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TWI300769B - Direct bonding of articles containing silicon - Google Patents

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TWI300769B
TWI300769B TW091132208A TW91132208A TWI300769B TW I300769 B TWI300769 B TW I300769B TW 091132208 A TW091132208 A TW 091132208A TW 91132208 A TW91132208 A TW 91132208A TW I300769 B TWI300769 B TW I300769B
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TW091132208A
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English (en)
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TW200302862A (en
Inventor
Sabia Robert
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of TW200302862A publication Critical patent/TW200302862A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI300769B publication Critical patent/TWI300769B/zh

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Classifications

    • H10P70/15
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06Joining glass to glass by processes other than fusing
    • H10P90/1922
    • H10W10/181

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)

Description

1300769 九、發明說明: 【相關申請】 本發明依據2001年10月26日申請之美國第1〇/〇35,564 號專利以及臟年9月25日申請之美國第·55, 926號專 利主張優先權。 【發明所屬之技術領域】 本發明關於直接細t铜使關於直翻纟附廣泛種類 物體之方法以及由該方法產生之聚置及物體。〃 、 【先前技彳标】 已存在許多方法將玻璃表面黏附在一起。這些方法包 含例如,脫乾,融合黏附,黏附劑黏附以及真空黏附。並不 使用聚合物黏附劑輔助之黏附為許多工業界例如微電子及 __熱處理為錄的以及在中度 熱環境(例如0-200。。)循環中將導致失敗。另外一方面二 個玻璃或金屬表面間之直接黏附的形成能夠形成非滲透性 揸封,其具有與被黏附大快材料表面相同的物理特性。與 聚合性黏附劑比較時,不同的材料黏附所產生黏附只對材 料間熱膨麟鮮桃配驗触,娜合性_劑熱膨 脹係數與大塊基質之熱膨脹係數不同。 