[發明專利]使用納米噴射微結構對電介質材料層的無粘合劑粘合

有效

• 申請號: 201880056665.0
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN111051237B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 阿爾喬姆·博里斯金;雷·基汀;賈斯汀·坎寧翰
• 申請（專利權）人: 湯姆遜許可公司
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 林強

一種粘合兩個電介質材料層的方法，包括：?為所述層中的至少一層的表面提供(21)形成所述層的接觸點的微米級尺寸粘合元件和/或納米級尺寸粘合元件；?根據預期用途將所述層帶入(22)到相互位置中；?通過入射電磁波照射(23)表面被設置有粘合元件的所述層，入射電磁波的傳播方向基本上垂直于所述層，并且入射電磁波的波長是根據形成所述層的材料的吸收光譜來選擇的；?在所述粘合元件內或靠近所述粘合元件的要與另一層接觸的尖端處生成會聚光束；?通過由所述生成的光束形成的高強度焦斑來加熱和熔化(24)所述粘合元件；?將所述層保持在所述相互位置中，直到所述層粘合。

1.技術領域

本公開涉及一種用于將兩個材料層粘合在一起的方法，該方法無粘合劑。對于需要將具有必須保持無污染物的一些表面區域的材料層焊接在一起的應用，是特別感興趣的，盡管本公開不限于這種應用。

2.背景技術

本部分旨在向讀者介紹可能與下面描述和/或要求保護的本發明的各個方面相關的技術的各個方面。相信該討論有助于向讀者提供背景信息，以便于更好地理解本發明的各個方面。因此，應當理解，這些陳述應就此而論來閱讀，而不是作為對現有技術的承認。

無粘合劑密封方法對于需要將微流體芯片的各層焊接在一起的應用可能是感興趣的，所述微流體芯片包括雕刻在其中一層中的微流體通道的網絡，用于在毛細力的控制下輸送流體。對于這種應用，提供兩層的氣密密封以防止流體泄漏，并且同時防止任何膠水進入并且阻塞微通道是至關重要的。

更一般地，許多實際應用需要相似或不相似材料(例如，塑料、玻璃、陶瓷、半導體、金屬等)的層的氣密密封。其中，顯示器制造、OLED(即，有機發光二極管)封裝、觸摸屏和太陽能電池封裝等，主要基于光學透明塑料和玻璃的使用。

使用(任何類型的)膠水的已建立的密封方法對于這些應用并不總是可接受的，因為膠水可能進入要密封在一起的層的表面上的精細微結構中和/或改變夾層結構的光學性質。微流體通道的微觀尺寸(具有約20至100微米的典型尺寸)以及相鄰通道之間的密集間距使得密封問題非常具有挑戰性。

因此，已經研究了可選密封方法，其包括激光、紅外和微波熱密封，以及高密度等離子體密封。

然而，目前，仍然存在與多層微流體(MF)芯片的大規模生產相關聯的技術挑戰。

一種已建立的方法，其通常用于實驗室條件下的微流體芯片制造，其基于將模制聚合物(例如，PDMS、聚二甲基硅氧烷)結構等離子體密封到玻璃襯底，如由G.D.Kipling等人在“芯片實驗室制造的考慮方法(AConsidered?Approach?to?Lab-on-a-ChipFabrication)”，第4章，Castillo-Leon，W.E.Svendsen(eds)，芯片實驗室設備和微全分析系統：實際指南，Springer?2015中所述。

這種方法產生結構的非常強的氣密密封，但是由于有機聚合物的復雜性和差的耐久性而不適于大量生產。實際上，等離子體密封工藝是基于對模制聚合物的表面的離子轟擊的，這引起微通道的表面和側壁上的材料的結構和化學變化。這些變化可以延伸到本體材料中，并且不可逆地改變其性質。此外，氧化表面應當在等離子體處理之后立即接觸以獲得最強的粘合(因為時間受到表面層上斷裂化學鍵的重新結合時間的限制)，這似乎難以大規模生產。

這解釋了對使用更實用的材料(例如，塑料)來開發MF芯片制造的新方法的興趣。

當需要沿著材料內部的粘合線控制加熱非常薄的層(大約幾微米厚)時，其他已知的熱密封方法，無論是基于使用可見光或紅外激光或微波，都可能與某些困難相關聯。值得注意的是，由于現有技術的方法的厚度小且材料的特性特殊，因此它們不能被直接應用于制造微流體芯片。實際上，這些方法中的每一種僅適用于某種類型的材料，并且可能不適于密封廣泛用于上述應用中的非導電性光學透明電介質材料，例如塑料。

在這種情況下，開發一種將適合已經用于另一應用(例如，DVD制造)的現有制造工藝的方法可能是特別感興趣的。