DE10054373A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer WellenleiterstrukturenInfo
- Publication number
- DE10054373A1 DE10054373A1 DE10054373A DE10054373A DE10054373A1 DE 10054373 A1 DE10054373 A1 DE 10054373A1 DE 10054373 A DE10054373 A DE 10054373A DE 10054373 A DE10054373 A DE 10054373A DE 10054373 A1 DE10054373 A1 DE 10054373A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- structures
- channel
- embossing
- tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/138—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
- B29C43/222—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length characterised by the shape of the surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
- B29C43/24—Calendering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
- B29C43/30—Making multilayered or multicoloured articles
- B29C43/305—Making multilayered articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/44—Compression means for making articles of indefinite length
- B29C43/46—Rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/52—Heating or cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/25—Solid
- B29K2105/253—Preform
- B29K2105/256—Sheets, plates, blanks or films
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
- B29L2011/0075—Light guides, optical cables
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49016—Antenna or wave energy "plumbing" making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
- Y10T29/49131—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by utilizing optical sighting device
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
- Y10T29/49833—Punching, piercing or reaming part by surface of second part
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T83/00—Cutting
- Y10T83/04—Processes
- Y10T83/0476—Including stacking of plural workpieces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T83/00—Cutting
- Y10T83/04—Processes
- Y10T83/0505—With reorientation of work between cuts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T83/00—Cutting
- Y10T83/04—Processes
- Y10T83/0505—With reorientation of work between cuts
- Y10T83/051—Relative to same tool
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planerer Wellenleiterstrukturen, bei denen ein planares Substrat mit kanalartigen Strukturen versehen wird und die kanalartigen Strukturen mit Wellenleitermaterial gefüllt werden. Erfindungsgemäß werden die kanalartigen Strukturen (11) mittels eines Prägewerkzeugs (3, 5) sequentiell in das Substrat (1, 9) eingebracht, wobei das Substrat (1, 9) und das Prägewerkzeug (3, 5) relativ zueinander bewegt werden. Die Erfindung stellt ermöglicht in einfacher und kostengünstiger Weise die Anbringung präziser Wellenleiterstrukturen an beliebig großen Flächen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Es stellt sich beispielsweise bei der Herstellung optischer
Parallelverbindungen über große Abstände oder einem Routing
von Wellenleitern das Problem, Wellenleiterstrukturen auf
weit ausgedehnten Substraten zu verwirklichen.
Hierzu ist es bekannt, Folien mit eingebetteten Glasfasern
herzustellen. Dabei werden mit einer Verlegevorrichtung
einzelne Glasfasern auf die Oberfläche einer ersten Folie
verlegt und abschnittsweise an der Folie angeheftet oder
angeklebt. Anschließend wird eine zweite Folie auf die erste
Folie geklebt oder laminiert. Nachteilig entsteht bei diesem
Verfahren eine inhomogene Materialkombination mit
Lichtwellenleitern, die in einer Kunststoffumgebung
angeordnet sind.
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung großflächiger
planarer Wellenleiterstrukturen sieht einen planaren Prozeß
vor, bei dem zunächst eine fotosensitive Kunststoffschicht
auf ein Substrat aufgetragen wird. Anschließend erfolgt über
eine Maske oder durch partielle, sequentielle Beleuchtung
eine selektive Belichtung. Der unbelichtete Bereich wird nun
chemisch entfernt, wobei Wellenleitergräben entstehen. Nach
Aushärten der Struktur wird in die Wellenleitergräben eine
weitere Schicht aufgetragen, die den optischen Kernbereich
der Wellenleiter bildet. Das beschrieben Verfahren ist
aufgrund der Vielzahl von Verfahrensschritten relativ
aufwendig und kostenintensiv.