光學脫乾係指黏附玻璃表面之處理過程,其中吸收表 面組織藉轉其部份加熱^溫度蚁低於玻璃軟化 點由表面上活性黏附去除。被吸收水份及有機物將汽化以 及導致表面位置變為"活性"。在該溫度下或在乾淨,低濕 度環境中冷卻後,表面能触置為接觸,在該接觸點處共鍵 第5頁 1300769 瞬時地形成於母一表面上”活性”鍵結之間。此類似真空黏 附,除了表面藉由溫度而非藉由強烈真空而活性化。該處 理過程之缺點在於高溫對聚合物之影響,該聚合物會與被 黏附之玻璃物體結合,該玻璃物體例如為光纖塗膜以及光 纖陣列系統,該系統使用聚合性黏附劑將光纖陣列黏附在 一起。 真空黏附包含使兩個乾淨的表面在高度真空下接觸, 因而形成黏附。只要表面為平坦的以及乾淨的,高度真空 由表面去除所吸收之水份以及碳氫化合物,同時防止該種 鲁 類之吸收。表面能夠在真空中分開,處理以及清理於放置 於真空中之前,或在真空中藉由離子研磨或其他等離子技 術加以清理。該處理過程之缺點在於高度真空對聚合物之 影響,該聚合物會與將被黏附之玻璃物體結合,例如光纖塗 膜以及使用聚合性黏附劑以黏附光纖陣列在一起之光纖陣 列系統。高度真空壓力對這些聚合物具有負面影響。 在微電子領域範圍内,真空黏附發展出作為一些材料 之始、封,該材料例如為單晶石夕,熱氧化物Si〇2成長於石夕上, 參 以及各種金屬,其已說明於美國第6153495號專利中。多種 材料間之熱膨脹係數不相匹配性並不是問題,因為處理過 程能夠應用於室溫下。 融合黏附係指清理兩個表面(玻璃或金屬)之處理過程 ,將表面接觸,以及力υ熱至接近被黏附材料之軟化點(至兩 種不同材料之較低軟化點溫度),因而形成銲接界面。融合 黏附處理過程之一項範例為光纖之融合拼接。融合拼接之 第 6 頁 1300769 仏點包含商業化系統存在光纖拼接以及處理過程應帛於大 里,何形狀為相當容易。融合黏附一項缺點為處理過程 通常導致被連接兩個表面之變形,其由於材料軟化所致,以 及無法使職處理於娜_何職,其巾使用黏接 劑或其他低溫材料,以及在使用融合連接於傳送訊號物體 例如為光纖時,傳送通過界面之訊號損耗。除此,對於大表 面連接,p艮制連接界面玻璃軟化為十分困難。因而,整個密 封a失去尺寸誤差。除此,對融合黏附許多玻璃材料所需 要之高溫細職_祕柳,齡統包含朗低溫材 _ 料例如為細敝及聚合物魏⑽σ域塗膜)。 為按裝光纖於套圈中以及彼此連接光子組 件例如為齡H,偏極H等以及成為包裝之—般細過程 。使用該黏附劑-些優點在於其立即能夠使用,紫外線固 化,以及能夠使組件解於塗覆黏附劑之間以及固化為永 久性位置。黏附劑連接之缺點包含熱膨脹係數不相匹配, 特別疋低熱膨脹係數材料例如為高純度炼融石夕石作為被黏 接部份暴露於熱循環之應用情況。其他問題為_附劑使 Φ 用於光學系統之光學路徑巾時通過黏附劑之傳送損耗。雖 然有可能糊折射率絲學崎折神祕配之黏附劑, 其非常難以糊與鱗崎娜脹錬及折神相匹配之 f附劑。除此,存在關於含有黏附劑包裝長期可靠性之問 題更進-步,利用黏附劑連接需要要求拋光角度(通常為 8度)以及結合組件以防止向後反射。 另外一種黏附處理過程包含化學性黏附。在兩個玻璃 第 7 頁 1300769 或金屬表面化學性連結之形成能夠產生不滲透之密封,其 與被黏附大型材料具有相同的固有物理特性。在文獻中, 已對蘇打-石灰-矽酸鹽玻璃以及晶質石英報導低溫黏附技 術(參閱例如 A. SayahD.,T. Cueni,’’Development of novel low temperature bonding technologies for microchip chemical analysis applications丨丨 Sensors and Actuators, 84 (2000) pp· 103-108 及P· Rangsten, 0· Vallin,K· Hermansson,Y· Backlund,丨,Quzrtz-to-
