一种玻璃组件键合的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112897899A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110080250.0(22)申请日2021.01.21(71)申请人中国科学院电工研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条6号中科院电工所(72)发明人屈飞张贺韩立(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人刘丹丹(51)Int.Cl.C03C23/00(2006.01)C03B25/00(2006.01)C03C27/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种玻璃组件键合的方法(57)摘要本发明属于光学组件技术领域，特别涉及一种玻璃组件键合的方法。本发明先将玻璃元件进行氩气‑氧气等离子体处理，利用氩离子大的轰击作用，在玻璃表面打开Si‑O键、Al‑O键和B‑O键，同时氩气‑氧气混合气体中的氧可以进一步去除玻璃表面残留的污染物和改善玻璃表面亲水特性，玻璃表面形成悬挂键Si‑O键、Al‑O键和B‑O键，有利于后续在玻璃表面引入H+基团和OH‑基团，对活化的玻璃表面钝化，同时为自发键合提供条件；然后进行氩气‑水蒸气等离子体处理，氩气辅助水蒸气的分解，形成的H+基团和OH‑基团进入悬挂键断裂形成的活性位置，引入亲水基团同时将表面钝化，避免空气中的污染物吸附表面和提高玻璃表面键合强度。CN112897899ACN112897899A权利要求书1/1页1.一种玻璃组件键合的方法，其特征在于，包括以下步骤：将玻璃元件依次进行氩气‑氧气等离子体处理和氩气‑水蒸气等离子体处理，得到待键合玻璃元件；将待键合玻璃元件的待键合面进行贴合，得到贴合件；所述待键合面涂覆有去离子水；将所述贴合件进行退火。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃元件的面形≤1个光圈；所述玻璃元件的表面粗糙度≤1nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氩气‑氧气等离子体处理的条件包括：氩气和氧气的总流量为800sccm，氩气和氧气的流量比为(1～9)：3；功率为500～800W，时间为5～10min；真空度为1torr。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氩气‑水蒸气等离子体处理中氩气和水蒸气的产生方法为：将氩气通入密封水罐后导出，得到氩气和水蒸气的混合气；密封水罐中，所述氩气的进气端位于密封水罐中水的底部，氩气的出气端位于密封水罐中水液面以上5cm处；所述密封水罐置于水浴中，所述水浴的温度为5～20℃。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述氩气‑水蒸气等离子体处理的条件包括：氩气的流量为800sccm；功率为300～600W，时间为5～10min；真空度为1torr。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火的条件包括：保温温度为200～300℃，保温时间为10h；真空度为100Pa。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述退火前还包括：将所述贴合件进行预热；所述预热的温度为30～100℃。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述退火的保温温度由预热的温度升温得到，所述升温的速率为3℃/min。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氩气‑氧气等离子体处理前包括：将所述玻璃元件进行预处理；所述预处理包括：依次进行酸液浸泡、水洗和吹干。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酸液浸泡中的酸液包括浓硫酸和双氧水；所述浓硫酸的质量分数为98％，所述双氧水的质量分数为30％；所述浓硫酸和双氧水的体积比为7：3；所述酸液浸泡的时间为10min。2CN112897899A说明书1/6页一种玻璃组件键合的方法技术领域[0001]本发明属于光学组件技术领域，特别涉及一种玻璃组件键合的方法。背景技术[0002]在以玻璃材质为主的光学元件制造过程中，需要将多个玻璃光学元件键合起来，制成光学组件。目前，光学组件的制备主要有三种方法：(1)采用低熔点玻璃料，置于粘接界面，随后加热到玻璃料软化温度，通过软化的玻璃料将其粘接。但在该方法中，由于选用的玻璃料与待粘接元件材料不同，存在折射率不匹配问题；而且由于制备工艺需要高温，容易在组件中引入热应力，使组件光学精度下降；(2)采用化学方法，通过在玻璃表面引入‑OH基团以改善玻璃表面的亲水性，两个表面吸附的‑OH基团通过氧键连接，实现自发键和，然后通过热处理，除去界面水分子，形成Si‑O‑Si键，实现高强度键合，但该方法使用的化学溶液有较强的腐蚀性，所以不适合对透光性要求较高的光学组件的键合，同时玻璃成分复杂，化学溶液很难对多种组分同时作用，因此存在键合强度较低的问题；(3)采用等离子体技术改善玻璃表面亲水特性，随后在其表面引入‑OH基团，通过热处理以Si‑O‑Si键实现高强