专利名称：具有改进的附着性的复合层及结合这种复合层的流体聚集透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合材料，这种复合材料具有金属或金属化芯上的电 气绝缘材料层，本发明还涉及结合这种复合材料的流体聚集透镜。
背景技术：
流体聚集透镜是光在其中由两种不溶混流体之间的弯月面 (meniscus)折射的透镜。 一般来讲，这两种流体中的一种电气绝缘， 另一种流体导电。在两个电极之间的电压的影响下，弯月面的形状是 可以变化的，其中的一个电极连接到导电流体，另一个电极连接到一 种表面，这种表面通过流体接触层与流体分离。这种电压引起电润湿， 从而改变弯月面的形状。例如，可从已公开的PCT专利申请WO-A 03/069380获知这种流 体聚集透镜。在该专利申请中，透镜结构基本上呈圓柱形，且流体容 纳在圆柱形内空间之内并首先由流体接触层然后由金属电极材料的环 状芯包围，这种环状芯用电气绝缘材料层涂覆，这种电气绝缘材料层 如巾白利灵(parylene )。帕利灵是聚对二甲苯的商品名称，这种帕利灵通常以其在多种不 同的用途中在多种基板上形成薄的保形淀积涂层的能力而著名。例如， 参看US 4,173,664。EP 0785073描述了具有相对较光滑的非润湿表面的帕利灵涂层， 这种帕利灵涂层不易附着到其它材料，而且，该专利采用钽层作为帕 利灵涂层与用于在喷墨打印头上形成油墨流通道的另一种聚合材料之 间的附着层。US 6，270，872采用压感粘合剂，以将涂有帕利灵的緩沖装置附着到人的皮肤。US 2005/0112817描述了集成电路设备，在这些设备中，互连件延 伸穿过一个或一个以上电介质层到达一个或一个以上半导体设备。这 种电介质层可包括二氧化硅、掺氟硅酸盐玻璃(FSG)、黑钻石(Black Diamond ) RTM (力口利福尼亚州圣克拉拉市Applied Materials ^>司的一 种产品)、干凝胶、气凝胶、无定形碳氟化合物、帕利灵、BCB(双 苯并环丁烯)和SiLKTM (密歇根州米兰市的Dow Chemical公司的一 种产品)和/或其它材料，并且可通过CVD、 PECVD、 PDL、 ALD、 PVD、聚集离子束(FIB) 、 Langmuir-Blodgett (LB)分子组合体、 旋转涂覆(spin-on coating )和/或其它工艺形成。这些互连件可包括铜(Cu )、鴒(W)、金(Au )、铝、碳纳米管、碳富勒烯(carbon fullerene )、 难熔金属、这些材料的合金和/或其它材料，并且可通过CVD、PECVD 、 ALD、 PVD和/或其它工艺形成。这些互连件还可包^"一个以上的层。 例如，每个互连件可包括附着层，这种附着层可包括钛(Ti)、氮化 钛(TiN)、钽(Ta)或氮化钽(TaN)、碳化硅(SiC)、碳氧化硅(SiOC)、阻挡层和体效导电层，阻挡层可包括氮化钛(TiN)和/或 氮化钽(TaN)、碳化硅(SiC)和碳氧化硅(SiOC),体效导电层包 括铜(Cu)、鴒(W)、铝(Al)或铝合金。发明内容本发明的目的在于改进芯的导电电极材料与流体聚集透镜的电气 绝缘层之间的附着性。本发明的另一个目的在于改进通常在复合材料的导电材料与电气 绝缘层之间的附着性。根据本发明的一个方面，提供一种复合材料，这种复合材料包括 基板和在该基板的至少一部分上的电气绝缘材料层，这种基板包括导 电金属或金属氧化物的至少一个表面层，其特征在于，这种复合材料 包括中间层，这种中间层包括在基板与电气绝缘材料层之间的附着性 改进的金属材料，从而改进基板与电气绝缘材料之间的附着性。根据本发明的另一个方面，提供一种流体聚集透镜，这种流体聚 集透镜包括流体室、流体室内的第一和第二不溶混流体、第一电极、至少一个电气绝缘材料层和第二电极，流体室内的第一和第二不溶混 流体由弯月面分离，第一电极呈芯的形式，这种芯具有导电金属或金 属氧化物的至少一个表面层，所述至少一个电气绝缘材料层在所述芯 上并在芯与流体室内的第一和第二流体之间，且该第二电极与第二流 体接触，其特征在于，包含附着性改进的金属层的中间层位于芯与电 气绝缘材料层的至少 一 部分之间，从而改进芯与电气绝缘材料层之间 的附着性。