製造元件的方法
2023-05-02 09:13:46 1
專利名稱：製造元件的方法
技術領域：
本發明一般涉及製造許多分立的元件的方法，更具體地涉及製造小玻璃片的方法，例如，特別是光學元件的窗。
背景技術：
在許多應用領域中玻璃適合於用作接觸材料或覆蓋材料。但是，玻璃是難以機械加工的，特別是如果是很小的元件則加工是不利的，這種元件諸如是要製造的光學罩的窗。
考慮到元件的尺寸，傳統的玻璃機械加工技術，如劃痕與切割，難以應用於這類應用。此外，上述的這些技術要求後續的邊緣機械加工，在某些情況下該加工必須個別地執行，這就需要很高的費用。
但是為了保持這些方法的成本處於可接受的極限內，典型地就是使用層疊組件來加工。在此情況中，將許多光學元件組合在一起以構成一疊並鑽孔。一個缺點是邊緣仍必須以分開的步驟進行機械加工。多層的連接通常使用臘或其它粘結物質進行。
雖然一方面層疊降低成本，但連接材料的使用導致汙染，該汙染必須由複雜的清理工藝再去除掉。這在另一方面迫使成本再上升。
實際上，它自身還顯現另一困難，該困難不僅使該方法昂貴還很大地損害了產品的質量。此困難是為去除粘結物質的清理玻璃的過程中，發生在兩塊玻璃之間的相對運動經常導致表面中的劃痕。
如果加工具有高品質和昂貴塗層的玻璃這一點特別不利。
可能提及的這樣一個例子就是具有多個各種類型的極薄層的複合抗反射塗層。這是因為考慮到它們的機械特性在某種環境下這些塗層特別地易受劃傷。
因此，使用傳統方法，在成本效率和質量的矛盾要求之間存在一種相互關係。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種製造元件的方法，該方法價廉且能達到高的零件質量。
具體地，本發明的目的是提供這樣一種類型的方法，該方法可確保零件的高的表面質量，這種元件特別是用敏感材料，例如玻璃製造的。
本發明的另一個目的是提供這樣一種類型的方法，該方法特別適合於很小的元件，例如小的玻璃片。
本發明的另一目的是提供這樣一種類型的方法，該方法允許同時和有效製造多個元件。
本發明的目的是以意想不到的簡單的方法通過獨立權利要求的主要內容來實現。本發明的有利的改進在從屬權利要求中限定。
在根據本發明的用於同時製造多個分開的元件，例如小玻璃片的方法中，提供橫向均勻或單件薄片狀基底。在此，術語橫向單件意味著在一橫向平面中延伸的基底在方法的這一階段中形成在基底平面中的一個結構單元。該基底優選地是橫向相對於平面來說是單層的形式，但對它也可能是多層的形式。此外，該基底具有第一表面和第二表面，該第一與第二表面特別沿橫向表面延伸並彼此平行處於相對的兩側面上。
此外，本發明提供包括第一表面和第二表面的片狀載體，這些表面優選地是平行的並在相對的兩側面上。載體的第一表面以片狀且是可鬆開的方式與基底的第一表面連接，因此基底和載體構成複合層，其中該載體和該基底特別是安排成彼此平行的。
在連接步驟之後，特別通過切割或衝壓，而通過基底加工出元件，從基底製造多個元件。換句話說，基底被分割成多個橫向相鄰部分，構成橫向分開的元件。
但是，但至少就在機械加工步驟之後元件是保持在一起的，雖然加工出的元件特別在橫向完全地彼此分開，這是由於元件是，或保持固定在載體上而載體未被分割，或者至少未被完全分割。因而，由於它們被固定到載體上的事實所以元件的方位和位置被保持不變。
這就能使元件可有效地製造且簡單地處理，同時可能達到極高的元件質量，特別是表面質量。
因而，本發明提供一種層複合體形式的中間產品，該層複合體包括多個橫向分開的元件和一個公共的片狀載體，這些元件橫向彼此相鄰可拆開地固定到一公共載體上。
但接著，如果合適在其間具有另一些工作步驟，則在另一工作步驟中，這些元件被從載體上分離以便最終使元件成單獨的或分開的，這樣它們不再保持在一起。
此步驟可有利地甚至在潔淨室條件下被完成。
