CN112154058A - 借助喷射的剥离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于结构化涂覆基材的表面的方法，其中该表面包括多个间隔开的光学元件，并且在光学元件之间至少部分设置金属元件，并且其中在应用该方法之后，光学元件应完全被涂层覆盖，而至少一些金属元件在其大部分面上不应被涂覆，其中该方法包括以下步骤：a）为基材提供多个间隔开的光学元件和金属元件b）用牺牲材料加载至少一些金属元件以形成牺牲斑点c）用层体系涂覆基材表面d）将牺牲斑点与基材分离，其中层体系的位于牺牲斑点上的区域也与基材分离。该方法的特征在于，至少部分地借助喷射来加载牺牲材料。

Description

借助喷射的剥离方法

本发明涉及一种在表面上产生结构的方法。

本发明主要涉及一种基材，在该基材的表面上布置有多个由透明塑料制成的凸起的光学元件。光学元件被间隔开，使得可以在它们之间布置另外的元件。例如，在此可以是金属触点。

凸起的光学元件通常必须用薄层体系涂覆。例如，在此可以是防反光涂层，或者可以在这些光学元件上实现滤光器，该滤光器仅可透射预先定义的波长范围，而电磁辐射的其它波长被反射和/或吸收。通常，这种薄层体系包括非导电介电层。在此清楚的是，在最终产品中，金属触点不能被薄层体系覆盖，因为否则它们不再能作为金属触点起作用。

实践中，对基材表面进行了全面的涂覆，随后围绕金属触点区域进行了结构化。在此通常使用剥离技术，其中在施加薄层体系之前，金属触点被牺牲材料局部覆盖。在施加薄层体系之后，用分离方法处理表面，该分离方法侵蚀并优选剥蚀牺牲材料，使得位于其上的薄膜层一起被局部剥蚀。

一个困难在于，通过该分离方法，既不能侵蚀光学元件也不能侵蚀金属触点。当光学元件和金属触点之间的间隙很小时，则出现另一个困难。那么在分离方法中就必须确保不一起除去光学元件边缘区域中的薄膜体系部分。然而，另一方面，也必须确保金属触点尽可能全部不再被薄膜材料覆盖。

本发明的目的在于提出一种方法，通过该方法至少部分且优选全部克服了上述困难。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的方法来实现。从属权利要求涉及根据本发明的方法的有利实施方式。

在根据本发明的方法中，牺牲材料的局部施加基于非接触式配量，这也称为喷射(Jetten)。通过这种也称为非接触式配量的方法，配量出(abdosierte)的连续的液体量自由地即完全地从配量开口释放，朝目标位置方向射出。以这种方式，区域可以用牺牲材料有针对性地覆盖（例如金属触点），而在其他区域（例如在光学元件之上和附近）上则没有牺牲材料。在下文中，有针对性地用牺牲材料覆盖的区域称为牺牲斑点(Opferflecken)。根据本发明，现在选择液体量的体积和定位，以使得如此形成的牺牲斑点不会在朝着光学元件的方向上完全覆盖金属触点。这基于发明人的想法，即在施加薄膜层体系后去除牺牲斑点时，去除的薄膜材料比对应于牺牲斑点的面积要多一些。现在，通过根据本发明的方法确保，即使金属触点和光学元件之间的间隔很小，在分离方法之后，光学元件仍然可靠地完全被薄膜层体系覆盖。这不仅是为了始终确保跨整个光学元件的光学功能，还为了确保跨整个光学元件且优选甚至略超出边缘的薄膜层体系也承担的免受环境影响的保护功能。

根据本发明的一个优选实施方式，首先将牺牲材料的第一液体罐彼此分开地施加。仅在首先彼此分开施加的这些第一液体罐至少部分地固化之后，才施加与第一液体罐部分重叠的第二液体罐。这具有很大的优点，即第一液体罐和第二液体罐基本上不会交错流动，因此也不会以不受控制的方式散开(ausbreiten)。以这种方式，可以非常精确地选择牺牲斑点的范围。虽然第一液体罐和第二液体罐可以具有相同的体积。但是，它们优选具有不同的体积，并且特别优选第二液体罐的体积大于第一液体罐的体积。在这种情况下，第一液体罐和/或第二液体罐可以由多个相继释放的较小的单个罐构成。

