CN103707578A - 一种蓝宝石-玻璃层压片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，它包含以下步骤：（1）在蓝宝石材料表面注入He+离子层；（2）剥离He+离子层，得到至少一面为无损伤超光滑的极薄蓝宝石材料；（3）烘烤熔接，得到一面为无损伤、另一面为玻璃的层压片；（4）加工处理。本发明的有益效果是：（1）加工速度较快，节省了蓝宝石晶体材料制备加载过程中的大量返工，减少了生产成本；（2）得到了兼具玻璃材料与蓝宝石材料特性的超光滑层压片，杜绝了传统蓝宝石加工过程中微裂纹的产生，增加了蓝宝石的应用范围，可广泛应用于光学、显示、基板领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，属于材料加工技术领域。
背景技术
玻璃材料以其易制备，价格优势在光学应用领域有着举足轻重的地位，以其易参杂可以制备种类较多光学部件，但其物理机械强度低、耐腐蚀能力弱、防刮能力较差，一直无法通过有效技术手段解决,且玻璃耐腐蚀性较差无法在极端恶劣环境、超高温度环境下得到应用。
蓝宝石材料以其高机械性、高稳定性、耐腐蚀性能在耐磨、耐压工业领域航空航天探测领域、极端环境下光学应用都是不可或缺的，在常规波长、低于80K条件下都得到了光学的实际应用，占有光学应用中5%的比重,而随着蓝宝石晶体人工培育技术的成熟、加工过程技术不断提高，势必在未来功能性光学领域得到广泛的使用。
蓝宝石材料在其制备加载过程中以其微裂纹产生一直是蓝宝石在光学应用中的瓶颈，而经过抛光的蓝宝石材料表面粗糙度无法得到超光滑表面，对蓝宝石窗口反复加工增加了制程加载过程中微裂纹的不断产生，降低了蓝宝石固有的优势物理性能，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，能克服现有技术的不足，节省返工时间，减少生产成本，得到品质更高
的超光滑材料。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，它包含以下步骤：
（1）、在蓝宝石材料表面注入He+离子层：将具有动能、动量的He+离子匀速注入到经过化学机械抛光的蓝宝石材料表面，使得He+离子在蓝宝石材料的表面积聚形成He+离子层；
（2）、剥离He+离子层：将注入He+离子的蓝宝石材料放入退火炉中并充入惰性气体，然后进行快速退火，退火温度350℃-500℃，退火时间为20-40秒，直至He+离子以气体形式从积聚层溢出，得到至少一面为无损伤超光滑的极薄蓝宝石材料；
（3）、烘烤熔接：将制备好的无损伤超光滑蓝宝石材料另一面均匀涂抹结合剂，然后在其表面放置一层尺寸相同的玻璃材料，均匀施加压力使两表面充分接触，快速转移至烘烤炉进行烘烤直至结合剂充分熔接，得到一面为无损伤、另一面为玻璃的层压片；
（4）、加工处理：将得到的层压片的玻璃表面根据其用途做加工处理。
所述的具有动能、动量的He+离子是通过He+离子发射装置获得的，He+离子发射装置由He+离子发生器、密闭容器、离子引出装置以及加速栅极组成，其中，He+离子发生器的发射极被封闭至密闭容器中，离子引出装置的进口对准He+离子发生器的发射极，离子引出装置的出口与加速栅极相连。
所述的惰性气体为氦气。
所述的结合剂为有机胶或光学胶。
本发明的有益效果在于：（1）、加工速度较快，节省了蓝宝石晶体材料制备加载过程中的大量返工，减少了生产成本；（2）、得到了兼具玻璃材料与蓝宝石材料特性的超光滑层压片，杜绝了传统蓝宝石加工过程中微裂纹的产生，增加了蓝宝石的应用范围，可广泛应用于光学、显示、基板领域。
附图说明
图1为本发明的He+离子发射装置的结构示意图。
图中，1-He+离子发生器，2-密闭容器，3-离子引出装置，4-加速栅极，5-蓝宝石材料表层。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，它包含以下步骤：