根據本發明的方法特別適合於製造非常小和薄的玻璃片，例如由顯示器玻璃和/或具有直徑＜5毫米製成的。這種類型的小玻璃片，例如，被用於如已知的用作封裝光學元件的光學罩。在薄玻璃的情況中，機械加工時間有利地縮短。
使用包括玻璃或透明材料的一基底或一層，該基底或層優選地是平面的。玻璃層也可以通過蒸發塗覆沉積在載體上。
所用的載體優選地是載體薄膜，特別由塑料製成，層疊在玻璃基底上，或反過來。在這種情形下，應該確保載體提供足夠的穩定性，因為它隨後必須暫時地與玻璃片保持在一起。此外，連接是可鬆開的，以便該片隨後成為單個的。在此，其結合力可被UV光解除的載體薄膜已證明特別地適合。
此種薄膜有利地不在元件表面上留下任何汙染並且在機械加工和中間產品的處理過程中防止光學功能表面劃傷。
因此，對於從載體上取下元件優選地以兩個步驟來完成，在該情況中首先解除結合力然後取下元件。
元件的切出優選地通過部分去除基底材料來完成。這包括相對於基底平面的橫向機械加工，從基底的第二表面至少到基底的第一表面為止，可能的話甚至進入載體薄膜。研磨或磨削材料去除方法特別適合於製造環形結構以內的部分或使這些部分成單獨的部分，在該方法中切出環狀結構。在此，應該指出不應完全磨穿載體薄膜，因此它有利地保持其作為將元件保持在一起的功能。
因此，基底優選地是首先完全分開，然後部分地去除載體材料，具體的是直到已經到達載體的第一與第二表面之間的位置或者到達載體的第一表面為止。這樣，優選地是在一個工作步驟中將多個橫向相鄰的元件從基底中切出或者彼此橫向分開。
特別優選的是藉助振動研磨，特別是超聲振動研磨，以結構的形式切出元件。如果這樣，使用多個空心的研磨衝孔器將元件衝出基底，在該情況中要製造的每個元件精確地被一次研磨衝壓出。因此最好使用具有多個橫向相鄰的研磨衝孔器的研磨工具，這些衝孔器在同一個工作步驟加工組合的元件。對大量的，例如幾百到一千的陣列或矩陣，研磨衝孔器要固定到一個聲波裝置(Sonotrode)上。
超聲振動研磨可方便地用於製造具有從幾微米到幾釐米的尺寸的元件。此外，邊緣處的加工質量已經高到在某些情況下可能免去傳統的機械加工，諸如磨削，這就帶來巨大的費用節省。
特別進行超聲振動研磨不用層疊或結合玻璃基底，所以損壞元件的危險有利地被降低。
該研磨衝孔器的形狀與要製造的元件的形狀匹配。這就能使研磨方法以方便的方式適合於特殊的要求。根據本發明的一個優選實施例，每一個具有連續環，例如圓環形式的研磨衝孔器，即特別是向下敞開的空心體或空心圓柱體形式的管形研磨衝孔器被使用以便例如獲得圓環形的玻璃片。
另一種選擇，還可能使用噴砂劑通過噴砂切出元件，例如藉助於噴砂處理，在該情況中要製造的元件之間的基底的材料通過噴砂處理來去除。為此，區域性地遮蓋基底，例如使用構圖的光刻膠或固體掩模，特別是金屬掩膜以保護不被噴砂。
特別藉助於噴砂工藝，例如儘管基底與載體仍然結合，基底的該第二表面也可在元件切出之前、之後或同時被構造成。作為舉例，在基底中產生出凹陷、腔等等。
噴砂處理的優點在於無需使用成形工具。此外，例如使用光刻法掩模定位精度是高的。元件或結構的尺寸在此情況中不受工具幾何形狀的限制。
元件從載體的取下特別在切出步驟之後進行。作為舉例，藉助於真空將元件從該載體取出。
如果使用焊劑，例如焊膏，以便例如隨後將窗釺焊到對應的光學元件上，則根據本發明的方法特別有利。
特別將焊劑作為構成的焊劑層印刷到第二基底表面上，例如藉助於網版印刷技術。但是，它也可能施加或印刷到其它的結構的功能層上。
優選的是，特別在已經切出元件之前和/或如果合適在已經施加焊劑之後，保護層，例如保護臘，被施加到基底的第二表面或焊劑層上，該保護層有利地保護表面不受損傷。
根據本發明的一個優選實施例，該基底或玻璃基底設有一塗層，例如抗反射塗層，例如在其第一或第二表面上。既可以將保護層加到塗層上以保護後者，也可以用載體薄膜保護塗層。
在切出元件之後，保護層被分割成多個分離的部分，每個部分屬於一特定的元件。
優選地，作為切出步驟的結果，在同一工作步驟並使用相同的工具，切出或研磨元件和保護層的部分，使用相對基底平面橫向地齊平。
