Procedimiento de soldadura de dos objetos entre sí, uno de los cuales comprende una superficie de polímero y elotro comprende una superficie conductora o semiconductora de la electricidad,

que se caracteriza porquecomprende:

a) el electro-injerto de una película orgánica sobre la superficie conductora o semiconductora, y a continuación

b) una operación de soldadura de la superficie de polímero con la superficie conductora o semiconductora injertadade este modo.

Procedimiento de soldadura de una superficie de polímero con una superficie conductora o semiconductora de la electricidad 5

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento que permite soldar una superficie de polímero con una superficie conductora o semiconductora, a las aplicaciones de este procedimiento, así como a las estructuras que se obtienen mediante su aplicación.

Por “superficie de polímero” se entiende una superficie constituida por un polímero y que corresponde a toda o parte de la superficie de un objeto que puede estar, o bien exclusivamente constituido por este polímero, o bien formado por uno o varios materiales distintos y de los cuales al menos una parte de la superficie está constituida por dicho

polímero. En particular, el objeto puede ser un objeto que comprende una zona conductora o semiconductora de la electricidad y cuya superficie está constituida por un polímero.

Por “superficie conductora o semiconductora” se entiende una superficie constituida por un material conductor o semiconductor de la electricidad y que corresponde a toda o parte de la superficie de un objeto que puede estar, o bien exclusivamente constituido por este material conductor o semiconductor, o bien formado por uno varios materiales distintos y de los que al menos una parte de la superficie está constituida por dicho material conductor o semiconductor.

El procedimiento de acuerdo con la invención puede evidentemente encontrar aplicación en todos los campos en 25 donde es necesario solidarizar un polímero, y en particular un polímero termofusible, con una superficie conductora

o semiconductora de la electricidad.

A título de ejemplo, se pueden citar el campo de los materiales compuestos como los que se utilizan en las industrias aeroespacial, aeronáutica y del automóvil, donde el procedimiento de acuerdo con la invención puede permitir, por ejemplo, resolver los problemas de desconchado de las pinturas y de los revestimientos que sirven para proteger las piezas frente a la corrosión. También se puede citar el campo biomédico donde el procedimiento de acuerdo con la invención puede ser útil, por ejemplo, para recubrir el material médico o quirúrgico implantable, como endoprótesis vasculares o “stents”, guías de aneurisma, guías de catéter, estimuladores cardíacos, prótesis de cadera, electrodos de implantes cocleares, implantes dentales o también electrodos de electrofisiología, con unos

materiales biocompatibles específicos para garantizar una liberación controlada de sustancias biológicamente activas.

Pero, el procedimiento de acuerdo con la invención también puede encontrar aplicación en los campos donde es necesario realizar una fijación mecánica sólida entre dos objetos que presentan unas zonas conductoras o semiconductoras de la electricidad, y en particular cuando la fijación se debe realizar en estas zonas. En particular, el procedimiento objeto de la invención puede ser muy útil en el caso de que se desee que la fijación se realice a unas temperaturas inferiores a las necesarias para realizar una soldadura térmica directa, ya sea por razones técnicas (como la sensibilidad de los materiales al calor) o económicas, o también cuando se prevé realizar la fijación por medio de una unión flexible. Estas exigencias están muy presentes en el ensamblado de elementos

45 sensibles que componen microsistemas, como los microsensores, y en particular en el ensamblado que se realiza mediante la tecnología denominada de “sistemas de conexión mediante esferas de polímero”, también conocida por la terminología anglosajona “polymer flip chip” (PFC) .

Estado de la técnica anterior

La solidarización de un material orgánico, y en particular de un polímero, con un material conductor o semiconductor de la electricidad plantea un cierto número de dificultades.

En efecto, los materiales orgánicos presentan unos estados de superficie localizados: en términos químicos, se dice

55 que poseen unos grupos funcionales. En este sentido, hacer química sobre una superficie de polímero es “sencillo” en la medida en que se trata de hacer reaccionar juntos unos grupos funcionales y, por lo tanto, de sacar partido de la experiencia adquirida en química orgánica. Por el contrario, la superficie de los materiales conductores o semiconductores se compone de estados electrónicos deslocalizados (dejando aparte los fallos de superficie) : en términos químicos, la noción misma de grupos funcionales desaparece y ya no se puede aplicar a la química superficial de los materiales conductores o semiconductores la experiencia adquirida en química orgánica.

Por esta razón, entre las soluciones propuestas, se encuentran, en primer lugar, las que consisten en dotar a la superficie del material conductor o semiconductor de grupos funcionales orgánicos de tal modo que este material se pueda solidarizar con el material orgánico mediante una reacción química.

65 Esto se puede conseguir, por ejemplo, induciendo la formación sobre esta superficie de capas de óxidos o de hidróxidos en las que a continuación se pueden hacer reaccionar unos grupos funcionales complementarios, como los grupos isocianatos (EP-A-1110946 [1]) , siloxanos (WO-A-00/51732 [2]) o cloruros de ácido (FR-A-781232 [3]) , o utilizando unos agentes de acoplamiento bifuncionales o también unos agentes primarios químicos de adhesión como el γ-amino propilo trimetoxi silano (E. P. PLUEDDMANN, en FUNDAMENTALS OF ADHESION, Ed. L. H. Lee,

pág. 269, Plenum Press, Nueva York, 1990 [4]) .