Quartz Direct bonging1', J. Electrochemical Society φ ,V· 146,Ν· 3,ρρ· 1104-1105,1999)°Sayah 以及
Rangsten參考文獻揭示出使用酸與黏附表面接觸。另一文 獻 H· Nakanishi, T· Nishimoto,M· Kani,T. Saitoh, R. Nakamura, T. Yoshida, Shoji ^Condition Optimization, Reliability Evaluation of Si〇2-Sia HF Bonging and its Application for UV Detection Micro Flow Cellf,, Sensors and Actuators, V. 83, pp. 136-141,2000揭示出熔融Si〇2首先利用HFg嫌觸黏附表面之 馨 低溫黏附。當這些黏附處理過程使用於特定應用中,藉由 與酸性溶液接觸所產生黏附強度為有限的以及能夠得到改 善0 人們需要提供並不具有融合黏附,黏附劑黏附,以及脫 乾之缺點,以及提供比低pH化學黏附之更可靠性密封完整 性。除此,提供耐久性之黏附處理過程為有用的,只要高黏 附強度以及能夠使用於廣泛種類含有石夕之材料以及表面。 第 8 頁 1300769 【發明内容】 本發明係關於黏附含石夕物體例如含石夕石玻璃物體之相 對表面的方法。本發明更進一步發現使用於黏附廣泛種類 含石夕材料例如單晶矽以及晶質石英。依據本發明一項實施 例,本發明提供一種含石夕物體相對表面之方法。該方法包 +提供反應終端基於物體相對表面上以及將相對表面接觸 。依據本發明另外一項實施例,相對表面溫度能夠在接觸 步驟過程中保持低於30(TC,優先地低於20(rc將導致較高 黏附強度以及密封完整性。 依據本發明另外-項實施例,提供功能基步驟包含將 被黏附物體之相對表面與高pH溶液接觸。在此所使用之高 pH係指pH約為8至13。適當高PH溶液包含氫氧化物鹼性溶 液例如為氫氧化鉀,氫氧化鈉以及氫氧化銨。在本發明另 夕卜個實施财,財法更進—步包含糊清_清理表 面以及將相對表面與酸接觸。在另外一個實施例中,相對 表面能夠在與表面接觸前加以研磨以及拋光。依據該實施 例’需要提供黏附表面加以平坦度小於】微米以及粗键度小 於2. Onm廳,優先地小於J· 廳。 在本發明優先實施例中,pH溶液之pH為大於8,但是小 於14在本發明優先貫施例中,在相對表面與酸接觸後,進 仃表面與㊉pH溶液接觸步驟。該步驟適當酸能夠包含助 酸,硝酸以及硫酸。依據本發明另外一項實施例,相對表面 利用水清洗以及放置為接麵不需要對相對表喊燥。在 優先實施例中在接觸相對表面步驟過程愧加至少…平 第9 頁 1300769 方英时,優先地至少2石旁/平方英对屢力於相對表面。在另 外一個實施例中,需要乾燥表面以去除所吸收水分子以及 氫氧基以及施加些微地真空約為10-3毫巴以輔助避免表面 間之空氣間隙。 本發明方法適合黏附廣泛含有矽石之玻璃以及氧化物 為主之表面。例如,能夠使用該方法以黏附波導,光學波導 預製件,微透鏡陣列,光纖陣列,光子組件,透鏡,套圈,光纖 波導,以及這些物體組合。