地影響導電襯底或與之關聯的其它單元的操作壽命。因此，根據本文實施例制造的襯底便于電氣設備的可靠操作。鑒于此，本文的實施例還考慮在高壓設備中使用如上所述的導電襯底。