一种用于微小器件粘接的纳米胶连方法与流程

1.本发明涉及激光聚变技术领域，具体而言，涉及一种用于微小器件粘接的纳米胶连方法。


背景技术：

2.在激光诱导压缩科学和惯性聚变研究中，利用激光冲击粘在多层不同材料上的微结构靶。为了在高应变率和激光冲击产生的压力下对实验进行建模和解释，靶层之间的这些粘合间隙应该是亚微米级的，并且其粘合应具有足够的强度(粘合断裂能/面积≈1nm-1
)。然而，在这些微小部件上实现亚微米液体胶层有一个根本的困难。尽管有10-100mpa的粘结压力，但液体胶的粘结间隙通常至少为3微米甚至10微米以上，而且由于粘结过程中挤压流动中的非牛顿特性，胶层厚度通常会更大。激光压缩实验显示了可测量的非理想效应，如存在来自这些不可忽略的胶层的冲击反射，会使实验解释变得复杂。
3.单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)具有环氧基功能，其icvd薄膜常被用于粘结微流体通道或晶圆片一起，因此，这种薄膜应用在其他粘合中是可行的。但是传统的胶层薄膜活化、固化方法，其粘接后，样品之间的胶层厚度不可控，通常在10微米左右，最薄也只能做到几微米。并且，样品间的结合力不强，在粘接后对样品进行其他工序的操作时，常常会导致已粘接的样品分离。
4.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是，现有的pgma薄膜活化、固化方法胶层厚度不可控、样品间的结合力不强，目的在于提供一种新的用于微小器件粘接的纳米胶连方法，通过活化、固化方法的改进，通过控制pgma薄膜涂层的厚度来能够有效控制胶层的厚度，样品间结合力非常强，粘接的样品很难分离、脱落。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种用于微小器件粘接的纳米胶连方法，包括如下步骤：1)胶层薄膜制备：利用引发式化学气相沉积法(icvd)在待粘接样品基底表面沉积形成甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物(pgma)薄膜；2)胶层薄膜活化：将两个镀制完pgma薄膜的待粘接样品粘接并装配在夹持工具上，向样品施加适当的压力，置于活化液eda液体中浸泡10～20小时，待活化液对pgma薄膜完成充分活化后，对样品进行超声清洗；3)活化胶层薄膜固化：将经过活化、清洗后的粘接样品装配好并施加适当的压力，风干，静置70～75小时，pgma薄膜完成固化交联反应，实现样品的粘接。
8.目前pgma薄膜的活化，均采用气相活化方法，即将镀制完pgma薄膜的待粘接样品暴露在活化液乙二胺(eda)的蒸汽中60s左右，完成活化，然后于约70℃的恒定温度下，并施加适当的压力，针对长宽为5mm
×
5mm的样品，通常施加10n左右的压力，静置约60分钟，完成pgma薄膜固化交联反应，实现样品的粘接。
9.而本发明采用液相活化方法，即将镀制完pgma薄膜的待粘接样品放置在eda液体中浸泡10-20小时，然后清洗，同时保证清洗过程粘接样品一直处于10n压力下进行，然后保持10n左右的压力，采用风扇进行风干，静置72小时，实现样品的粘接。
10.通过本发明的方法，能够有效控制粘接胶层的厚度，最薄能够实现胶层厚度在500nm以下样品的粘接，同时样品间结合力非常强，粘接的样品很难分离、脱落。
11.步骤1)的具体方法为：以甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)作为单体，以二叔丁基过氧化物(dtbp)作为引发剂，在热丝加热条件下，引发剂充分裂解诱导gma单体聚合，在冷却的待粘接样品基底表面沉积形成pgma薄膜。
12.步骤2)中超声清洗条件为：100khz，300w，清洗时长20秒，共清洗三次。
13.热丝加热温度为190-210℃。
14.待粘接样品基底表面温度为38-42℃。
15.所述夹持工具包括夹持底板，夹持底板上垂直设置有支撑杆，支撑杆上套设有夹持压块，夹持压块能够沿着支撑杆向着夹持底板的方向来回运动，支撑杆为螺纹杆，夹持压块与夹持底板之间通过螺母与螺纹杆紧固。
16.本发明使用夹持工具夹持样品，施加压力，活化后能够整体取出样品，并对其进行清洗，能够方便去除镀膜和活化过程引入的污染物，同时夹持工具依靠物体重力即夹持压块自身重力施压，能够保证压力的均匀性，从而提高胶层厚度的均匀性。
