CN112351879B - 不同材料的接合体的制备方法和不同材料的接合体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不同材料的接合体的制备方法和不同材料的接合体，所述制备方法可以容易地实现多个树脂层之间的接合以及树脂与金属之间的接合。

Description

不同材料的接合体的制备方法和不同材料的接合体
技术领域
本说明书要求于2018年9月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0115903的申请日的权益，该专利申请的全部内容并入本说明书中。
本公开内容涉及一种不同材料的接合体的制备方法和不同材料的接合体。
背景技术
通常，因为材料的固有物理和化学性能以及表面状态不同，因此不同材料之间，例如金属与树脂之间的接合在大多数情况下不容易。可以用于在这些不同材料之间进行接合的技术可以分为利用粘合剂粘合、机械紧固、焊接、插入注射等。其中，使用粘合剂的技术具有以简单方式使用的优点，因此是最常用于电子产品中不同材料之间的接合的常规和经典方法。
使用粘合剂或机械紧固的方法使得不同材料之间的接合能够以相对容易的方式进行，但是出现不同材料之间的接合直接暴露于外部的问题。
另外，近年来，已经在进行由树脂-树脂-金属构成的异质结材料的开发。在这种异质结材料的情况下，树脂之间的接合以及树脂与金属之间的接合应当各自独立地进行，因此，出现生产工艺复杂并且生产成本增加的问题。
因此，需要一种能够在使用相对简单的工艺的同时容易地实现多个树脂层之间的接合以及树脂与金属之间的接合的技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
韩国专利No.KR10-1499665
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种不同材料的接合体的制备方法和不同材料的接合体，所述制备方法能够容易地实现多个树脂层之间的接合以及树脂与金属之间的接合。
然而，本发明待解决的问题不限于上述问题，本领域技术人员根据下面的描述将清楚地理解未提及的其它问题。
技术方案
本发明的一个实施方案提供一种不同材料的接合体的制备方法，该制备方法包括以下步骤：制备金属基板，该金属基板包括在其一个表面上的两个或更多个蚀刻凹槽和设置为与所述蚀刻凹槽相邻的毛边；在所述金属基板的所述一个表面上顺序地层压第一树脂层和第二树脂层，从而制备层压体；和用激光照射所述第二树脂层的表面，其中，所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为20％至70％，并且所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率低于所述第二树脂层在相同波长下的透光率。
本发明的另一实施方案提供一种不同材料的接合体，包括：金属基板，该金属基板包括在其一个表面上的两个或更多个蚀刻凹槽和设置为与所述蚀刻凹槽相邻的毛边；和顺序地层压在所述金属基板的所述一个表面上的第一树脂层和第二树脂层，其中，所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为20％至70％，并且所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率低于所述第二树脂层在相同波长下的透光率。
有益效果
根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的制备方法的优点在于，可以通过简单的方法同时实现树脂层之间的接合以及树脂层与金属基板之间的接合。
根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体可以在金属基板与第一树脂层之间具有优异的粘合强度，并且在第一树脂层与第二树脂层之间具有优异的粘合强度。
本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员根据本说明书和附图将清楚地理解未提及的效果。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施方案蚀刻的金属基板的表面的平面图(A)和该金属基板的扫描电镜(SEM)图像(B)；
图2示出了根据本发明的一个实施方案的金属基板的侧视截面图；
图3示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的制备方法；
图4a是在本发明的实施例1中制备的不同材料的接合体的照片，图4b是在本发明的实施例2中制备的不同材料的接合体的照片；
图5a是在比较例1中制备的不同材料的接合体的照片；图5b是在比较例2中制备的不同材料的接合体的照片；图5c是在比较例3中制备的不同材料的接合体的照片；图5d是在比较例4中制备的不同材料的接合体的照片。
具体实施方式