根据本发明的一个实施例，基板的金属或金属氧化物选自由不锈钢、铜、黄铜和铟锡氧化物(ITO)组成的组。根据本发明的另一个实施例，电气绝缘层的材料选自由帕利灵、 二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)、石蜡、钛酸钡和无定形碳氟聚 合物组成的组，其中，优选的材料是帕利灵，无定形碳氟聚合物如特 富龙AF 1600,特富龙AF 1600是杜邦公司的一种产品。优选帕利灵，因为无充电效果。而且，帕利灵可作为保形涂层相 对容易地涂覆，并带有光滑表面和良好受控的厚度。这些特性对电润 湿性能是重要的，因为这些特性确定最终产品的驱动电压。当在环形 金属芯的内壁上必须提供受控厚度的涂层时，保形尤为重要。根据本发明的另一个实施例，中间金属层包括选自由锌、铅、铜、 铟和铬组成的组的至少一种金属。优选这些金属，因为可通过成本相 对较低的电工艺将这些金属涂覆到金属芯。根据本发明的流体聚集透镜的实施例的方面，流体接触层与和中 间金属层相对的側面上的电气绝缘层接触。优选这种流体接触层是特 富龙AF 1600。本发明的流体聚集透镜可与摄影机中的其它透镜、光学记录器件 或其它任何光学设备一起使用或结合使用。这种流体聚集透镜可与其 它透镜组装，以获得光学路径，或者甚至获得变焦透镜。或者，这种 流体聚集透镜可用在显示器中，如反射显示器中，在这种情形中，仅 需这些基板中的一个在光学上是透明的。这种流体聚集透镜还可用作 传感器。
将参考附图对本发明的复合材料、流体聚集透镜和方法的这些和其它方面进行说明，在这些图中图1示出了本发明的复合材料的一个实施例的示意性截面图； 图2示出了本发明的复合材料的另一个实施例的示意性截面图； 图3示出了本发明的流体聚集透镜的优选实施例的示意性截面图； 图4示出了示于图3中的实施例的左側的一部分的更详细的^L图； 图5A、 5B和5C是示于图3中的芯的左侧的一部分的更详细的祸L图，该图示出了芯的内表面上的层的不同组合。附图是示意性，并未按照比例绘制，不同附图中的相同附图标记代表相同的元件。
具体实施方式
参看图1，图中示意性地示出了本发明的复合材料10的一个实施 例的正视图。基板12是一种导电材料，如不锈钢、铜、黄铜或铟锡氧 化物(ITO)。电气绝缘层14由基板12支撑，这种电气绝缘层14如 帕利灵、Si02、石蜡、钛酸钡或特富龙AF 1600。基板12与电气绝缘 层14之间是改进附着性的金属层16,如锌、铅、黄铜、铟或其它的金 属薄层，这些金属具有与绝缘层14相同的与基板12的良好附着性。 可用标准的涂覆技术涂覆中间金属层，这些技术如气相淀积或无电极 电镀或电镀。这种中间金属层改进基板12与绝缘层10的附着性，尤其是在绝缘层是帕利灵时。参看图2，图中示出了本发明的复合材料20的另一个实施例，该 实施例类似于示于图1中的实施例并包括基板22、绝缘层24和中间促 进层26。不过，再此实施例中，基板本身是一种用非导电体或芯部分 22A和导电表面层22B制成的复合材料。导电表面层22B可以是金属 或金属氧化物，如不锈钢、铜、黄铜铟锡氧化物(ITO)。非导电芯或 体22A可以是如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃或陶瓷，只要满 足特定用途的要求，如涂层的附着性、膨胀系数、表面光滑度和制造 成本等。参看图3，图中示出了根据本发明的另一个实施例的流体聚集透镜 30。透镜30包括第一电气绝缘流体32和第二导电流体34,这两种流 体均容纳在流体室36中。第一流体32和第二流体34不溶混并在弯月 面33之上相互接触。在此示例中，第一流体32是一种硅油、链烷或另一种适当的电气绝缘流体。在此示例中，第二流体34含盐溶液的水 或另一种导电流体。通过将环状芯38夹在盖板40与42之间来形成流体室36。室36 的側壁由环状芯38的基本上呈圓柱形的内壁或表面38A形成，而顶壁 和底壁由光学上透明的盖板40和42形成。圓柱形壁部分44包围环状芯38并形成这种设备的外壁。环状闭 合构件46和48将这种芯/盖板组件保持在外壁内。环状芯38以本说明 书中所描述的方式与流体34隔离并形成笫一电极，而按4丑50与流体 34接触并形成流体聚集透镜设备30的第二电极50。