例如本發明能夠使用來黏附兩 條或多條光纖波導預製件在一起以提供作為擴大光纖預製 件以及連續性地抽拉光纖之處理過程。本發明亦能夠使用 來黏附至少兩個玻璃管件在一起,其能夠抽拉為雙光纖套 圈。黏附方法能夠使用來黏附玻璃或具有套圈之含有石夕石 光纖。本發明亦能夠使用於製造光纖以及透鏡陣列。 本發明提供簡單,低溫,以及便宜提供高黏附強度之黏 接方法。黏附能夠在低於3〇〇°c溫度甚至於在低於1〇忙一 些情況下產生。所產生密封為.完全,不滲透以及並不包含 空氣間隙。本發明其他優點將揭示於下列詳細說明中。人 們了解先前之一般說明以及下列詳細說明為範例性以及提 供作為申請專利範圍之更進一步說明。 【實施方式】 本發明係關於黏附含石夕物體之方法。依據本發明實施 例’功爿b基長供於被黏附物體相對表面上。在黏附相對表 面别,並不需要黏附劑,高溫處理或腐钱性HF酸或過氧氣化 物。在本發明一項實施例中,使用高pH值驗性溶液例如為 第10 頁 1300769 氫氧化鉀,氳氧化鈉以及氫氧化銨以提供官能絲物體黏 附表面上。在優先實施例中,表面首先利用清潔劑加以清 理,接著利用酸性溶液例如石肖酸溶液清洗以分別地去除特 定污染物以及溶解重金屬。 令人驚奇地,人們發現單獨地清理以及低pH處理並不 會產生重現性地產生完全黏附。在數個試驗中,只有一部 份物體界面為成功地黏附。不過,重現性以及完全黏附能 夠藉由將黏附表面與高pH溶液接觸而提供。依據本發明一 項實施例,表面與高pH溶液接觸,清洗,緊壓接觸以及逐漸 籲 地加熱至所需要溫度。實際溫度決定於一些因素,但是並 不受限於黏附材料,材料間熱膨脹係數不相匹配以及存在 聚合物。溫度處理必需相當高以及歷時一段時間以驅除所 吸收水分子以及在黏附界面處氫氧基以使化學黏附形成。 此能夠藉由在低於玻璃軟化點之任何溫度達成,同時避免 幾何誤差之損耗。例如,對於高純度溶融石夕石,該溫度能夠 高達1000°C,而對於Pyrex可高達650°C,對於Polarcor(可 由本公司供應偏極玻璃)可高達500°c。對於包含例如聚合 _ 性黏附劑材料以及黏附區域外塗膜之系統應用情況(例如 按裝光纖於光纖陣列中),所需要溫度低於促使聚合物衰變 或碎裂(通常150-200°C,通常最大約為250°C,但是優先地 小於150°C。在一些情況下,使用低溫玻璃料以密封及/或 黏附組件避免直接黏附表面,直接黏附所使用溫度需要為 車父低,以及決定於玻璃料熔融溫度。 對於包含利用顯著不同熱膨脹係數值密封材料之應用 第11 頁 1300769 ,抬封必需在較低溫度下進行(通常低於1〇〇c>c),使得密封 令件田々部至室溫時並不會呈現出高的應力。為了提昇黏 接,高度優先地玻璃表面為平坦的,如同由進行初始清理以 及擠壓乾麟縣細狀ϋ。所產奸雜她據已知的 技術可達成以及加以解析以決定相匹配之平坦性。同時, =使用絲相奸賴崎料触面之平坦性。同 ㈣夠使肖在貞倾賴鱗接表關之干涉條紋以觀測 以及量測順應平坦性。
優先地’本發明黏附處理過程包含機械處理每一表面 土適當之平坦性。特別優先平坦程度為小於1微米以及· Ik度大小小於2. 〇咖鹏,優先地小於L 5⑽職。通常名 摘表關需要小於丨微米之—雜,麵假如較高壓力2 加於黏喊φ上較小_雌為可接麵。麵光後每一 表面優先地利用適當清理溶液例如為清潔劑加以清理浸 潰於低PH酸性溶液中,以及浸潰於高PH鹼性溶液以產生j 面基包含/