在整个说明书中，应当理解的是，当任意部分被称为“包括”任意组分时，除非另外说明，否则它不排除其它组分，而是还可以包括其它组分。
在整个说明书中，当任意部件被称为在另一部件“上”时，它不仅指任意部件与另一部件接触的情况，而且指在这两个部件之间存在第三部件的情况。
在整个说明书中，应当理解的是，当任意组分被称为“包括”在任意部件中时，它不是通过特殊的或受限的方法形成，而是被放置或设置在任意部分上。
如在本说明书中所使用的，术语“进行…的步骤”或“…的步骤”不表示“用于…的步骤”。
在本说明书中，任意部件的厚度可以与该部件的侧面的扫描电镜(SEM；扫描电镜S-4800，HITACHI)图像中相应的刻度比较来测量，或者可以使用测厚仪来测量。
在本说明书中，部件的“透光率”可以指透射通过部件的光量相对于入射到部件上的光量的百分比。此外，部件的“光反射率”可以指由部件反射的光量相对于入射到部件上的光量的百分比。此外，部件的“光吸收率”可以指被部件吸收的光量相对于入射到部件上的光量的比例，部件的透光率可以指通过从100％中减去部件的光吸收率(％)和光反射率(％)而得到的数值。此外，部件的透光率、光反射率和光吸收率可以是使用分光光度计(SolidSpec-3700，Shimadzu)测量的特定波长下的数值。
下文中，将更详细地描述本说明书。
本发明的一个实施方案提供一种不同材料的接合体的制备方法，该制备方法包括以下步骤：制备金属基板，该金属基板包括在其一个表面上的两个或更多个蚀刻凹槽和设置为与所述蚀刻凹槽相邻的毛边；在所述金属基板的所述一个表面上顺序地层压第一树脂层和第二树脂层，从而制备层压体；和用激光照射所述第二树脂层的表面，其中，所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为20％至70％，并且所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率低于所述第二树脂层在相同波长下的透光率。
根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的制备方法的优点在于，可以通过简单的方法同时实现树脂层之间的接合以及树脂层与金属基板之间的接合。
根据本发明的一个实施方案，虽然可以使用常规材料作为所述金属基板而没有特别地限制，但是可以优选使用可以通过激光照射容易图案化并且具有适当的光吸收率的材料作为所述金属基板。例如，可以使用诸如铝(Al)和钛(Ti)的纯金属、诸如不锈钢(STS)的合金等作为所述金属基板。
根据本发明的一个实施方案，金属基板的形状可以没有特别限制地应用，只要它可以通过激光照射蚀刻并且可以与树脂顺利接合即可。例如，所述金属基板可以具有诸如包括平坦表面和弯曲表面的圆柱形和多面体形状的形状。
根据本发明的一个实施方案，可以向金属基板的一个表面上照射激光(下文称为第一激光)，从而制备包括两个或更多个蚀刻凹槽和设置为与所述蚀刻凹槽相邻的毛边的金属基板。
根据本发明的一个实施方案，所述第一激光可以是波长为1,064nm的脉冲激光。此外，第一激光的输出可以为20W至200W，具体地为20W至100W、20W至50W、或20W至40W。
根据本发明的一个实施方案，所述第一激光的重复频率可以为30kHz至600kHz，具体地为30kHz至200kHz、40kHz至600kHz、或40kHz至200kHz。
在本说明书中，第一激光的重复频率可以指脉冲激光每秒的循环数。
根据本发明的一个实施方案，所述第一激光的扫描速度可以为100mm/s至1,000mm/s，具体地为100mm/s至400mm/s、200mm/s至1,000mm/s、200mm/s至400mm/s、200mm/s至450mm/s、300mm/s至400mm/s、或300mm/s至450mm/s。
在本说明书中，所述脉冲激光的扫描速度可以指照射的激光从一个点移动至另一点的速度。
根据本发明的一个实施方案，所述第一激光的照射次数可以为1至10，具体地为1至8、1至4、2至10、2至8、2至4、或4至8。此外，所述第一激光的脉冲宽度可以为15ns至220ns。
根据本发明的一个实施方案，所述第一激光的光斑尺寸可以为15μm至50μm，具体地为25μm至50μm、30μm至50μm、或35μm至50μm。
在本说明书中，光斑尺寸(或光束尺寸)可以指从脉冲激光的焦点的一端至另一端的最大距离。
根据本发明的一个实施方案，所述第一激光的峰值输出可以为1.5kW至6kW，具体地为1.5kW至3.4kW、1.9kW至6kW、或1.9kW至3.4kW。此外，所述第一激光的脉冲能量可以为0.1mJ至2mJ，具体地为0.1mJ至1mJ、0.5mJ至2mJ、或0.5mJ至1mJ。
当如上所述调节第一激光的照射条件时，蚀刻凹槽的深度、蚀刻凹槽的入口宽度、蚀刻凹槽的中间宽度、毛边的长度、毛边的高度、以及毛边与金属基板的表面之间形成的角度的范围可以如下面所描述地控制。因此，可以提高金属基板与第一树脂层之间的粘合强度。