剛好在元件切出之前但在機械切出元件同一步驟中，焊劑層被分成橫向相鄰和分開的部分。因此，在已經切出元件之後並在從載體上取下元件之前，焊劑層被分割成多個橫向相鄰並分開的部分，每一部分準確地屬於一特定的元件。
也優選的是，例如藉助於一個連續的通道或超聲清洗機械，特別是元件切出之後和/或元件從載體上取下之前或分開之前，去除保護層。因此，特別從片狀基底或基底一載體複合物上去除保護層。
這樣，有利的是能夠基本上避免損傷到基底表面，同時與從單個元件上去除相比較，該去除是明顯地不複雜。該後一好處特別在具有小尺寸的，例如直徑＜5毫米，和相關小重量的元件的情況下，是極其有利的。
在接下去的內容中，在實施例的基礎上並參照附圖更詳細地說明本發明；各實施例的特徵可以彼此組合，同時相同和類似的元件被標以相同的標號。
圖1表示根據本發明的一個實施例的示意橫剖面，圖2表示圖1的實施例在方法的後續階段的示意橫剖面，圖3表示圖2的實施例在後續工藝階段的示意平面視圖，圖4表示根據本發明的另一實施例的示意橫剖面，圖5表示圖4的實施例在後續工藝階段的示意橫剖面，圖6表示圖5的實施例的平面視圖，圖7表示根據本發明的方法的實施例的流程圖，以及圖8表示根據本發明的方法的另一實施例的流程圖。
具體實施例方式
圖1表示一複合元件8，該複合元件8包括一玻璃基底10具有一層疊在其上的塑料薄膜12，該玻璃基底10的下表面10a和該塑料薄膜12的上表面12a被可鬆開地彼此表面結合。一保護層14被施加到該基底10的上表面。該複合元件8可以藉助於載體薄膜12的下表面12b被放置到，例如一工作檯上。
彼此緊靠設置的四個空心圓柱形研磨衝頭20由聲波裝置(Sonotrode)通過一公共夾頭22被激振到超聲振動並且在由箭頭24指示的方向受到力的作用。考慮到它們的形狀，該研磨衝頭20部分地或者以特定圓環的形狀去除該保護層14的材料，以便從基底10衝出多個元件16。因此該基底10在一個單一工作步驟中遍及其整個表面被加工。
圖1表示研磨衝頭20處在一個沿力作用的方向24，或者相對基底平面26的橫向，它們已經完全扎入穿過該保護層14並部分扎入穿過該基底10的位置。但還未達到載體薄膜12。
圖2表示該複合元件8包括基底10、載體薄膜12和保護層14，在藉助研磨衝頭20已經加工出元件16以及該研磨衝頭20已被移去之後的狀態。作為使用該研磨衝頭20研磨加工出的結果，在每個情形下圍繞圓柱形元件或小玻璃片已經產生圓環形狀的凹槽28。可以看到該凹槽28相對於基底平面26的橫向完全扎入穿過該保護層14和基底10，而該研磨衝頭20僅僅部分地扎入到載體薄膜中。圖2表示切出步驟之後但在元件16被從載體薄膜12上取下之前的複合元件8的狀態。
圖3表示圖2的複合元件8在保護層14已被清除或洗掉之後的平面視圖。因此，在元件16和在元件16之間的中間空隙18兩者處已經不覆蓋基底10的上表面10b。在已經被研磨衝頭加工出的環形凹槽28中已不覆蓋該載體薄膜12。
現在參考圖4，圖4中示出一個與複合元件8有類似結構的複合元件8′。該複合元件8′僅僅由於以下事實不同於複合元件8，即以多個環狀釺焊體形式的焊劑層32被印刷在保護層14的下面。
在應用保護層14之前藉助於絲網印刷將焊劑層32印刷上並乾燥成如焊膏的構造的形式。為增加焊劑層對基底的粘接，附帶地也可以使該焊劑層預玻璃化。
圖5表示在保護層14去除之後的通過複合元件8′的橫剖面，該複合元件8′仍包括基底10、載體薄膜12和焊劑層32。
現在參照圖6，該圖示出複合元件8′的平面視圖。該圖顯示元件16，且清洗掉該保護層14，每一個元件16的上表面10b上有一個焊劑32的環。
再次參照圖4與5，切出這些元件16無需疊起。由於不用成疊地衝出或鑽出這些元件16，有可能由構造的絲網印刷以低成本施加焊膏以形成焊劑環32。該衝出工序是在已經施加焊膏之後進行。