=S卜0H’以及較為活性之基包含备㈣& κ戰及 -0-SK0H)3。在優先實施例中备_2, |㈣3,以 成敲部份之終端表面基。雜定優先實施 表面加输合喊猶要概。不触—些實施例 表面以去除所吸收水分子以及氫氧基 m寺別是當使用低真空(例如ι〇—3毫巴)以輔助密 =附表面而不具有錢_。t表面加熱到、於 例如職及·。c之間時加低至” 第12 頁 1300769 psi ),使得被吸收水份蒸發以及類似矽酸之表面基凝結以 形成共鍵黏附之界面。 、依據本發明一項先前所說明之實施例,人們需要提供 為平坦之黏附表面。在標稱負載下,相當薄部份(1_2刪)將 彈性變形以增加非平坦表面之接觸,不過該密封導致低的 破壞強度,其由於機器測試過程中薄的部份彎曲所致。在 標稱負載下黏附薄的部份之騎在於薄的部份在黏附以及 接著移除施加負載後可在界面範圍内施加應力。因而對於 薄的部份,有需要將平坦性最大化及提供具有均勻厚度之 零件使接觸面積最大化而並不需要施加負載。優先地在被 黏附表面上將表面修飾至微米之平坦性或更佳情況。 細清潔及終端騎氧基含歡絲鶴pH溶液中( 例如pH大於8,或PH大於9)促使表面緩慢地溶解,形成矽類 似酸種類例如為Si0(0H2)2-,SiO(OH)3-等於溶液中。同、 樣地,在反應表面上活性位置終端為類似之却卜卜,
Si-(0-)2, -Si-(〇-)3,以及一〇—Si—⑼3。藉由降低系統诹 例如在pH中性DI-水中清洗),表面終端基轉變為三&―㈤ · =Si-_2,-Si-_3,以及-〇一Si-_3終端基(即類似矽, 酸表面基,參騎線表示之圖丨)。優先地,大部份終端包含 =Si-(0HX 一Si—(〇H)3,以及—〇—Si(〇H3)。 3 在表面具有Si-0-H終端基之表面產生後,水分子瞬間 &水溶液吸·類似碎酸終端基上。當兩個該表面接觸‘ ’這些吸收水分子以及氫氧基形成類似鍵結於兩個表面上' 因而作為橋接具有氫鍵表面如圖2a所示。利用中声加熱 第13 頁 1300769 及收水分子被驅除氬氧基以及氩鍵存在於類似石夕酸終端基 於每-表面上(參酬2b)。更進-步,較高溫度加熱這些 類似矽酸表面終端基凝縮以形成共價鍵結於兩個表面之間 (例如sSi-〇-Si=),水份為副產物(圖2C)。 對於較兩百分比石夕石之含石夕表面,並不需要較高溫度 加熱以形成高強度黏附。對於含有較高含量矽石之石夕石系 統,加熱低於30(TC為部份密封處理過程,其通常足以形成 高強度黏附。另外一方面,玻璃組成份中具有較低數量矽 石之試樣需要加熱至較高溫度以形成令人滿意之黏附。例 如,Pyrex玻璃(含有大約81%矽石)以及Polarc〇r(含有大約 56%矽石),其為硼矽酸玻璃需要額外的加熱以提供充份的 黏附強度以作為需要高黏附強度之應用。對於不同的黏附 表面以及玻璃表面之加熱程度部份決定於將黏附表面之種 類(例如光纖或平坦表面)及特定應用所需要之黏附強度。 如上述所說明,在包含聚合性材料例如光纖波導之系統中, 並不需要將表面加熱至聚合性材料受損之溫度。 與只使用低pH處理以及依靠只由ESi—0H所構成之氫 氧基終端表面基的黏附系統比較,基於婁文項理由人們相信 本啦明在含石夕物體之間提供較強固的黏附劑。當並不期望 文到理論限制,人們相信類似較大石夕酸終端基能夠使黏附 (氣及共價鍵兩者)發生於表面基之間,該基更進一步延伸 至離開表面。較大表面終端基例如=Si—(〇h)2, —Si—(〇h)3, 以及-0-Si-(〇H)3更進一步由表面延伸而大於以 及這些較大基更容易受到位阻移動,其促使包含這些較大 1300769 土的表面之間較佳黏附。除此,每一表面能夠為相當粗链 終端基由表面延騎致。