根据本发明的一个示例性实施方案，在第一激光的能量条件下，从蚀刻凹槽的壁和蚀刻凹槽的入口蒸发的物质可以被重新冷凝，并且可以相对粗糙地形成从金属基板伸出的毛边。因此，可以容易地形成金属基板与第一树脂层可以接合的区域以及锚定结构。
根据本发明的一个实施方案，可以在蚀刻凹槽的深度方向上照射第一激光，并且作为照射第一激光的结果，金属基板的一部分可以在远离金属基板的表面上的蚀刻凹槽的中心轴的方向上熔化，并且可以具有毛边。此外，作为照射第一激光的结果，金属基板的除了具有毛边的部分之外的其余部分可以朝向其中形成有蚀刻凹槽的金属基板中的蚀刻凹槽的中心轴熔化。因此，可以形成具有相对窄的入口宽度的蚀刻凹槽。
具体地，作为照射第一激光的结果，金属基板的熔化可以迅速进行。然后，随着第一激光的焦点移动，熔化后的金属基板会冷却，并且随着熔化后的金属基板从与蚀刻凹槽相邻的部分冷却，可以形成具有比中间宽度相对窄的入口宽度的蚀刻凹槽。
根据本发明的示例性实施方案，在将第一激光照射到金属基板的一个表面上的过程中，可以沿着第一激光的行进方向在金属基板的一个表面上形成蚀刻凹槽。即，第一激光的行进方向可以与蚀刻凹槽的行进方向一致。
另外，可以将两个或更多个第一激光照射到金属基板的一个表面上，并且所述两个或更多个第一激光的行进方向可以相交。具体地，一个第一激光的行进方向和另一第一激光的行进方向可以相交。当通过照射一个第一激光和另一第一激光来蚀刻金属基板的一个表面以形成晶格结构时，可以在金属基板的一个表面上形成与蚀刻凹槽相邻的从蚀刻后的金属基板的表面伸出的毛边，以便远离蚀刻凹槽而伸出。
根据本发明的一个实施方案，通过照射第一激光，可以在金属基板的一个表面上形成具有微米尺寸的蚀刻凹槽，同时，可以形成与蚀刻凹槽相邻并且在远离凹槽的方向上延伸的毛边。此外，由于蚀刻凹槽可以沿着第一激光的行进方向形成，因此，分别与沿着一个第一激光的行进方向形成的蚀刻凹槽和沿着另一第一激光的行进方向形成的蚀刻凹槽相邻的毛边可以连续地延伸以彼此面对，最终，可以形成由四个侧面构成并且其中具有空间的栅栏形状。具体地，与一个蚀刻凹槽相邻的一个毛边和与另一蚀刻凹槽相邻的一个毛边可以连续地延伸以彼此面对，并且沿着另一第一激光的行进方向形成的一对面对的毛边可以分别与另一毛边连接，从而形成其中具有空间的栅栏形状。
根据本发明的一个实施方案，一个蚀刻凹槽的行进方向和另一蚀刻凹槽的行进方向可以彼此平行。此外，一个蚀刻凹槽的行进方向和另一蚀刻凹槽的行进方向可以以直角或非直角相交。
图1示出了根据本发明的一个实施方案蚀刻的金属基板的表面的平面图(A)和该金属基板的扫描电镜(SEM)图像(B)。
参照图1，可以看出，当一个蚀刻凹槽10的行进方向X与另一蚀刻凹槽10的行进方向Y以直角相交时，可以沿着蚀刻凹槽10的行进方向X和行进方向Y连续地或非连续地设置沿着远离蚀刻凹槽的方向延伸的毛边20，并且由毛边20包围而成的表面区域30可以设置为正方形或矩形形状。
另外，参照图1，金属基板的表面可以是晶格结构的形式。具体地，如图1中所示，晶格结构可以是由蚀刻凹槽10形成的一个蚀刻凹槽10的行进方向X与另一蚀刻凹槽10的行进方向Y相交(具体地，以直角相交)的结构。
如上所述，当通过一个蚀刻凹槽和另一蚀刻凹槽在金属基板的一个表面上以晶格结构形成图案时，可以将金属基板的一个表面的光反射率调节至适当水平。因此，可以更容易地实现金属基板的一个表面与第一树脂层之间的接合，并且它们之间的粘合强度可以优异。
图2示出了根据本发明的一个实施方案的金属基板的侧视截面图。
参照图2，金属基板的表面可以具有微米(μm)尺寸的蚀刻凹槽10，并且同时，具有设置为与蚀刻凹槽相邻并沿着远离蚀刻凹槽的方向延伸的毛边20a和毛边20b。此外，参照图2，毛边可以设置在金属基板的表面上以从金属基板的表面上伸出，并且毛边可以设置为远离蚀刻凹槽而伸出。
另外，如图1和图2中所示，设置为与金属基板的表面上的一个蚀刻凹槽10相邻的毛边20b和设置为与金属基板的表面上的另一蚀刻凹槽10相邻的毛边20c可以连续地或非连续地延伸以彼此面对，最终，可以提供由四个侧面组成并且其中具有空间30的栅栏形状。
另外，如图2中所示，根据本发明的一个实施方案设置在金属基板上的与一个蚀刻凹槽10相邻的毛边中的一个毛边20b和与另一蚀刻凹槽相邻的毛边中的一个毛边20c可以连续地或非连续地延伸以彼此面对，并且沿着另一蚀刻凹槽的行进方向设置的一对面对的毛边(未示出)和一对相对的突起(未示出)分别与由20b和20c表示的毛边连接，从而形成其中形成有表面区域30的栅栏形状。
另外，当一个蚀刻凹槽的行进方向与另一蚀刻凹槽的行进方向以直角相交时，所述一个蚀刻凹槽的行进方向上的截面形状可以与所述另一蚀刻凹槽的前进方向上的截面形状非常相似。然而，当一个蚀刻凹槽的行进方向与另一蚀刻凹槽的行进方向以非直角相交时，所述一个蚀刻凹槽的行进方向上的截面形状也可以与所述另一蚀刻凹槽的行进方向上的截面形状不同。
根据本发明的一个实施方案，毛边可以设置为相对于金属基板的一个表面成锐角。具体地，在沿着远离蚀刻凹槽的方向延伸的毛边与金属基板的一个表面之间形成的角度可以是锐角。
