[发明专利]加强离子掺杂玻璃部件粘合接头粘合强度和耐久性的方法

说明书

本专利要求2001年7月19日申请的美国第60/306,143号临时专利申请的优先权。

发明领域

本发明涉及到离子掺杂玻璃材料，特别涉及到用粘接剂和粘结料，尤其是环氧粘合剂，将玻璃材料粘接到另一个其它类似或不同的材料上的方法。

发明背景

光学组装件中经常要对由光学透明材料做成的光学元件进行连接。透镜与粘接到该透镜的一边的滤光器的组合，或两个透镜和这两个透镜中间有一个滤光器(filter)并且该滤光器被固定在两个透镜之间的组合，这种组合就是光学组装件的一个例子。

“光学级别”的商业用环氧粘合剂通常被用来连接光学元件，通常都可以提供令人满意的连接效果及发挥组装件的适当光学性能。

不过，一些光学玻璃含有自由离子而且在水环境中对离子迁移没有抵抗能力。而且，还发现在潮湿的环境中，玻璃中的自由离子可以迁移到玻璃和粘接剂的界面。这一现象在某种程度上会引起连接的弱化，这就使得连接遭破坏或连接失效。

希望的是加强两光学元件间或一个光学元件和另一个元件间粘合接头的接头强度及粘接持久力，这两个元件中其中至少一个元件具有某种程度水溶解性或对离子迁移敏感的离子掺杂玻璃。

发明简要

根据本发明的一个方面，其提供了一种加强一个部件的玻璃表面与粘接剂间的粘接强度的方法，其中粘接剂和玻璃表面之间被定义为粘接界面，这一方法包括提供一层位于玻璃表面与粘接剂间阻碍离子迁移的材料，而且这一层至少被不可剥离地附在玻璃表面上，或不可剥离地附在玻璃表面和粘接剂上。

现已发现，二氧化硅(SiO₂)，氧化铝(Al₂O₃)层或含有一层二氧化硅(SiO₂)的多层涂层就能起到令人满意的加强玻璃元件和有机粘接剂间的接头强度及粘接持久力。一种光学环氧粘接剂就是典型的粘接剂，但也可以想到在本发明中使用其它粘接剂或粘合剂，如，丙烯酸酯，丙烯酸酯-尿烷和其它有机粘接剂，混合粘接剂(如基于聚硅氧烷的粘合剂)或无机粘接剂如钎料。在本发明的范围内，金属钎料就属于“无机粘接剂”。

阻碍离子迁移材料应该选择具有能与相连一起的玻璃元件的特性相容的机械特性。如果要连接光学部件，则还要求具有与光学部件相容的光学特性，折射率是的一种较为突出的一种特性。

根据本发明的另一方面，提供了一种玻璃表面和另一材料间的粘接接头，这种粘接接头包括粘接剂和一层设置在玻璃表面与有机粘接剂之间并不可剥离地附在玻璃表面或同时在玻璃表面和有机粘接剂上的阻碍离子迁移的材料。

这种粘接剂可以是任何一种合适的粘接剂，如一种用在光学或光纤行业的不论是透明或不透明的粘接剂。在本发明的一个具体实施方案中，玻璃部件是由商业用的光学玻璃做成，粘接剂是一种通常用于光纤工业的环氧粘合剂，阻碍材料是二氧化硅(SiO₂)，氧化铝(Al₂O₃)或含有一层二氧化硅(SiO₂)的多层涂层。阻碍材料层的厚度可以以1微米为计算单位或更小的，这一厚度薄至约300微米或可更薄。

根据本发明的另一个方面，提供除了用粘合剂将一个部件与另一个元件相连接外，在离子掺杂玻璃元件表面抑制离子迁移和晶体形成的方法。这一方法包括将一层离子迁移阻碍材料沉积到光学元件表面。这种材料最好是二氧化硅(SiO₂)，氧化铝(Al₂O₃)含有一层二氧化硅(SiO₂)的多层涂层。

本发明可以用于将光学元件胶接、钎焊或用其它方法连接到另一个非透明元件，如由其它材料而不是玻璃制成的元件。

附图简述

在图中，图1是在‘刚制成的(as-built，即刚形成的)’和老化的(在105℃/100％RH条件下经过3天时间后)样品的SLC透镜上的各种镀膜的一个比较，其中类型1滤光衬底没有经过涂覆；

图2是在刚制成的’和老化的(在105℃/100％RH条件下经过3天时间后)样品的SLC透镜上的各种镀膜的一个比较，其中类型2滤光衬底没有经过镀膜；