雜騎—些玻_成劑(例如 Si〇2’B2O3)以及中間體(例如Αΐ2〇3),限定於被黏附整體表 Φ之終^基能夠形成,具有顯著較高驗金屬以及驗土金屬 濃度之玻璃組成份的密封應用預期非常困難。對於這些形 式之玻璃組成份,較高pH冑理以形成表面終端基預期將改 善表面間之黏附性能。 類似石夕酸終端基亦較為活性而超過只有三Si-〇H基。 · 除此,去除所吸收水分子及氫氧基之處理過程以促進 eSi-0H 與較為活性=Si—(〇h)2, —Si一_3,及—〇—&一(叫 表面基間之氫鍵結以及與氫氧終端表面位址作比較,該基 之縮合能夠在較為低溫下(即低於丨〇(rc )或在相當溫度下 在較短時間下發生。與需要較高壓力之低邱黏附處理過 程比較,人們相信該處理過程能夠應用於較低壓力下以達 成相當或較佳之強度。 本發明一項實施例之處理步驟流程圖顯示於圖3中。 φ 依據本發明,物體黏附表面能夠藉由研磨黏附表面為平坦 而提供,疊接以去除研磨損壞部份同時保持平坦,以及拋光 以產生光學乾淨表面而不具有次表面損壞。試樣再使用清 潔劑加以清理,浸潰於強酸例如硝酸中以去除所吸收碳氫 化合物以及溶解之稀土族污染物(例如拋光步驟產生之氧 化鈽),以及最終與高pH驗性溶液例如氫氧化銨接觸。在冷 卻以及檢視密封之前,表面再相互接觸以及逐漸地加熱至 第15 頁 1300769 大約20(TC歷時延長一段時間。黏附界面藉由缺少干涉條 紋表示。假如觀察到條紋,其將出現在黏附區域四週,其表 示由於表面不一致所導致之表面分離。 如先前所示,對於特定玻璃組成份,在放置表面為接觸 後需要額外的熱處理或退火。不論退火處理是否可能或實 施,其決定於被黏附包裝或組件低溫組成物之存在(例如存 在低溫軟化或衰變材料例如為黏附劑以及塗膜遠離黏附界 面)。必需考慮特定材料之過甚熱量將導致尺寸誤差之損 耗。 在黏附玻璃表面過程中另外一項考慮因素為作為黏附 之配製玻璃的溶解特性。在清理過程中,溶液邱在各種玻 璃成份之產生不_触刻。此料致_提高祕度 或產生凹洞表面之表面品質的雛。例如,__表面 氫化之氫氧化銨浸液pH值在12-13之間。此為相當高足以 促使玻璃表面中矽石缓慢地溶解。假 較快或較慢,延長浸潰時間會導致表面粗輪。其他適當高 pH溶液包含氫氧化物驗性溶液例如氫氧化卸以及氫氧化納 。氫氧化銨為弱驗,以及較高漠度氫氧化銨溶液邱將不超 過13。比較性地,鈉及鉀氫氧化物為強驗以及能夠容易地 達成pH超過14,1M濃度之強驗=pH 14。1M濃度K〇H通常使用 來清理貫驗室玻璃器里。該溶液藉由溶解污染物週圍以及 底下之玻璃顧*械去除污_細及目錢污染物綠 於溶液中。該高濃度溶液導致玻璃表面為高溶解率之侵= 性侵蝕,以及因而並非本發明所需要。可加以變化,pH值例 第16 1300769 如為12-13將熱動態地使玻璃表面溶解,對於pH為14之溶液 該溶解反應以相當緩慢速率進行。 同樣地,矽酸溶液pH接近〇,以及將優先地腐蝕醋酸錯 玻璃之錯。因而,以複合玻璃組成份之酸及/或鹼濃度有關 之/月理規格的改變為需要的,以及這些改變能夠由各種形 式玻璃之實驗決定出。 並不期望以任何方式限制本發明,本發明藉由下列範 例更力π完全地力〇以說明。 範例: 試樣配製: 底下所有範例中試樣尺寸為2xl/2xl/4英时。試樣藉 由在每一方向切割每一試樣之尺寸加0· 051英吋而配製出 。對試樣每一四個侧邊研磨〇· 〇4”而加以研磨以及抛光以 提供平行以及平坦試樣。因而,使用7微米礬土研磨劑以由 每-侧邊疊加〇· 〇1”。其次,每一試樣所有12個邊加以截角 。表面利用具有聚氨基甲酸醋之氧化筛研磨劑(Hastekite 等級919或P〇)再加以拋光。