根据本发明的一个实施方案，毛边相对于金属基板的一个表面的角度可以为30°至80°、30°至70°、35°至80°、35°至70°、35°至60°、40°至70°、或40°至60°。当毛边相对于金属基板的一个表面的角度被调节在上述范围内时，可以有效地降低金属基板的一个表面的光反射率，由此，金属基板的一个表面与第一树脂层之间的接合可以更容易地进行。
在本说明书中，在毛边与金属基板的一个表面之间形成的角度可以指在沿着远离蚀刻凹槽的方向延伸的毛边与金属基板的一个表面之间形成的角度。
根据本发明的一个实施方案，蚀刻凹槽的深度与蚀刻凹槽的入口宽度的比例可以为1:3至1:14，或1:3至1:13。在所述范围内，蚀刻凹槽可以被第一树脂层充分填充，由此可以提高金属基板与第一树脂层之间的粘合强度。
在本说明书中，蚀刻凹槽的入口宽度可以指在金属基板的形成有蚀刻凹槽的表面的延长线上的蚀刻凹槽的宽度。
在本说明书中，蚀刻凹槽的深度可以指从一个蚀刻凹槽的最低点到金属基板的延长线与所述一个蚀刻凹槽的中心轴之间的交点的最大距离。
根据本发明的一个实施方案，蚀刻凹槽的入口宽度可以为10μm至25μm，或10μm至20μm。此外，蚀刻凹槽的深度可以为50μm至250μm、50μm至240μm、60μm至250μm、或60μm至240μm。
另外，根据本发明的一个实施方案，蚀刻凹槽的中间宽度可以为15μm至30μm，或20μm至30μm，并且蚀刻凹槽的中间宽度与蚀刻凹槽的入口宽度的比例可以为1:1.3至1:3。在这些范围内，蚀刻凹槽可以被树脂层充分填充，由此可以提高金属基板与第一树脂层之间的粘合强度。
在本说明书中，蚀刻凹槽的中间宽度可以指对应于蚀刻凹槽的深度的一半处的点处的蚀刻凹槽之间的最大距离。
根据本发明的一个实施方案，当蚀刻凹槽的入口宽度、中间宽度和深度被调节在上述范围内时，可以将金属基板的一个表面的光反射率控制在适当范围内，使得可以有效地提高金属基板与第一树脂层之间的粘合强度。
根据本发明的一个实施方案，毛边从一端到另一端的长度可以为25μm至80μm、25μm至70μm、30μm至80μm、30μm至70μm、30μm至50μm、35μm至70μm、或35μm至50μm。
另外，根据本发明的一个实施方案，毛边的高度可以为30μm至100μm、30μm至90μm、40μm至100μm、40μm至90μm、40μm至80μm、50μm至90μm、或50μm至80μm。
在上述毛边的长度和毛边的高度的范围内，第一树脂层可以充分地供应并且以足够的粘合强度固定至金属基板上。
根据本发明的一个实施方案，蚀刻凹槽的中心轴之间的距离可以为50μm至1,000μm、50μm至800μm、80μm至1,000μm、80μm至800μm、80μm至500μm、100μm至500μm、80μm至250μm、或100μm至250μm。
在上述距离范围内，可以防止面对的毛边彼此合并，从而防止形成树脂层不能供应至其中的空的空间结构。此外，可以相对地增加由蚀刻凹槽和毛边形成的结构与树脂层之间的接合面积，从而在它们之间提供足够的粘合强度。
在本说明书中，蚀刻凹槽的中心轴之间的距离可以指从一个蚀刻凹槽的端部(蚀刻凹槽的深度在该端部达到最大值)到另一蚀刻凹槽的端部的距离。
根据本发明的一个实施方案，随着毛边的高度变得更高以及蚀刻凹槽之间的距离变得更窄，金属基板与第一树脂层之间的粘合强度可以变得更强。
根据本发明的一个实施方案，除了通过向金属基板的一个表面上照射第一激光以形成蚀刻凹槽和毛边使金属基板的一个表面改性的方法之外，还可以使用对金属基板的一个表面进行喷砂处理和/或化学腐蚀处理的方法使金属基板的一个表面改性。当对金属基板的一个表面进行改性时，可以将金属基板的一个表面在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的光反射率调节为光反射率为10％至30％。因此，可以更容易地制备不同材料的接合体。
根据本发明的一个实施方案，可以通过在金属基板的一个表面上顺序地层压第一树脂层和第二树脂层来制备层压体，并且用激光(以下称为第二激光)照射第二树脂层的表面来制备第一树脂层与金属基板彼此接合并且第一树脂层与第二树脂层彼此接合的不同材料的接合体。
图3示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的制备方法。在这种情况下，图3没有示出设置在金属基板的一个表面上的蚀刻凹槽和毛边。
参照图3，对于第一树脂层210设置在金属基板100的一个表面上并且第二树脂层220设置在第一树脂层210的一个表面上的层压体，可以沿着从第二树脂层220向金属基板100的方向照射第二激光，从而制备不同材料的接合体。
根据本发明的一个实施方案，当沿着从第二树脂层向金属基板的方向照射第二激光时，第二激光可以穿过第二树脂层和第一树脂层并且到达金属基板的一个表面。