例如，為了焊到半導體雷射器或LED的光學罩的窗上使用該焊劑環。因此，將焊劑施加到光學元件或窗16的邊緣區域中。
圖7表示使用超聲研磨的根據本發明的方法的流程圖。首先，將載體薄膜層疊到玻璃基底上。然後將產生焊劑結構或焊劑環32的焊膏有選擇地印刷於其上，然後乾燥。
接著，有選擇地施加保護層14。此後，如圖4所示，使用包括研磨衝孔器20的成型工具藉助於超聲振動研磨切出元件或光學罩16直到進入載體薄膜12。
接著，如果有的話，再去除保護層，例如在一臺超聲清洗機中進行。
此後，用紫外光輻射載體薄膜12，其結果是解除基底10上的粘結力，即弱化，而不用從基底10分離載體薄膜。然後，將光學罩16從載體薄膜12中取出。
因此，本發明直到將小的光學窗16從載體薄膜中取出的步驟免除了對小的光學窗16的複雜的處理。與傳統的在光學罩中實施的工作相比較，這就給出明顯提高的成本效益。
圖8表示類似於圖7的、根據本發明的方法的流程圖。由於以下事實圖8不同於圖7，即取代超聲振動研磨，藉助於噴砂處理切出光學罩。
這樣，在將載體薄膜已經層疊到玻璃基底上和/或焊膏已經乾燥之後，將光刻膠施加到基底10的上表面10b並用光刻方法構圖。在構圖之後，不覆蓋圍繞光學罩16的環形凹槽28。然後。藉助於噴砂處理從上表面10b除去基底材料，至少達到載體薄膜12的上表面12a為止。然後，去除光刻膠並如圖7所示的程序繼續下面的步驟。
很清楚對於本專業技術人員來說，以上描述的該實施例要理解為實例，並且本發明不局限於這些實施例，而是能夠以多種方法變化而不偏離本發明的範圍。
權利要求
1.一種用於製造多個元件(16)，特別是小玻璃片的方法，包括以下步驟提供一基底(10)，提供一載體(12)，將該基底(10)的第一表面(10a)結合到該載體(12)的第一表面(12a)，將元件(16)從基底(10)中切出，至少在緊接切出元件之後該元件被載體(12)保持在一起，以及從載體(12)取下元件(16)以便分開元件(16)。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於在切出步驟的過程中所述的元件(16)被橫向彼此分開。
3.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於基底(10)由玻璃製成或者使用一種透明材料。
4.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於使用的載體是一載體薄膜。
5.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於切出元件(16)的步驟包括從基底(10)的第二表面(10b)的部分去除基底材料至少直到基底(10)的第一表面(10a)為止，該第二表面在第一表面(10a)的相對一側上。
6.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於為了切出元件(16)，部分地去除基底材料(10)和載體材料(12)並且連續不斷直到達到載體材料(12)的第一表面(12a)和第二表面(12b)之間的一個位置為止，該第二表面在該第一表面相對的一側上。
7.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於在一個工作步驟中將多個橫向相鄰元件(16)從基底(10)切出。
8.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於切出元件(16)的步驟藉助振動研磨進行。
9.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於使用多個空心研磨衝孔器(20)進行振動研磨。
10.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於使用具有連續環形狀的橫截面研磨衝孔器(20)。