對表面粗链度以及平坦性加以 _ 檢視。 在得到撤光表面後,試樣以化學方式加以處理如圖3所 不。使用例如Microclean CA05清潔劑以清理試樣,以及在 以水清洗後,試樣浸潰於10%體積比硝酸中歷時一小時。浸 潰酸試樣再利用水加以清洗,以及試樣浸潰於15%體積比氫 氧化銨溶液歷時60分鐘。試樣再清先以及黏附表面保持 為潤座情況以及在大於1碌/平方英对壓力以及先前所說明 第17 頁 1300769 溫度下加以黏附。在-些情況下,試樣藉由退火更進一步 加以處理,其說明於底下範例中。 μ長條加以_在-鱗十字形狀以及拉娜式,使用 計«;控制機械測試力量之量測裝置以制長條或試樣間 黏附破裂之力量。在上部長條上以朝上方向以及在底部長 Τ上以向下方向施加壓力。假如長條分離或分層,測量力 量為表示為細力量。假如絲晴,在每—情況中觀察 到破壞來源為賴界面主要尺寸之裂紋,以及此表示黏附 強度大於試彳篆破壞強度。 範例1: 黏附高純度溶融石夕石表面 本公司產品編號7980 HPFS長條加以黏附以及在2〇〇°c 溫度下長條間之黏附相當強固使得長條在160· 9psi情況下 破壞。 範例2:
Polarcor表面黏附
Polarcor為硼矽酸鹽玻璃。專有的偏極處理過程使· 得外侧表面作為偏極器。主動偏極發生於玻璃表面外侧2〇 -50微米中。P〇larcor在2〇(TC黏附溫度下黏附在一起。第 一組試樣導致長條間之黏附在45· 8psi下分層。第二組試 樣在500 C下退火,以及這些長條在127· 9psi張力下破壞。 熟知此技術者了解本發明能夠作各種變化及改變但是 並不會脫離本發明之精神與範圍。因而,本發明將含蓋這 些變化及改變,其均屬下列申請專利範圍及其同等情況之 第18 頁 1300769 範圍内。 【圖式簡單說明】 附圖簡單說明: 第一圖為含有矽石物體表面上終端基之圖示。 第二圖A為在室溫下相對表面接觸後,在表面上吸收水 分子以及氮氧基之圖不。 第二圖B為表面加熱以驅除吸收水分子以及氫氧基後, 在第二圖A中所顯示表面上終端基之圖示。 第二圖C為吸收氳氧基去除後,在第二圖A及B中所顯示 表面上終端基之圖示。 第三圖為本發明一項實施例處理過程之流程圖。
第19 頁

Claims (1)

1300769 十、申請專利範圍·· 1· 一種黏附至少兩個含石夕物體相對表面之方法,該方法包 含: 終端基於相對表面上以及放置相對表面為接觸,該 終端基由备(0H)2, —si-(0H)3,以及-〇-Si-(〇H)3以及其 組合物選取出; 其中提供終端基步驟包含⑴將物體相對表面與酸接觸, 以及(11)將被黏接物體之相對表面與具有pH值在8至13之 溶液接觸。 · 2·依據申請專利範圍f i項之方法,其中在接觸步驟過程中 相對表面之溫度保持在溫度低於2〇(rc。 3·依據申請專利細第1項之方法,其中相對表面以水沖洗 以及放置接觸而不進行乾燥。 4·依據申請專利範圍第i項之方法,其中更進一步在細相 對表面步驟過程中加熱物體至溫度低於細。c之步驟。 5. 依據申請專利範圍第!項之方法,其中更進一步在接觸相 對表面步驟触巾絲至少㈣每付射壓力之步驟。 · 6. 依據申請專利細第丨項之方法,其中在被黏接物體之相 對表面與料ρίί餘8至之織細鋪後,械表面以 水沖洗,以及隨即進行乾燥表面步驟以由表面去除吸收水 刀子以及氫氧基以及當相對表面放置為接觸時使用真空廢力 以避免表面間之空氣間隙。 7. 依據申請專利範圍第!項之方法,其中物體由波導,光學 波導預製件,微透鏡陣列,光纖陣列,光子組件,透鏡,套接 第20 頁 1300769 管,以及光纖波導選取出。 