在第二激光从第二树脂层到达金属基板的一个表面的过程中，第一树脂层和第二树脂层可以通过第二树脂层和第一树脂层从第二激光中吸收的热能、由金属基板的一个表面反射并被第一树脂层重新吸收的热能、和由金属基板的一个表面传递的热能而熔化并且彼此接合。此外，当第一树脂层可以熔化以填充形成在金属基板的一个表面上的蚀刻凹槽的内部时，金属基板和第一树脂层可以彼此接合。具体地，当第一树脂层熔化时，它可以被供应至金属基板的表面、蚀刻凹槽和栅栏状毛边的内部空间，从而实现金属基板与第一树脂层之间，即，不同材料之间的接合。
根据本发明的一个实施方案，在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下，第一树脂层的透光率可以为20％至70％，并且第一树脂层的透光率可以低于第二树脂层的透光率。在这种情况下，第二激光可以穿过第一树脂层和第二树脂层并且有效地到达金属基板的一个表面，并且通过在第二激光到达金属基板的一个表面的过程中产生的热能，可以同时容易地实现金属基板与第一树脂层之间的接合以及第一树脂层与第二树脂层之间的接合。
根据本发明的一个实施方案，第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率可以为20％至70％。具体地，第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率可以为25％至65％、30％至60％、或35％至65％。更具体地，第一树脂层的透光率可以是对于波长为915nm的光。
当将第一树脂层的透光率调节在上述范围内时，第二激光可以容易地到达金属基板的一个表面，并且在第二激光到达金属基板的一个表面的过程中，第一树脂层可以有效地吸收热能。因此，可以同时有效地实现第一树脂层与第二树脂层之间的接合以及第一树脂层与金属基板之间的接合。
根据本发明的一个实施方案，第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的光吸收率可以为20％至50％。具体地，第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的光吸收率可以为25％至45％、或30％至40％。更具体地，第一树脂层的光吸收率可以是对于波长为915nm的光。
当将第一树脂层的光吸收率调节在上述范围内时，在第二激光到达金属基板的一个表面的过程中，第一树脂层可以有效地吸收来自第二激光的能量，并且有效地吸收由金属基板的一个表面反射的能量。因此，可以有效地实现第一树脂层与第二树脂层之间的接合以及第一树脂层与金属基板的一个表面之间的接合。
即，第一树脂层可以充当透光材料和吸光材料两者。
根据本发明的一个实施方案，金属基板的一个表面在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的光反射率可以为50％以下。具体地，金属基板的一个表面在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的光反射率可以为10％至50％、15％至45％、20％至35％、12.5％至27.5％、15％至25％、或17％至23％。更具体地，金属基板的一个表面的光反射率可以是对于波长为915nm的光。
当金属基板的一个表面的光反射率在上述范围内时，到达金属基板的一个表面的第二激光可以以适当的水平反射至第一树脂层，从而将热能传递至第一树脂层，同时，界面处(金属基板的一个表面与第一树脂层接触处)的第一树脂层可以通过由金属基板的一个表面吸收的第二激光的能量转换而来的热量有效地熔化。因此，位于与金属基板的一个表面的界面处的第一树脂层部分可以有效地熔化，并且可以容易地将熔化后的树脂供应至金属基板的表面、蚀刻凹槽和栅栏状毛边的内部空间。
根据本发明的一个实施方案，第二树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率可以为50％至80％。具体地，第二树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率可以为55％至75％、65％至78％、67.5％至75％、或70％至73％。更具体地，第二树脂层的透光率可以是对于波长为915nm的光。
当第二树脂层的透光率在上述范围内时，可以防止来自第二激光的能量集中在第二树脂层上，从而有效地防止能量没有充分地传递至第一树脂层和金属基板。
根据本发明的一个实施方案，第一树脂层的厚度可以为0.1mm至5mm。具体地，第一树脂层的厚度可以为0.5mm至4.5mm、1.0mm至4.0mm、1.5mm至4.5mm、2mm至4mm、或3mm至3.5mm。当将第一树脂层的厚度调节在上述范围内时，可以提高第一树脂层与第二树脂层之间的接合效率以及第一树脂层与金属基板的一个表面之间的接合效率。此外，当第一树脂层的厚度在上述范围内时，第一树脂层本身可以构成不同材料的接合体的组分。