11.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於元件(16)藉助於以噴砂材料的噴砂處理被切出。
12.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於基底(10)的第二表面(10b)被構造出。
13.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於藉助於真空從載體(12)取下該元件(16)。
14.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於應用一種焊劑。
15.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於以如焊劑層(32)構造的形式印刷上焊劑。
16.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於將保護層(14)施加到基底(10)的第二表面(10b)或者施加到焊劑層。
17.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於在切出步驟之後和/或分開步驟之前去除該保護層。
18.如前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於以下列順序進行至少某些以下步驟—提供基底(10)和載體(12)，—然後將該基底(10)結合到該載體(12)上，—然後施加焊劑層(32)，—然後施加保護層(14)，—然後對構成的結構加上一掩模，—然後將元件(16)從該基底切出，—然後去除該掩模，—然後去除該保護層(14)，—然後釋放該載體(12)的粘合力，—然後從該載體(12)上取下該元件(16)。
19.特別可以由如前述權利要求之一所述的方法製造的、複合元件(8)層形式的中間產品，包括已經被分割成橫向分開的多個元件(16)的基底(10)，和一公共(片狀)的載體(12)，所述的元件(16)是橫向彼此相鄰地、可拆開地固定到該公共載體(12)上。
20.如權利要求19所述的中間產品，其特徵在於焊劑層(32)已經被施加到該基底的第二表面(10b)並且只要合適則在保護層(14)下面，所述的焊劑層(32)被分割成多個橫向分開的部分，且每個部分屬於一特定的元件(16)。
21.如前述權利要求之一所述的中間產品，其特徵在於焊劑層(32)以構造的形式被印刷。
22.如前述權利要求之一所述的中間產品，其特徵在於該基底(10)的第一表面(10a)被結合到該載體(12)的第一表面(12a)上，並且在第二表面(10b)上具有一保護層(14)，該保護層是在與該第一表面(10a)相對的一側上，和/或在焊劑層上。
23.如權利要求22所述的中間產品，其特徵在於該保護層(14)被分割成多個分開的部分，每一部分屬於一特定的元件，同時該基底限定一平面，該元件和該保護層(14)的各部分被機械加工以便橫向相對於該平面齊平。
全文摘要
本發明涉及一種元件的製造方法，更具體的是玻璃平板，例如，光學元件的光學罩的窗。本發明目的在於提供一種確保元件的高表面質量的經濟方法。該發明的方法包括以下步驟提供一個基底(10)，提供一個載體(12)，例如，通過層疊載體薄膜，將該基底(10)的第一表面(10a)連接到載體(12)的第一表面(12a)，從基底(10)中加工出元件(16)，例如，藉助於超聲振動研磨或噴砂，其中在從載體(12)加工出元件之後該元件直接夾持在一起，以及從載體上除下元件(16)以便分開該元件(16)。
文檔編號B28D5/04GK1835823SQ200480023587
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月16日 優先權日2003年8月18日
發明者M·福斯 申請人:肖特股份公司