根据本发明的另一优选实施方式，牺牲材料包含铁磁颗粒。这就开辟了利用磁力（例如通过电磁铁的强磁场）将牺牲斑点与位于其下的材料分离的可能性，而不必使用溶剂。

现在将根据实施方式且借助于附图示例性详细描述本发明。

图1显示了具有光学元件和金属触点的基材。

图2显示了图1的基材和额外的牺牲斑点。

图3显示了带有额外的涂层的图2。

图4显示了图3，其中去除了牺牲斑点和位于其上的层。

图5显示了用光刻胶喷射的不同模式。

图6显示了用UV粘合剂喷射的不同模式。

图1示出了具有光学元件103、103‘、103‘‘和金属触点105、105‘、105‘‘的基材101。在右边缘处，图1示出了沿线段AA的截面。在此，光学元件103‘‘与金属触点105‘‘的小的间距是清楚的。在第一实施例中，基材是玻璃基材，并且光学元件是具有大约100微米的高度的环氧透镜。光学透镜也可以由其他材料、特别是聚合物材料构成。金属触点是金触点，其中从透镜边缘到金触点边缘的最小间距大约为250微米。

现在环氧透镜应用约1微米厚的防反光层（AR层）覆盖。由于该AR层也还具有保护环氧透镜免受有害环境影响的功能（特别是用作水阻挡层），因此AR层必须完全覆盖环氧透镜直至超出边缘。然而同时，金触点应无AR涂层。

为此，金属触点如上所述被牺牲斑点覆盖。但是，根据本发明，金属触点没有被完全覆盖，而是如此施加牺牲斑点使得待用牺牲材料加载的金属元件的面向光学元件的边缘区域中至少在面向光学元件的边缘区域的一部分上不存在牺牲材料，面向光学元件的边缘区域的相应部分也保持无牺牲材料。

借助喷射实现牺牲斑点的施涂。在该示例中，牺牲材料是光刻胶。为此可以使用像诸如AZ 1505、AZ 1518、AZ 4533、AZ 4562的商用常见的光刻胶。AZ 1505和AZ 4562提供了最佳结果。

喷射方式也会影响结果。在此可以成点或成行喷射。在本说明书的上下文中，“成行喷射”是指在下一个触点用牺牲材料加载之前在一个触点上相继重叠地施加一行毗邻的点；“成点喷射”是指施加以孤立点的形式的牺牲材料，并且在这些孤立的点至少部分固化之后才施加另外的点。例如，对于一排触点，首先施加点1，在将第二点施加在该排的这些触点上之前且依此类推，在多个触点上的施加所需的时间期间，这些点部分固化。在喷射时，通常可以通过单个体积或通过几个单个体积直接一个接一个地施加点。

图2再次显示了基材。为了清楚起见，已经省略了关于基材、光学元件和金属触点的附图标记。清楚可见的是牺牲斑点207、207‘、207‘‘，其向上没有完全覆盖金属触点。在此，“向上”是指在光学元件的方向上。在此示例中，牺牲斑点在金属触点下方和侧面突出。整体看上去像是牺牲斑点与金属触点相比分别向下移动。以这种方式确保可以施加足够的牺牲材料而该牺牲材料不会到达光学元件的区域中。

虽然可以成行喷射。然而，在本发明中，成点喷射被证明是有利的。

发明人已测试了各种模式（1行，2行，2个点，3个点，成排的4个点，位置为1-4-2-3的4个点）。图5示意性地显示了不同的模式。

取决于涂料，在升高的基材温度下喷射涂料会导致结构上更好的结果，因为由于涂料的更快干燥，出现基材和牺牲斑点表面之间的更陡的角度。

试验了各种固化参数，像例如20°C、60°C、70°C和80°C的温度，其中固化时间为10min、30min和60min，或者借助UV辐射的固化时，其中时间为1min、5min和10min。

然后用约1微米厚的AR层309涂覆具有透镜、金属触点和牺牲斑点的基材表面。这在图3中以阴影区域显示。在横截面AA中可见所有元件都涂覆有AR层309，但是在牺牲斑点具有一定陡度的区域中，相应的层明显更薄并且因此更易被侵蚀。应当注意，所示横截面中的厚度未按比例显示。

例如，可以在DMSO中于60°C下进行剥离。发明人在此测试了以下参数：不同的时间，使用超声波（不同功率）或不使用超声波（US）。然后在水中清洗基材（不同的温度，超声波功率和时间）。最后，再次对基材进行适合于环氧透镜的超声波清洗，如下表所示：

在图4中，示意性地示出了剥离工艺之后的基材。在横截面AA处特别清楚可见的是事实，即在光学元件附近的金属触点的部分（在此用411标识），仍然被AR层覆盖。因此，不存在光学元件的部分可能没有被AR层覆盖的危险。