根据本发明的一个实施方案，作为第一树脂层，可以使用本领域中使用的任意树脂层而没有限制，只要它满足上述透光率和光吸收率即可。此外，作为第二树脂层，可以使用本领域中使用的任意树脂层而没有限制，只要它满足上述透光率即可。例如，第一树脂层和第二树脂层各自可以包括聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和包含增强材料的树脂中的至少一种，但是其种类不限于此。
另外，所述增强材料可以包括玻璃纤维、滑石和碳纤维中的至少一种，但是增强材料的种类不限于此。
根据本发明的一个实施方案，激光(第二激光)可以是输出为50W至2,000W的二极管激光。二极管激光可以指通过使用正向半导体结作为活性介质产生的激光。
根据本发明的一个实施方案，第二激光的波长可以是近红外范围中的波长。具体地，第二激光的波长可以是选自800nm至1,100nm的范围内的任意一个波长，具体地为915nm。
根据本发明的一个实施方案，第二激光的输出可以为50W至2,000W，并且可以根据激光的光斑尺寸、第一树脂层的材料和第二树脂层的材料适当地调节。
根据本发明的一个实施方案，激光(第二激光)的光斑尺寸可以为100μm至5,000μm，并且可以以10mm/s至1,000mm/s的照射速度照射3次以下。
根据本发明的一个实施方案，第二激光的光斑尺寸可以为200μm至4,500μm、500μm至3,500μm、750μm至2,000μm、或1,000μm至1,500μm，并且可以根据第一树脂层的材料和第二树脂层的材料适当地调节。此外，第二激光的扫描速度可以为50mm/s至800mm/s、70mm/s至500mm/s、或100mm/s至250mm/s，并且可以根据第一树脂层的材料和第二树脂层的材料适当地调节。
根据本发明的一个实施方案，第二激光的照射次数可以为3以下，具体地为2以下。即，即使第二激光的照射次数少，根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的制备方法也可以容易地实现金属基板与第一树脂层之间的接合以及第一树脂层与第二树脂层之间的接合。
另外，与接合不同材料的常规方法不同，根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的制备方法不引起诸如由于化学有害物质引起的环境污染，或难以管理大规模生产过程的问题。此外，可以使工艺步骤的数目最少，从而提高不同材料的接合体的制备效率并且有效地降低生产成本。
另外，本发明的一个实施方案提供一种不同材料的接合体，包括：金属基板，该金属基板包括在其一个表面上的两个或更多个蚀刻凹槽和设置为与所述蚀刻凹槽相邻的毛边；和在所述金属基板的所述一个表面上顺序地层压的第一树脂层和第二树脂层，其中，所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为20％至70％，并且所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率低于所述第二树脂层在相同波长下的透光率。
根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体可以在金属基板与第一树脂层之间具有优异的粘合强度，并且在第一树脂层与第二树脂层之间具有优异的粘合强度。
根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体可以通过上面描述的不同材料的接合体的制备方法来制备。此外，根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的金属基板、第一树脂层和第二树脂层可以分别与在上面描述的不同材料的接合体的制备方法中使用的金属基板、第一树脂层和第二树脂层相同。
根据本发明的一个实施方案，第一树脂层可以填充蚀刻凹槽的内部以及金属基板表面与毛边之间，由此可以与金属基板接合。具体地，由于将与金属基板的一个表面接触的第一树脂层的熔化部分供应至并填充金属基板的表面、刻蚀凹槽和栅栏状毛边的内部空间，因此，第一树脂层可以与金属基板的一个表面接合。
根据本发明的一个实施方案，第一树脂层和第二树脂层可以熔化并且彼此接合。具体地，由于第一树脂层与第二树脂层之间的界面被第一树脂层中产生的热能熔化和熔合，因此，可以实现第一树脂层与第二树脂层之间的接合。
根据本发明的一个实施方案，第一树脂层的厚度可以为0.1mm至5mm。对于不同材料的常规接合体，使用增粘剂、粘合剂等在树脂层与金属基板之间进行接合。在这种情况下，增粘剂或粘合剂的厚度为纳米至微米，并且仅用于将树脂层与金属基板接合，而不构成不同材料的接合体的组分。相反，由于根据本发明的一个实施方案的不同材料的接合体的第一树脂层具有上述厚度，因此，它可以用于将第二树脂层与金属基板接合，并且同时，可以构成不同材料的连接体的组分。
根据本发明的一个实施方案，所述金属基板的厚度可以为0.1mm以上。此外，第二树脂层的厚度可以为0.1mm至5mm。
下文中，将参照实施例详细描述本发明。然而，根据本发明的实施例可以被修改为各种不同形式，并且本发明的范围不能理解为局限于下面描述的实施例。提供本说明书的实施例以向本领域技术人员更完整地说明本发明。
