[发明专利]一种偶联处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及元器件的表面处理技术领域，具体涉及一种偶联处理方法。

背景技术

在元器件的表面处理过程中，经常需要在元器件表面设置涂层以改善元器件的表面特性，例如，获得改善的防水、防腐蚀性能，获得光滑耐磨的表面特性，或者获得功能梯度层，等等。为了使涂层能够更牢固地附着在元器件的表面上，现有技术中通常在设置涂层之前对元器件进行偶联处理，以便在元器件表面形成偶联剂分子的自限分子层，该自限分子层的存在，能够增强涂层与元器件表面的结合强度，从而有效延长涂层的寿命。

传统的偶联处理过程普遍包括以下步骤：

1.水解反应(配偶联剂水溶液)：将异丙醇、去离子水、偶联剂(如硅烷偶联剂A-174)按规定的体积比进行混合，搅拌后静置；

2.浸泡偶联剂水溶液：将待处理的元器件放入偶联剂水溶液中浸泡一定的时间；

3.干燥处理：取出后做干燥处理。

由于传统的偶联处理过程无法摆脱对偶联剂水溶液的依赖，元器件必须在偶联剂水溶液中浸泡足够的时间，这导致很多对水敏感的元器件无法经历这个过程，因为这类元器件浸泡在水溶液中时，水溶液中的水分会腐蚀元器件的表面，并且存在导致元器件短路的风险。因为当将元器件浸泡于偶联剂水溶液中时，元器件表面需要防水防腐蚀的结构，如导电层、电极等，会在偶联剂水溶液中形成微电池，从而加速腐蚀，甚至导致元器件短路或者断路。因此，对于设置涂层的目的在于使元器件的表面获得防水、防腐蚀性能的场合下，在设置涂层之前先将元器件浸泡于水溶液中的做法与其最终的目的相悖，对于这类元器件，目前的做法是不进行偶联处理而直接设置涂层，由此也存在涂层附着不够牢固、涂层寿命短的问题。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种偶联处理方法，能够摆脱偶联处理过程对偶联剂水溶液的依赖，从而在不含水的偶联剂的干燥环境中进行偶联处理，有助于在元器件的表面上形成牢固的涂层。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种偶联处理方法，用于在目标元器件的表面上形成偶联剂分子的自限分子层，所述偶联处理方法利用偶联剂在真空环境下进行偶联反应，以获得所述自限分子层，其中，偶联反应所利用的偶联剂为不含水的偶联剂。

优选地，所述偶联处理方法包括步骤：

将所述目标元器件与不含水的偶联剂一同置于真空状态下的沉积腔中，使所述偶联剂因负压而气化，在所述目标元器件的表面上发生偶联反应，从而形成偶联剂分子的自限分子层。

优选地，所述偶联处理方法包括步骤：

将不含水的偶联剂施加到所述目标元器件的表面上，然后将所述目标元器件置于真空状态下的沉积腔中，使所述偶联剂因负压而气化，在所述目标元器件的表面上发生偶联反应，从而形成偶联剂分子的自限分子层。

优选地，将不含水的偶联剂以喷涂(优选超声雾化法喷涂)、滴注、蘸涂或浸泡的方式施加到所述目标元器件的表面上。

优选地，所述沉积腔中的气压为0-100Torr，温度为0-100℃。

优选地，在所述目标元器件的表面上形成的偶联剂分子的自限分子层的厚度小于1微米。

优选地，所述偶联反应的反应时间为5min-5h。

优选地，采用的偶联剂包括硅烷偶联剂、有机铬络合偶联剂、钛酸酯偶联剂和/或铝酸化合偶联剂。

优选地，所述硅烷偶联剂包括三氯乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧硅烷、和/或三氯丙烯基硅烷；和/或，所述有机铬络合偶联剂包括甲基丙烯酰铬络合物；和/或，所述钛酸酯偶联剂包括钛酸四丁酯、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三钛酸异丙酯、和/或二异硬酯酰基酞酸乙酯；和/或，所述铝酸化合偶联剂包括铝酸锆。

优选地，所述目标元器件为植入式器件、传感器、执行器、电子元器件、化工设备零部件、航空航天零部件、核电零部件、或船舶设备零部件，优选为具有可动结构的器件，更优选为压力传感器、加速度传感器、流量传感器、陀螺仪、麦克风、静电执行器、磁执行器、电热执行器、微泵、或压电执行器，进一步优选为植入式眼压传感器、植入式血压传感器、植入式颅内压传感器、植入式膀胱压传感器、植入式肠管压力传感器、植入式胸壁压力传感器、或植入式义齿压力传感器。