另一个发现是，通过在水中停留更长的时间，可以去除剥离区域边缘处的可能的涂层残留物。在溶剂DMSO中的时间对此并不重要。

必须整体上优化工艺，因为非常好的喷射工艺可能在剥离时引起问题。下表显示了发明人可以获得最佳结果的工艺：

根据本发明的第二实施方式，使用UV粘合剂代替光刻胶，其尤其导致以下优点：

- UV粘合剂是无溶剂的。因此，在涂覆期间没有因可能释放气体的溶剂而鼓泡。

在光刻胶未完全固化时，在涂覆薄层期间由于溶剂释放气体在光刻胶中形成多孔结构，该结构可在涂覆期间与基材分离。通过无溶剂粘合剂避免了该问题；

- 施加薄层时的泵送时间不会因可能释放气体的溶剂而延长；

- 结构更易于喷射；

- 针对剥离工艺，仅水是所需的。

作为困难可能会提到：

-必须注意达到牺牲斑点的所需高度。

-由于粘合剂对表面能的敏感性较高，因此表面（原基材、涂覆的结构等）可能会对牺牲斑点形状产生增加的影响。

在根据该实施方式的示例中，使用了UV粘合剂掩模20100。

又用不同的喷射模式进行了试验（1行，2行，2个点，3个点，成排的4个点，位置为1-4-2-3的4个点）。

在此已经表明，在该粘合剂的情况中，在喷射期间，基材的升高的温度，例如60℃，导致更好的结果。此外，已经表明，通过在喷射之前进行短的氧等离子体预处理（2分钟，0.3mbar）可以改善金触点上的润湿，使得喷射的牺牲斑点的形状对应于由光刻胶构成的喷射的牺牲斑点的形状。

同样用各种固化参数进行了试验。例如，用标准光以及用UV辐射将其固化1 min、2min和10 min。然后，用约1微米厚的AR层309涂覆具有透镜、金属触点和牺牲斑点的基材表面。这在图3中以阴影区域显示。在横截面AA中可见，所有元件都涂覆有AR层309，但是在牺牲斑点具有一定陡度的区域中，相应的层明显更薄并且因此更易被侵蚀。应当注意，所示横截面中的厚度未按比例显示。

然后在70°C的蒸馏水中进行剥离工艺。以不同的剥离时间（既无超声波（US），也使用不同功率的超声波）进行了试验。然后在不同温度、US功率和不同持续时间下，在第二池中用蒸馏水清洗基材。最后，再次对基材进行适合于环氧透镜的超声波清洗，如下表所示：

除了整体上开发喷射和剥离工艺外，在UV粘合剂的情况中，由于对表面能的敏感性增加，因此在开发该工艺时还必须考虑最终基材。下表显示了发明人可以获得最佳结果的工艺：

已经描述了一种用于结构化涂覆基材的表面的方法，其中该表面包括多个间隔开的光学元件，并且在光学元件之间至少部分设置金属元件，并且其中在应用该方法之后，光学元件应完全被涂层覆盖，而至少一些金属元件在其大部分面上不应被涂覆，其中该方法包括以下步骤：

a）为基材提供多个间隔开的光学元件和金属元件

b）用牺牲材料加载至少一些金属元件以形成牺牲斑点

c）用层体系涂覆基材表面

d）将牺牲斑点与基材分离，其中层体系的位于牺牲斑点上的区域也与基材分离。该方法的特征在于，至少部分地、优选完全地借助喷射来加载牺牲材料。

可以以这样的方式进行喷射，使得待用牺牲材料加载的金属元件的面向光学元件的边缘区域中至少在面向光学元件的边缘区域的一部分上不存在牺牲材料，面向光学元件的边缘区域的相应部分也保持无牺牲材料。

在方法中，特别地可以首先彼此分开地喷射牺牲材料的第一液体罐，并且在部分固化之后才喷射与第一液体罐至少部分重叠的第二液体罐。

Claims (3)

1.一种用于结构化涂覆基材的表面的方法，其中所述表面包括多个间隔开的光学元件，并且在光学元件之间至少部分设置金属元件，并且其中在应用所述方法之后，光学元件应完全被涂层覆盖，而至少一些金属元件在其大部分面上不应被涂覆，其中所述方法包括以下步骤：

a）为基材提供多个间隔开的光学元件和金属元件

b）用牺牲材料加载至少一些金属元件以形成牺牲斑点

c）用层体系涂覆基材表面

d）将牺牲斑点与基材分离，其中层体系的位于牺牲斑点上的区域也与基材分离，所述方法的特征在于，至少部分地、优选完全地借助喷射来加载牺牲材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以这样的方式进行喷射，使得待用牺牲材料加载的金属元件的面向光学元件的边缘区域中至少在面向光学元件的边缘区域的一部分上不存在牺牲材料，面向光学元件的边缘区域的相应部分也保持无牺牲材料。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，首先彼此分开地喷射牺牲材料的第一液体罐，并且在部分固化之后才喷射与第一液体罐至少部分重叠的第二液体罐。

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