实施例1
制备金属基板
在下面表1中所示的条件下，通过用两种脉冲激光重复照射表面以使激光以直角相交，来蚀刻厚度为1.5mm的钢基板的表面，以形成晶格结构。通过激光照射，在蚀刻过程中产生的蚀刻凹槽和毛边沿着蚀刻凹槽的边缘彼此连接，从而形成其中各自具有空间的栅栏形状。
[表1]
Figure GDA0002856801100000151
测量如上所述形成的蚀刻凹槽的平均深度、入口宽度和中间宽度，并且将测量结果示于下面表2中。具体地，为了测量蚀刻凹槽的平均深度、入口宽度和中间宽度以及毛边的平均深度和高度，在界面部分的垂直方向上切割蚀刻后的铝基板并且抛光，从而制备试样。此外，计算各个试样的10至20个凹槽的各个特征(蚀刻凹槽的深度、蚀刻凹槽的入口宽度、蚀刻凹槽的中间宽度、毛边的长度和毛边的高度)的测量值的平均值，将计算结果示于下面表2中。
[表2]
Figure GDA0002856801100000152
此时，制备的具有蚀刻凹槽和毛边的钢基板的表面在915nm的波长下的光反射率为约21％。
制备不同材料的接合体
作为第一树脂层，制备厚度为约1.6mm的均聚丙烯树脂层，它在915nm的波长下的透光率为约59％且光吸收率为约30％，并且加入有约30重量％的玻璃纤维。此外，作为第二树脂层，制备厚度为约3.2mm的乙烯-丙烯嵌段共聚物树脂(CB5230)基板，它在915nm的波长下的透光率为约72％。
接着，将制备的钢基板、第一树脂层和第二树脂层各自切割为20mm(宽度)×60mm(长度)的尺寸，然后将第一树脂层和第二树脂层固定到蚀刻后的钢基板的表面上，以使重叠长度为1cm，从而制备顺序地包括钢基板、第一树脂层和第二树脂层的层压体。接着，将波长为915nm、光斑尺寸为3mm且输出为450W的二极管激光沿着从第二树脂层向钢基板的方向，以40mm/s的照射速度对层压体(在层压体的宽度方向上)反复照射两次，从而制备不同材料的接合体。
实施例2
除了作为第一树脂层，制备厚度为约3.2mm的均聚丙烯树脂层，它在915nm的波长下的透光率为约35％且光吸收率为约50％，并且加入有约30重量％的玻璃纤维之外，以与实施例1相同的方式制备不同材料的接合体。
比较例1
除了制备不具有通过激光照射形成的蚀刻凹槽和毛边的钢基板(在915nm的波长下的光反射率为约52％)，并且作为第一树脂层，制备厚度为约1.6mm的均聚丙烯树脂层，它在915nm的波长下的透光率为约35％且光吸收率为约50％，并且加入有约30重量％的玻璃纤维之外，以与实施例1相同的方式制备不同材料的接合体。
比较例2
除了制备在915nm的波长下的光反射率为约5％的激光吸收树脂代替钢基板之外，以与比较例1相同的方式制备不同材料的接合体。
比较例3
除了作为第一树脂层，制备厚度为约1.6mm的均聚丙烯树脂层，它在915nm的波长下的透光率为约72％且光吸收率为约15％，并且作为第二树脂层，制备厚度为约3.2mm的均聚丙烯树脂层，它在915nm的波长下的透光率为约35％并且加入有约30重量％的玻璃纤维之外，以与实施例1相同的方式制备不同材料的接合体。
比较例4
除了作为第一树脂层，制备厚度为约3.2mm的均聚丙烯树脂层，它在915nm的波长下的透光率为约80％且光吸收率为约10％，并且作为第二树脂层，制备厚度为约1.6mm的均聚丙烯基板，它在915nm的波长下的透光率为约72％之外，以与实施例1相同的方式制备不同材料的接合体。
图4a是在本发明的实施例1中制备的不同材料的接合体的照片，图4b是在本发明的实施例2中制备的不同材料的接合体的照片。具体地，图4a中的(1)是在实施例1中制备的不同材料的接合体的侧面的照片，图4a中的(2)是在实施例1中制备的不同材料的接合体的顶表面的照片。
参照图4a和图4b，可以确认，根据本发明的实施例1和实施例2的不同材料的接合体的制备方法可以同时有效地实现金属基板与第一树脂层之间的接合以及第一树脂层与第一树脂层之间的接合。此外，参照图4a的(2)，可以确认，第二树脂层被激光照射的表面没有损坏。
图5a是在比较例1中制备的不同材料的接合体的照片；图5b是在比较例2中制备的不同材料的接合体的照片；图5c是在比较例3中制备的不同材料的接合体的照片；图5d是在比较例4中制备的不同材料的接合体的照片。具体地，图5c中的(1)是在比较例3中制备的不同材料的接合体的侧面的照片，图5c中的(2)是在比较例3中制备的不同材料的接合体的顶表面的照片。
参照图5a，可以确认，在金属基板的表面上未形成锚定凹槽和毛边的比较例1的情况下，实现第一树脂层与第二树脂层之间的接合，但是没有实现金属基板与第一树脂层之间的接合。此外，参照图5b，可以确认，在使用表面光反射率为约5％的激光吸收树脂作为基板的比较例2的情况下，实现金属基板与第一树脂层之间的接合，但是通过反射从基板向第一树脂层传输的能量不足，因此，没有实现第一树脂层与第二树脂层之间的接合。