También se puede tratar previamente la superficie del material conductor o semiconductor de tal modo que se creen en esta unos grupos funcionales que presentan una reactividad superior a la de las capas de óxidos e hidróxidos mencionados con anterioridad, con la intención de conseguir más rápidamente una reacción con el material polímero. Puede tratarse en particular de grupos funcionales inestables, formados de forma transitoria, como los radicales generados por una oxidación violenta de dicha superficie, ya sea por vía química o bien por irradiación.

De este modo, por ejemplo, el documento US-A-6022597 [5] propone exponer la superficie a un reactivo que presenta unos grupos generadores de nitrógeno (grupos azidas, por ejemplo) y bombardear esta superficie con unas

partículas (iones, electrones, protones, …) para transformar los grupos generadores de nitrógeno en grupos nitrenos aptos para reaccionar a continuación con un gran número de grupos funcionales orgánicos.

La patente US nº. 6287687 [6] propone funcionalizar una superficie aplicándole un tratamiento de plasma en el cual el gas de plasma contiene un monómero que se puede polimerizar o copolimerizar con otros compuestos polimerizables bajo el efecto de una irradiación.

La patente US nº. 4421569 [7] prevé, por su parte, funcionalizar una superficie aplicándole una suspensión acuosa que comprende un monómero precursor de un polímero, un prepolímero, unas sales metálicas y un catalizador, las sales metálicas sirviendo para oxidar dicha superficie de tal modo que se creen unos radicales que pueden iniciar las

reacciones de polimerización del monómero y del prepolímero.

La superficie del material conductor o semiconductor también se puede funcionalizar por medio de radicales a los que se hace reaccionar mediante la irradiación con iones pesados (documento US-A-6306975 [8]) , mediante procedimiento térmico (documento WO-A-98/49206 [9]) o mediante procedimiento fotoquímico tal y como se describe en el documento WO-A-99/16907 [10].

Todos estos procedimientos se basan en la voluntad de crear unas uniones químicas lo más fuertes posible y, en particular, unas uniones covalentes en la interfaz material orgánico/material conductor o semiconductor. De una manera general, estos presentan el doble inconveniente de utilizar unos reactivos químicos y/o unas operaciones de

activación complejas y caras, y de exigir la optimización de protocolos operativos a menudo largos, las reacciones químicas superficiales produciéndose, en efecto, a unas velocidades marcadamente más bajas que sus equivalentes en disolución.

Por otra parte, los procedimientos que aplican... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de soldadura de dos objetos entre sí, uno de los cuales comprende una superficie de polímero y el

otro comprende una superficie conductora o semiconductora de la electricidad, que se caracteriza porque 5 comprende:

a) el electro-injerto de una película orgánica sobre la superficie conductora o semiconductora, y a continuación

b) una operación de soldadura de la superficie de polímero con la superficie conductora o semiconductora injertada 10 de este modo.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque el electro-injerto de la película orgánica es un injerto electro-iniciado.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, que se caracteriza porque la película orgánica es una película de polímero.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, que se caracteriza porque la película de polímero se obtiene a

partir de monómeros y/o prepolímeros parcial o totalmente funcionalizados por unos grupos vinílicos. 20

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, que se caracteriza porque la película de polímero se obtiene a partir de un monómero vinílico seleccionado entre el acrilonitrilo, el metacrilonitrilo, los acrilatos y metacrilatos, las acrilamidas y metacrilamidas, los cianoacrilatos, el ácido acrílico y el ácido metacrílico, el estireno, los halogenuros de vinilo, la N-vinil pirrolidona, la 2-vinil piridina, la 4-vinil piridina y los compuestos telequélicos de extremos vinílicos.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, que se caracteriza porque la película de polímero se obtiene a partir de monómeros y/o prepolímeros parcial o totalmente funcionalizados por unos grupos cíclicos separables mediante un ataque nucleófilo o electrófilo.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, que se caracteriza porque la película orgánica se obtiene a partir de sales de diazonio, de sulfonio, de fosfonio, de yodonio y sus mezclas.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la

operación de soldadura consiste en una termofusión o una soldadura por adherencia o una combinación de ambas. 35

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que se caracteriza porque la soldadura por adherencia se realiza mediante una sustancia que puede disolver o hinchar la superficie de polímero que hay que soldar y la película orgánica electro-injertada sobre la superficie conductora o semiconductora.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el polímero que constituye la superficie de polímero se selecciona entre los polietilenos, los polipropilenos, los poliestirenos, los poliacrilonitrilos, los polisiloxanos, los poliésteres, los poliortoésteres, las policaprolactonas, las polibutirolactonas, los poliacrílicos, los polimetacrílicos, las poliacrilamidas, las resinas epóxidas, sus copolímeros y sus mezclas.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el polímero que constituye la superficie de polímero es un polímero termofusible.

12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la 50 superficie de polímero es una película de polímero que recubre un material conductor o semiconductor.

13. Aplicación del procedimiento, tal y como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, a la fabricación o la restauración de materiales compuestos destinados a las industrias aeroespaciales, aeronáutica, automovilística, biomédica, micro-electrónica y de los microsistemas.

14. Aplicación del procedimiento, tal y como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, a la fabricación de material médico y quirúrgico implantable.

15. Aplicación del procedimiento, tal y como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, al 60 ensamblaje de elementos sensibles integrantes de los microsistemas o a la encapsulación de los microsistemas.

16. Estructura que comprende dos objetos, uno de los cuales comprende una superficie conductora o semiconductora de la electricidad y el otro comprende una superficie de polímero, estas superficies estando soldadas entre sí por medio de una película orgánica de un espesor inferior a 1 μm que está electro-injertada sobre

65 dicha superficie conductora o semiconductora de la electricidad.