参看图4，图中示出了示于图3中的设备30的更详细的视图，从 图4中可以看出，圆柱形壁部分44与闭合构件46和48中的每一个分 别具有用导电并具有韧性的材料或塑料和金属的导电复合物制成的层 52、 54和56,这种导电并具有韧性的材料如金属，这种金属如铟或铜， 这种导电复合物如尼富龙(niflon)。密封层58分别将层52、 54和56以及盖板40和42的部分保护性 涂覆并封装，以完成组装。密封层58可以是公知的本身作为保护性涂层的橡胶、环氧树脂等 的聚合物涂层。不过，由于层52、 54和56导电，所以优选密封层58 也导电，如金属。这就允许一种包装的形成，这种包装封闭性密封并 不易受到空气、水或其它流体的扩散的影响。此外，可通过电镀或镀 锌形成金属密封层58，这是有利的，因为除了其它的因素之外，可在 三维表面进行这种电镀或镀锌，例如，通过将包装浸在浸槽中。图5A至5C是环状芯38的左侧的一部分的更详细的视图，这种环 状芯38包括内壁38A。在示于图5A的实施例中，环状芯38是导电材 料，且内壁38A用绝缘材料的层39涂覆，该绝缘材料如帕利灵。相对 较薄的中间附着性促进金属层41插在内壁38A与绝缘层39之间。可将薄的中间金属层41涂覆到芯38的全部或部分上。中间金属 层41的金属可以是Zn、 Pb、 Cu、 In、 Cr或具有与芯38和绝缘层39 的良好的附着性的其它金属。从总体上而言，中间金属层41应相对较薄(<5微米)并光滑。可 用标准的涂覆技术涂覆中间金属层41，这些技术如电镀、无电极电镀、 化学汽相淀积、溶胶与凝胶淀积、溅射，或者也可采用任何这些淀积方法的组合，^旦优选电镀方法。中间金属层41改进芯38与绝缘层39的附着性，尤其是在绝缘层 是帕利灵时。不过，本发明的流体聚集透镜依赖于帕利灵层，可使用 任何绝缘层材料，如石蜡、二氧化硅、钛酸钡或无定形碳氟聚合物， 如特富龙AF 1600。在示于图5B的实施例中，环状芯38本身是一种用电气绝缘芯材 料和表面层制成的复合材料，这种表面层用导电材料制成，如金属或 金属氧化物。已经采用的一种可能的组合是用铟锡氧化物(ITO)涂覆 的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。正如在前面的实施例中那样，内壁 38A用层39涂覆，层39用绝缘材料制成，如帕利灵，且中间附着性促 进金属层41插在内壁38A与绝缘层39之间。若采用非导电芯，则中 间附着性促进金属层41还可起到导体的作用。除了另外的电气绝缘流体接触层43之外，示于图5C的实施例类 似于示于图5A的实施例。优选用无定形碳氟聚合物如特富龙AF 1600 形成流体接触层43，并通过如浸涂涂覆。还可采用替代形式，如Cytop, 这种Cytop由Asahi玻璃有限公司制造。用有限数量的实施例对本发明进行了必要的描述。本领域中熟练 的技术人员可从本说明书明白其它实施例和实施例的变化形式，且其 它的这些实施例和实施例的变化形式旨在包括在本发明的范围和权利 要求书之内。
权利要求
1.一种复合材料(10、20)，所述复合材料(10、20)包括基板(12、22)和在所述基板(12、22)的至少一部分上的电气绝缘材料层(14、24)，所述基板(12、22)包括导电金属或金属氧化物的至少一个表面层(22B)，其特征在于所述复合材料(10、20)包括中间层(16、26)，所述中间层(16、26)包括在所述基板(12、22)与所述电气绝缘材料层(14、24)之间的附着性改进的金属材料，从而改进所述基板(12、22)与所述电气绝缘材料层(14、24)之间的附着性。
2. 如权利要求l所述的复合材料，其特征在于所述基板主要包 括金属材料。
3. 如权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述基板的所述 金属材料选自由不4秀钢、铜、黄铜和铟锡氧化物(ITO)组成的组。
4. 如权利要求l所述的复合材料，其特征在于所述电气绝缘材 料层选自由帕利灵、Si02、石蜡、钛酸钡和无定形碳氟聚合物组成的组。
5. 如权利要求4所述的复合材料，其特征在于所述电气绝缘材 料是帕利灵。