另外，参照图5c的(1)，可以确认，在第一树脂层的透光率和光吸收率以及第二树脂层的透光率超出本发明中规定的范围，并且第二树脂层的透光率低于第一树脂层的透光率的比较例3的情况下，照射的激光的大部分能量集中在第二树脂层，并且能量没有通过第二树脂层充分转移至第一树脂层和金属基板，因此，没有实现金属基板与第一树脂层之间的接合以及第一树脂层与第二树脂层之间的接合。此外，参照图5c的(2)，可以确认，照射的激光的大部分能量集中在第二树脂层，因此，第二树脂层的表面损坏。
另外，参考图5d，可以确认，在第一树脂层的透光率高于70％并且第二树脂层的透光率为72％的比较例4的情况下，激光充分地到达金属基板，因此，实现金属基板与第一树脂层之间的接合，但是第一树脂层由于其高的透光率而不能充分吸收能量，因此，没有实现第一树脂层与第二树脂层之间的接合。
试验例1
将在实施例1和实施例2以及比较例1至比较例4中制备的各个不同材料的接合体的两端固定到Zwick万能试验机(型号：Z020)上，并且通过使用该试验机以50mm/min的速度测量剪切拉伸强度来测量各个接合体的粘合强度。
通过根据上面试验例1测量剪切拉伸强度来测量粘合强度，结果确认，实施例1的粘合强度为23MPa，实施例2的粘合强度为22Mpa。此外，在实施例1和实施例2的剪切拉伸强度的测量过程中，金属与塑料之间的界面损坏，并且在第一树脂层与第二树脂层之间没有发生分离。
与此相比，在比较例1和比较例3的情况下，在不同材料的接合体的制备过程中没有实现钢基板与第一树脂层之间的接合。在比较例2的情况下，发生激光吸收树脂与第一树脂层之间的接合，但是没有发生第一树脂层与第二树脂层之间的接合。此外，在比较例4的情况下，仅发生钢基板与第一树脂层之间的接合，而没有发生在第一树脂层与第二树脂层之间的接合。因此，无法测量比较例1至比较例4的不同材料的接合体的粘合强度。
[附图标记]
10：刻蚀凹槽
20、20a、20b、20c和20d：毛边
30：表面区域
100：金属基板
210：第一树脂层
220：第二树脂层
300：激光吸收树脂

Claims (9)

1.一种不同材料的接合体的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
制备金属基板，该金属基板包括在其一个表面上的两个或更多个蚀刻凹槽和设置为与所述蚀刻凹槽相邻的毛边；
在所述金属基板的所述一个表面上顺序地层压第一树脂层和第二树脂层，从而制备层压体；和
用激光照射所述第二树脂层的表面，
其中，所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为20％至70％，以及
所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率低于所述第二树脂层在相同波长下的透光率，
其中，所述金属基板的所述一个表面在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的光反射率为50％以下。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为20％至50％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第二树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为50％至80％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述第一树脂层的厚度为0.1mm至5mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述激光是输出为50W至2,000W的二极管激光。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述激光以100μm至5,000μm的光斑尺寸在10mm/s至1,000mm/s的照射速度下照射3次以下。
7.一种不同材料的接合体，包括：
金属基板，该金属基板包括在其一个表面上的两个或更多个蚀刻凹槽和设置为与所述蚀刻凹槽相邻的毛边；和
顺序地层压在所述金属基板的所述一个表面上的第一树脂层和第二树脂层，
其中，所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率为20％至70％，以及
所述第一树脂层在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的透光率低于所述第二树脂层在相同波长下的透光率，
其中，所述金属基板的所述一个表面在选自800nm至1,100nm的范围内的任意一波长下的光反射率为50％以下。
8.根据权利要求7所述的接合体，其中，所述第一树脂层填充所述蚀刻凹槽的内部以及所述金属基板的所述表面与所述毛边之间，并且与所述金属基板接合。
9.根据权利要求7所述的接合体，其中，所述第一树脂层的厚度为0.1mm至5mm。
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