一种适用于镜片材料与金属材料的接合方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于镜片材料与金属材料的接合方法，将待接合材料的接合面进行预处理，使接合面的材料裸露；对裸露的接合面进行刻蚀，使其表面产生致密排列的微结构阵列图案；分别在待接合异质材料的微结构阵列图案上依次进行置换层生长、晶种层替换、中间层镀层得到复合镀层；对所得复合镀层进行热氧化处理，同时导入离子源，维持一段时间后降温；配制三项电极，利用反向电镀反应，在含有腐蚀源的电解液中对接合面进行电抛光处理；在真空环境下，将接合面接触后施加一定的电压和电流，达成接合的效果。本发明专利技术复合镀层通过干式阳极接合，通过两个工件的表层镀层在电压导入与操作环境的压力造成膜层表面离子的扩散，达成介面的接合效果。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于镜片材料与金属材料的接合方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种适用于镜片材料与金属材料的接合方法。
技术介绍
在医学相关领域的应用层面而言，以医疗器械领域最易切合大众生活的医疗行为与应用，现今在医疗器械的快速发展状态之下，尤其以侵入式的内窥镜等相关技术最常见于在各类型的外科手术或是相关的医疗行为中所涉及的环节，然而在医疗器械中的各式的内窥镜需要一种可适应于人体内的酸碱环境以及相关的生理环境所构成的严苛的外在生理环境因素的考量，故建立一种可构成高安全性的内窥镜的嵌合接合装配技术在内窥镜的装配领域为一重要的议题与深究的领域。在各类型的内窥镜结构产品尤其以医疗所用的类型需要涉及对应严苛的环境因素，系如生理环境、酸碱环境以及菌体环境等构成可能性对内窥镜结构以及相关接合面产生无法预期的破坏行为所导致的腐蚀状态或是潜在性的结构性破坏行为。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种适用于内窥镜结构半导体镜片与金属材料的接合方法，能够有效地克服各种不同材料特性以及构装形状等外在条件的限制，完整抵御腐蚀行为以及相关的结构性破坏行为所导致的构装不完全的缺陷。为达到上述目的，采用技术方案如下：一种适用于镜片材料与金属材料的接合方法，包括以下步骤：（1）表面处理将待接合材料的接合面进行预处理，使接合面的材料裸露；（2）微结构阵列制备对裸露的接合面进行刻蚀，使其表面产生致密排列的微结构阵列图案；（3）复合镀层制备分别在待接合异质材料的微结构阵列图案上依次进行置换层生长、晶种层替换、中间层镀层得到复合镀层；（4）离子布植对所得复合镀层进行热氧化处理，同时导入离子源，维持一段时间后降温；（5）平坦化处理配制三项电极，利用反向电镀反应，在含有腐蚀源的电解液中对接合面进行电抛光处理；（6）阳极接合在真空环境下，将接合面接触后施加一定的电压和电流，达成接合的效果。按上述方案，所述镜片材料为氧化硅为主体的镜片材料或者半导体镜片材料。按上述方案，步骤1所述表面处理过程包括腐蚀或清洗或腐蚀加清洗。按上述方案，步骤2所述微结构阵列制备采用湿式刻蚀压印阵列图案，具体工艺如下：准备带有微结构阵列的模具，利用适用于接合面材料的电解反应进行催化腐蚀，将所述模具的微结构阵列图案反向刻蚀复印于接合面。按上述方案，步骤2所述微结构阵列制备采用干式压印转印阵列图案，具体工艺如下：准备带有微结构阵列的模具，利用适用于接合面材料的干式电解压印，在接合面形成模具的微结构阵列图案。按上述方案，步骤3所述置换层生长，包括以下步骤：将接合面浸入催化电解金属络合物液中，使该金属络合物在微结构阵列表面形成催化离子层；所述络合物液为二氧化锡与甘氨酸、半胱氨酸、精氨酸或丝氨酸的络合物溶液。按上述方案，步骤3所述晶种层替换，包括以下步骤：将接合面浸入金、银、钯或铂的氯化物溶液中，受到上述催化离子层的催化进行置换，在微结构阵列表面的催化离子层吸附置换形成金属镀层。按上述方案，步骤3所述中间层镀层，包括以下步骤：通过三项电极，在微结构阵列表面的金属镀层上电镀制备镍、铜、锌、铬或钛得到中间层镀层。按上述方案，步骤4所述离子源为钠离子、铝离子、钾离子、磷或硼。按上述方案，步骤6中阳极接合的真空度为0-10-5torr；电压1-5V；电流为1-10A。相对于现有技术的有益效果如下：本专利技术适用于内窥镜结构半导体镜片与金属材料的接合方法可直接使用于异质异形结构的表面接合，其结构形状不受限于圆形、环形、方形或是相关特定形状；特别适用于内窥镜镜片和壳体的装配制作。本专利技术复合镀层通过干式阳极接合，具体是一种类似高温高压阳极接合反应的干式方法，真空的接合过程主要通过两个工件的表层镀层在电压导入与操作环境的压力造成膜层表面离子的扩散，达成介面的接合效果。利用上述的平坦化提供阳极接合必须的高平整度要求,电压、电流在两工件的接面中流动，提供有效地介面接合，后进行压降逐步调节接面的接合强度上升，达到接合的效果。具体实施方式以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。以内窥镜结构的不锈钢与蓝宝石镜片材料接合为例。（1）脱除原始膜层，即表面处理。本工艺主要在移除需要进行镀层处理的工件表层材料，如金属或是合金材料表面会有一层保护作用的薄膜,在进行任何的腐蚀,刻蚀或是镀层的处理都需要先进行移除该膜层的动作，以利后续的动作执行。以不锈钢合金为例，表面因铁镍和金与铬金属的组份会产生容易被氧化的铬化膜，在进行一定深度的清洗与腐蚀之前，会不断地生成氧化铬膜进行保护,需要通过腐蚀的作用,有效地移除薄膜,以利进行后续的工艺。（2）微型结构制备。本工艺动作主要是在上述移除原始膜层或是不需移除原始膜层后，对待接合工件的接合面进行表面微型结构的制备，该微型结构的制备可以采取湿式压印刻蚀或是干式的压印转印进行，使其表面产生致密排列的有序化阵列图案,以利后续可以将镀层处理的过程，按照图案的基础形状，将镀层披覆于图案表面。湿式刻蚀压印图案化：利用精密加工的微结构阵列，制定适用于待接合工件材料可以进行催化腐蚀的电解反应，可以将精密模具的图案直接反向刻蚀复印于待接合工件的接合面，即可形成欲形成的阵列微结构图案。具体操作如下：1.采用一超精密模具，其配置的金字塔结构为0.1-0.3um，间距为0.05-0.1um，其材质为不锈钢、硅基、钨钢等高刚性材质；2.制备专属刻蚀液，配置氢氟酸、双氧水、异丙醇、水，比例控制为1:5:0.5:10；3.形成一电化学刻蚀反应，配置刻蚀用电极(模具)、碳电极(加工工件)、参比电极；4.进行湿法微纳米压印，在工件与模具间持压，并且通以导通电流，形成电化学刻蚀反应；5.调整电压0.01-1.37-2.0V,0.05-0.1A，参考电化学工作站，观察电位输出到一下降趋势，其操作时间可为0-60秒；6.完成反应后进行清洗动作，以纯净水/IPA/纯净水依序进行超声波震荡清洗分别为1分钟、1分钟、5分钟，后进行干燥。干式压印转印：利用精密加工的微结构阵列，施加电解击溃待接合工件的接合面，形成一个可暂时溶解扩散的两相介面，利用干式电解压印，在接合面形成阵列微结构图案。或利用精密加工的微结构阵列，制定适用于待接合工件材料可以进行热塑行为的物理性接触表面软化进行固化的压印，可以将精密模具的图案直接反向刻蚀复印于待接合工件的接合面，即可形成欲形成的阵列微结构图案。具体操作如下：1.采用一超精密模具，其配置的金字塔结构为0.1-0.3um，间距为0.05-0.1um，其材质为不锈钢、硅基、钨钢等高刚性材质；2.进行模具清洁，配置异丙醇以超声波震荡清洗1分钟,后以超纯水进行超声波震荡清洗1分钟；3.进行模具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于镜片材料与金属材料的接合方法，其特征在于包括以下步骤：/n（1）表面处理/n将待接合材料的接合面进行预处理，使接合面的材料裸露；/n（2）微结构阵列制备/n对裸露的接合面进行刻蚀，使其表面产生致密排列的微结构阵列图案；/n（3）复合镀层制备/n分别在待接合异质材料的微结构阵列图案上依次进行置换层生长、晶种层替换、中间层镀层得到复合镀层；/n（4）离子布植/n对所得复合镀层进行热氧化处理，同时导入离子源，维持一段时间后降温；/n（5）平坦化处理/n配制三项电极，利用反向电镀反应，在含有腐蚀源的电解液中对接合面进行电抛光处理；/n（6）阳极接合/n在真空环境下，将接合面接触后施加一定的电压和电流，达成接合的效果。/n