8. 依據申請專利範圍第!項之方法,其中酸包含確酸。 9. 依據^專利麵第8項之方法其中pH為8至 13溶液包 含由氫氧傾,錄化_及魏化之試劑。 10. 依據申請專利範圍第i項之方法,其中更進一步在被黏 j物體之姆表賴狀PH餘8至13之溶祕觸接觸之 刚包含利用清潔劑清理相對表面。 η.依據申請專利範圍第10項之方法,其中更進一步在被黏 f7體之相難爾具_餘8至13之齡_接觸之 刖包含研磨以及拋光相對表面。 12.依據申請專利範圍第n項之方法,其中研磨卩及拋光步 驟包含提供表面具有平坦度為小於丨微米以及粗糖度小於 2nm RMS ° 13· -種直接雌附兩個相董十含石夕表面之方法,其包含: 將相對表面抛光; 將相對表面與清潔劑接觸; 將相對表面與水溶性清洗溶液接觸; 將相對表面與包含石夕酸酸性溶液接觸; 將相對表面與包含由氫氧化銨,4氧化鉀或氳氧化納邱 大於8之溶液接觸歷時充份時間以在表面產生由备⑽)2, Si (0ΗΧ以及-〇-Si-(〇H)3以及其組合物選取出之基;及 放置相對表面為接觸。 ’ 14·依射請專利細第13項之方法,其中在抛光相對表面 之步驟中,表面拋光至平坦度為小於i微米以及她度小於 第21頁 1300769 2nm RMS 〇 15. 依據申請專利範圍第13項之方法,其中在相對表面與邱 值大於8之溶液接觸步驟之後但是在放置相對表面彼此接 觸步驟之前,相對表面以水沖洗,以及相對表面放置為接觸 但是不進行乾燥。 16. 依據申請專利範圍第13項之方法,其中在放置 彼此為接觸步驟過程中,施加真空壓力以避免相對表面間 之空氣間隙。 B 17·依據申請專利範圍第13項之方法,其中在放置相對表面 為接觸步驟之過程中更進一步包含加熱相對表面至 於 200°C。 18. 依據申請專利細第17項之方法,其中更進一步在接觸 相對表面步驟過程中施加至少丨崎每平方英时壓力之步驟。 19. -種直接雜附兩働對含石夕表面之方法 將相對表面拋光; ’ ^ . 將相對表面與清潔劑接觸; 將相對表面與水溶性清洗溶液接觸,· 將相對表面與包含石夕酸酸性溶液接觸; ^目對細魅含域氧倾,絲^ _ 大於8之溶液接觸; P 放置相對表面彼此為接觸;以及 加熱相對表面至溫度小於3〇〇°C。 據::專利細第19項之方法,其中更進-步在接觸 相對表面步驟過程中施加至少i縣平方英侧之步驟。 第22 頁 1300769 21.依據申請專利細第19項之方法,其中在抛光相對表面 之步驟巾,麵拋絲平坦度為小於丨微米以及她度小於 2nm RMS ° 22·依據申請專利範圍第19項之方法,其中在相對表面與邱 值大於8之溶液接觸步驟之後但是在放置相對表面彼此接 _ 觸步驟之前,相對表面以水沖洗,以及相對表面放置為接觸 • 但是不進行乾燥。 Μ • 23·依據申請專利範圍第19項之方法,其中在相對表面與ρΗ • 值大於8之溶液接觸步驟之後但是在放置相對表面彼此接 觸步驟之前,相對表面以水沖&以及相對表面放置接觸之 前進行乾燥。 24依^據申請專利範圍第23項之方法,其中在放置相對表面 彼此為接觸步驟過程中,施加低真空壓力以避免相對表面 間之空氣間隙。 第23 頁 1300769 七、指定代表圖: (一)本案指定代表圖為:第一圖。 指定代表圖附圖元件說明: 八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學式:
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