[发明专利]使用纳米喷射微结构对电介质材料层的无粘合剂粘合

说明书

一种粘合两个电介质材料层的方法，包括：‑为所述层中的至少一层的表面提供(21)形成所述层的接触点的微米级尺寸粘合元件和/或纳米级尺寸粘合元件；‑根据预期用途将所述层带入(22)到相互位置中；‑通过入射电磁波照射(23)表面被设置有粘合元件的所述层，入射电磁波的传播方向基本上垂直于所述层，并且入射电磁波的波长是根据形成所述层的材料的吸收光谱来选择的；‑在所述粘合元件内或靠近所述粘合元件的要与另一层接触的尖端处生成会聚光束；‑通过由所述生成的光束形成的高强度焦斑来加热和熔化(24)所述粘合元件；‑将所述层保持在所述相互位置中，直到所述层粘合。

1.技术领域

本公开涉及一种用于将两个材料层粘合在一起的方法，该方法无粘合剂。对于需要将具有必须保持无污染物的一些表面区域的材料层焊接在一起的应用，是特别感兴趣的，尽管本公开不限于这种应用。

2.背景技术

本部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本发明的各个方面相关的技术的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本发明的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应就此而论来阅读，而不是作为对现有技术的承认。

无粘合剂密封方法对于需要将微流体芯片的各层焊接在一起的应用可能是感兴趣的，所述微流体芯片包括雕刻在其中一层中的微流体通道的网络，用于在毛细力的控制下输送流体。对于这种应用，提供两层的气密密封以防止流体泄漏，并且同时防止任何胶水进入并且阻塞微通道是至关重要的。

更一般地，许多实际应用需要相似或不相似材料(例如，塑料、玻璃、陶瓷、半导体、金属等)的层的气密密封。其中，显示器制造、OLED(即，有机发光二极管)封装、触摸屏和太阳能电池封装等，主要基于光学透明塑料和玻璃的使用。

使用(任何类型的)胶水的已建立的密封方法对于这些应用并不总是可接受的，因为胶水可能进入要密封在一起的层的表面上的精细微结构中和/或改变夹层结构的光学性质。微流体通道的微观尺寸(具有约20至100微米的典型尺寸)以及相邻通道之间的密集间距使得密封问题非常具有挑战性。

因此，已经研究了可选密封方法，其包括激光、红外和微波热密封，以及高密度等离子体密封。

然而，目前，仍然存在与多层微流体(MF)芯片的大规模生产相关联的技术挑战。

一种已建立的方法，其通常用于实验室条件下的微流体芯片制造，其基于将模制聚合物(例如，PDMS、聚二甲基硅氧烷)结构等离子体密封到玻璃衬底，如由G.D.Kipling等人在“芯片实验室制造的考虑方法(AConsidered Approach to Lab-on-a-ChipFabrication)”，第4章，Castillo-Leon，W.E.Svendsen(eds)，芯片实验室设备和微全分析系统：实际指南，Springer 2015中所述。

这种方法产生结构的非常强的气密密封，但是由于有机聚合物的复杂性和差的耐久性而不适于大量生产。实际上，等离子体密封工艺是基于对模制聚合物的表面的离子轰击的，这引起微通道的表面和侧壁上的材料的结构和化学变化。这些变化可以延伸到本体材料中，并且不可逆地改变其性质。此外，氧化表面应当在等离子体处理之后立即接触以获得最强的粘合(因为时间受到表面层上断裂化学键的重新结合时间的限制)，这似乎难以大规模生产。

这解释了对使用更实用的材料(例如，塑料)来开发MF芯片制造的新方法的兴趣。

当需要沿着材料内部的粘合线控制加热非常薄的层(大约几微米厚)时，其他已知的热密封方法，无论是基于使用可见光或红外激光或微波，都可能与某些困难相关联。值得注意的是，由于现有技术的方法的厚度小且材料的特性特殊，因此它们不能被直接应用于制造微流体芯片。实际上，这些方法中的每一种仅适用于某种类型的材料，并且可能不适于密封广泛用于上述应用中的非导电性光学透明电介质材料，例如塑料。

在这种情况下，开发一种将适合已经用于另一应用(例如，DVD制造)的现有制造工艺的方法可能是特别感兴趣的。