【技术特征摘要】
20210311 CN 20211026469161.一种适用于镜片材料与金属材料的接合方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）表面处理
将待接合材料的接合面进行预处理，使接合面的材料裸露；
（2）微结构阵列制备
对裸露的接合面进行刻蚀，使其表面产生致密排列的微结构阵列图案；
（3）复合镀层制备
分别在待接合异质材料的微结构阵列图案上依次进行置换层生长、晶种层替换、中间层镀层得到复合镀层；
（4）离子布植
对所得复合镀层进行热氧化处理，同时导入离子源，维持一段时间后降温；
（5）平坦化处理
配制三项电极，利用反向电镀反应，在含有腐蚀源的电解液中对接合面进行电抛光处理；
（6）阳极接合
在真空环境下，将接合面接触后施加一定的电压和电流，达成接合的效果。


2.如权利要求1所述适用于镜片材料与金属材料的接合方法，其特征在于所述镜片材料为氧化硅为主体的镜片材料或者半导体镜片材料。


3.如权利要求1所述适用于镜片材料与金属材料的接合方法，其特征在于步骤1所述表面处理过程包括腐蚀或清洗或腐蚀加清洗。


4.如权利要求1所述适用于镜片材料与金属材料的接合方法，其特征在于步骤2所述微结构阵列制备采用湿式刻蚀压印阵列图案，具体工艺如下：
准备带有微结构阵列的模具，利用适用于接合面材料的电解反应进行催化腐蚀，将所述模具的微结构阵列图案反向刻蚀复印于接...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾良，毛军刚，
申请(专利权)人：卓外上海医疗电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31