6. 如权利要求l所述的复合材料，其特征在于所述中间层的所 述附着性改进的金属材料是逸自由Zn、 Pb、 Cu、 In、 Cr组成的组中 的至少一种。
7. —种流体聚集透镜(30),所述流体聚集透镜(30)包括流体 室(36)、所述流体室(36)内的第一和第二不溶混流体(32、 34)、 第一电极、至少一个电气绝缘材料层(39)和第二电极(50),所述 流体室(36)内的第一和第二不溶混流体(32、 34)由弯月面(33) 分离，所述第一电极呈芯(38)的形式，所述芯(38)具有导电金属 或金属氧化物的至少一个表面层(38C),所述至少一个电气绝缘材料 层(39)在所述芯(38)上并在所述芯(38)与所述流体室(36)内 的第一和第二流体(32、 34)之间，且所述第二电极(50)与所述第 二流体(34)接触，其特征在于包含附着性改进的金属材料的中间 层(41)位于所述芯(38)与所述至少一个电气绝缘材料层(39)的 至少一部分之间，从而改进所述芯(38)与所述电气绝缘材料层之间(39)的附着性。
8. 如权利要求7所述的流体聚集透镜，其特征在于所述基板主 要包括金属材料。
9. 如权利要求8所述的流体聚集透镜，其特征在于所述基板的 所述金属材料选自由不锈钢、铜、黄铜和铟锡氧化物(ITO)组成的组。
10. 如权利要求7所述的流体聚集透镜，其特征在于所述电气 绝缘材料层选自由帕利灵、Si02、石蜡、钛酸钡和无定形碳氟聚合物 组成的组。
11. 如权利要求IO所述的流体聚集透镜，其特征在于所述电气 绝缘材料是帕利灵。
12. 如权利要求7所述的流体聚集透镜，其特征在于所述中间 层的所述附着性改进的金属材料是选自由Zn、 Pb、 Cu、 In、 Cr组成的组。
13. 如权利要求7所述的流体聚集透镜，其特征在于流体接触 层(43)位于所述中间金属层的相对侧面上的所述电气绝缘层的至少 一部分上。
14. 如权利要求13所述的流体聚集透镜，其特征在于所述流体 接触层是一种无定形碳氟聚合物
15. —种器件，所述器件包括基板(12、 22)和在所述基板(12、 22)的至少一部分上的电气绝缘材料层(14、 24)，所述基板(12、 22)包括导电材料的至少一个表面层(22B),其中，所述复合材料(IO、 20)包括中间层(16、 26),所述中间层(16、 26)包括在所述基板(12、 22)与所述电气绝缘材料层(14、 24)之间的附着性改进的金 属材料，从而改进所述基板(12、 22)与所述电气绝缘材料层(14、 24)之间的附着性。
16. 如权利要求15所述的器件，其特征在于所述器件是一种光 学系统的器件。
17. 如权利要求16所述的器件，其特征在于所述器件是一种流 体聚集透镜(30)的器件。
18. —种用于改进基板(12、 22)与电气绝缘材料层(14、 24) 之间的附着性的方法，所述基板(12、 22)包括导电材料的至少一个 表面层(22B)，所述方法包括在所述基板(12、 22)与所述电气绝缘材料层(14、 24)之间形成中间层(16、 26)，所述中间层(16、 26) 包括附着性改进的金属材料。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述方法包括形成 金属或金属氧化物的所述表面层(22B)。
全文摘要
一种复合材料(10、20)，这种复合材料(10、20)包括基板(12、22)、电气绝缘材料层(14、24)和中间层(16、26)，基板(12、22)带有导电金属或金属氧化物表面(22B)，电气绝缘材料如帕利灵，中间层(16、26)在基板与电气绝缘层之间。流体聚集透镜(30)具有第一和第二流体(32、34)和第一和第二电极，第一电极包括用复合材料(10、20)制成的芯(38)，且电气绝缘层(41)位于芯(38)与流体(32、34)之间，第二电极(50)与第二流体(34)接触。
文档编号H05K1/05GK101405625SQ200680034395
公开日2009年4月8日 申请日期2006年9月13日 优先权日2005年9月19日
发明者G·J·弗霍克克斯, P·范德米尔, R·R·M·蒂伯格 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司