（1）、在蓝宝石材料表面注入He+离子层：将具有动能、动量的He+离子匀速注入到经过化学机械抛光的蓝宝石材料表面，使得He+离子在蓝宝石材料的表面积聚形成He+离子层；
（2）、剥离He+离子层：将注入He+离子的蓝宝石材料放入退火炉中并充入惰性气体，然后进行快速退火，退火温度350℃-500℃，退火时间为20～40秒，直至He+离子以气体形式从积聚层溢出，得到至少一面为无损伤超光滑的极薄蓝宝石材料；
（3）、烘烤熔接：将制备好的无损伤超光滑蓝宝石材料另一面均匀涂抹结合剂，然后在其表面放置一层尺寸相同的玻璃材料，均匀施加压力使两表面充分接触，快速转移至烘烤炉进行烘烤直至结合剂充分熔接，得到一面为无损伤、另一面为玻璃的层压片；
（4）、加工处理：将得到的层压片的玻璃表面根据其用途做加工处理，包括在玻璃表面进行CMP抛光、蚀刻、镀膜等方式。
所述的具有动能、动量的He+离子是通过He+离子发射装置获得的，如图1，He+离子发射装置由He+离子发生器1、密闭容器2、离子引出装置3以及加速栅极4组成，其中，He+离子发生器1的发射极被封闭至密闭容器2中，离子引出装置3的进口对准He+离子发生器1的发射极，离子引出装置3的出口与加速栅极4相连，在密闭腔室2中，由He+离子发生器1产生发射He+离子,He+离子经离子引出装置3使其均匀进入由加速栅极4产生的均匀分布能量场，其中，He+离子层的积聚深度与加速栅极4的电压成一定比例，可以通过对加速栅极4电压调整以实现不同深度的离子注入，通过保持加速栅极4电压不变来实现持续匀速的He+离子注入，使He+离子获得速度注入到蓝宝石材料表层5。
所述的惰性气体为氦气。
所述的结合剂为有机胶或光学胶。所述有机胶可以为有机硅胶、改性胶、环氧树脂胶中的任何一种，光学胶可以为OCA光学胶。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，其特征在于：它包含以下步骤：
（1）、在蓝宝石材料表面注入He+离子层：将具有动能、动量的He+离子匀速注入到经过化学机械抛光的蓝宝石材料表面，使得He+离子在蓝宝石材料的表面积聚形成He+离子层；
（2）、剥离He+离子层：将注入He+离子的蓝宝石材料放入退火炉中并充入惰性气体，然后进行快速退火，退火温度350℃-500℃，退火时间为20-40秒，直至He+离子以气体形式从积聚层溢出，得到至少一面为无损伤超光滑的极薄蓝宝石材料；
（3）、烘烤熔接：将制备好的无损伤超光滑蓝宝石材料另一面均匀涂抹结合剂，然后在其表面放置一层尺寸相同的玻璃材料，均匀施加压力使两表面充分接触，快速转移至烘烤炉进行烘烤直至结合剂充分熔接，得到一面为无损伤、另一面为玻璃的层压片；
（4）、加工处理：将得到的层压片的玻璃表面根据其用途做加工处理。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，其特征在于：所述的具有动能、动量的He+离子是通过He+离子发射装置获得的，He+离子发射装置由He+离子发生器（1）、密闭容器（2）、离子引出装置（3）以及加速栅极（4）组成，其中，He+离子发生器（1）的发射极被封闭至密闭容器（2）中，离子引出装置（3）的进口对准He+离子发生器（1）的发射极，离子引出装置（3）的出口与加速栅极（4）相连。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，其特征在于：所述的惰性气体为氦气。
4.根据权利要求1所述的蓝宝石-玻璃层压片的制备方法，其特征在于：所述的结合剂为有机胶或光学胶。
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