17.步骤3)中采用风扇进行风干。
18.gma和dtbp的流量比为gma:33％，dtbp：66％。
19.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20.1、本发明实施例提供的一种用于微小器件粘接的纳米胶连方法，能够有效控制粘接胶层的厚度，最薄能够实现胶层厚度在500nm以下样品的粘接，同时样品间结合力非常强，粘接的样品很难分离、脱落；
21.2、本发明实施例提供的一种用于微小器件粘接的纳米胶连方法，使用夹持工具夹持样品，施加压力，活化后能够整体取出样品，并对其进行清洗，能够方便去除镀膜和活化过程引入的污染物，同时夹持工具依靠物体重力即夹持压块自身重力施压，能够保证压力的均匀性，从而提高胶层厚度的均匀性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明实施例提供的胶层断面sem图。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
25.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
26.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
27.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
28.实施例1
29.如图1所示，本发明实施例提供的一种用于微小器件粘接的纳米胶连方法，，包括如下步骤：1)胶层薄膜制备：以甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)作为单体，以二叔丁基过氧化物(dtbp)作为引发剂，在热丝加热(200℃)条件下，引发剂充分裂解诱导gma单体聚合，并在冷却的待粘接样品基底表面(40℃)沉积形成甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物(pgma)薄膜；2)胶层薄膜活化：将镀制完pgma薄膜的待粘接样品装配好后，施加适当的压力，针对长宽为5mm
×
5mm的样品，通常施加10n的压力，置于活化液eda液体中浸泡20小时，待活化液对pgma薄膜完成充分活化后，对样品周围残余的活化液进行超声清洗；清洗条件为：100khz，300w，清洗时长20秒，一共清洗三次(此过程中，待粘接样品一直处于10n压力下进行)；3)活化胶层薄膜固化：将经过活化、清洗后的粘接样品装配好并施加适当的压力，风干，静置72小时，pgma薄膜完成固化交联反应，实现样品的粘接。
30.目前pgma薄膜的活化，均采用气相活化方法，即将镀制完pgma薄膜的待粘接样品暴露在活化液乙二胺(eda)的蒸汽中60s左右，完成活化，然后于约70℃的恒定温度下，并施加适当的压力，针对长宽为5mm
×
5mm的样品，通常施加10n左右的压力，静置约60分钟，完成pgma薄膜固化交联反应，实现样品的粘接。
31.本发明采用液相活化方法，即将镀制完pgma薄膜的待粘接样品放置在eda液体中浸泡10-20小时，然后清洗，同时保证清洗过程粘接样品一直处于10n压力下进行，然后保持10n左右的压力，采用风扇进行风干，静置72小时，实现样品的粘接。
32.通过本发明的方法，能够有效控制粘接胶层的厚度，最薄能够实现胶层厚度在500nm以下样品的粘接，同时样品间结合力非常强，粘接的样品很难分离、脱落。
33.优选的，gma和dtbp的流量比为gma:33％，dtbp：66％。
34.如图1为本实施例制备的粘接样品的胶层断面sem图，从图中可以看出胶层的厚度较为均匀，且都在500nm以下。
35.实施例2
36.本发明实施例提供的一种用于微小器件粘接的纳米胶连方法的制备方法，所述夹
持工具包括夹持底板，夹持底板上垂直设置有支撑杆，支撑杆上套设有夹持压块，夹持压块能够沿着支撑杆向着夹持底板的方向来回运动，支撑杆为螺纹杆，夹持压块与夹持底板之间通过螺母与螺纹杆紧固。
37.本发明使用夹持工具夹持样品，施加压力，活化后能够整体取出样品，并对其进行清洗，能够方便去除镀膜和活化过程引入的污染物，同时夹持工具依靠物体重力即夹持压块自身重力施压，能够保证压力的均匀性，从而提高胶层厚度的均匀性。
38.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。