Weiter ist es bekannt, auf der Oberfläche von Prägestempeln
bestimmte Wellenleiterkontouren auszubilden und diese
Wellenleiterkontouren durch Heißprägen in Polymer zu
übertragen. Die dabei entstehenden Kanäle werden anschließend
mit Wellenleitermaterial aufgefüllt und eine Deckfolie als
optischer Mantel aufgebracht. Da die Prägestempel wegen der
erforderlichen engen Toleranzen der Wellenleiterkontouren im
allgemeinen nur eine begrenzte Größe aufweisen können, ist
diese Technik auf relativ kleine Flächen beschränkt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung
großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu
stellen, die sich durch präzise Wellenleiterstrukturen
auszeichnen, an beliebig großen Flächen einsetzbar und dabei
einfach zu realisieren sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte und
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, die kanalartigen
Strukturen mittels eines Prägewerkzeugs sequentiell in das
Substrat einzubringen, wobei das Substrat und das
Prägewerkzeug relativ zueinander bewegt werden. Dadurch, daß
das zu strukturierende Substrat sequentiell, d. h. räumlich
nacheinander geprägt wird, kann eine nahezu beliebig große
Fläche strukturiert werden. Auch ist das Verfahren relativ
einfach zu realisieren, da zur Strukturierung lediglich ein
Prägewerkzeug mit einer entsprechend den zu erzeugenden
Strukturen strukturierter Oberfläche erforderlich ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird als Prägewerkzeug ein
zylindrisches Werkzeug mit strukturierter Oberfläche,
insbesondere eine Prägewalze verwendet, die über das Substrat
rollt. Das zylindrische Werkzeug weist dabei an seinem Umfang
umlaufende schmale Ringe auf, die die kanalartigen Strukturen
für die Wellenleiter erzeugen. Bevorzugt wird das Substrat
durch zwei gegensinnig drehende Walzen gezogen, von denen die
eine eine Prägewalze mit strukturierter Oberfläche und die
andere eine Gegenwalze bzw. Andruckwalze ist (Roll-to-Roll-
Verfahren).
Alternativ ist das Prägewerkzeug ein Schneidkamm mit einer
strukturierten Kante, die die gewünschten kanalartigen
Strukturen in das Substrat einpresst. Bei dem Schneidkamm
handelt es sich beispielsweise um ein Rakelwerkzeug mit einer
strukturierten Rakelkante.
Das Substrat ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung eine Polymerfolie, in die das Prägewerkzeug die
kanalartigen Strukturen eindrückt. Bevorzugt sind die
Polymerfolie und/oder das Prägewerkzeug beim Einprägvorgang
erwärmt, um das Einprägen der Strukturen zu erleichtern.
Alternativ ist das Substrat ein auf eine Oberfläche
aufgebrachtes teigartiges Schichtmaterial, in das das
Prägewerkzeug die kanalartigen Strukturen einpreßt oder
einschneidet. Dabei wird das Schichtmaterial nach dem
Einbringen der kanalartigen Strukturen zunächst ausgehärtet
und anschließend Wellenleitermaterial in die ausgehärteten
Strukturen eingebracht. Letzteres erfolgt bevorzugt durch
einen Rakelvorgang. Abschließend werden die
Wellenleiterkanäle mit einer Deckschicht versehen. Bei
Verwendung von Polymerfolie als Substrat ist nur ein
Aushärtvorgang vorgesehen, und zwar nach Einbringen von
Wellenleitermaterial in die erzeugten Strukturen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das
Prägewerkzeug senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrats
bewegt, so daß gekrümmte kanalartige Strukturen erzeugt
werden können. Hierdurch entsteht eine größere Flexibilität
hinsichtlich des Verlaufs der Wellenleiter in dem Substrat.
Durch eine beispielsweise computergesteuerte Querverschiebung
des Prägewerkzeugs während des Prägevorgangs können mit einem
Prägewerkzeug unterschiedliche gekrümmte
Wellenleiterstrukturen in einem Substrat erzeugt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind mindestens zwei
Prägewerkzeuge hintereinander angeordnet, von denen
mindestens eines senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Substrats bewegt wird, so daß sich verzweigende und/oder sich
vereinigende kanalartige Strukturen erzeugt werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch ein Prägewerkzeug
gekennzeichet, das sequentiell kanalartige Strukturen in das
relativ zu dem Prägewerkzeug bewegte Substrat einbringt.
Dabei ist es zum einen möglich, daß das Prägewerkzeug
gegenüber einem ortsfesten Substrat bewegt wird. Zum anderen
kann das Substrat gegenüber einem ortsfest angeordneten
Prägewerkzeug bewegt werden. Auch Zwischenstufen sind
möglich, da es lediglich auf die Relativbewegung von
Prägewerkzeug und Substrat ankommt. Bevorzugt ist dabei eine
Transportvorrichtung zum Transport des ebenen Substrats
und/oder des Prägewerkzeugs vorgesehen.
Zusätzlich weist die Vorrichtung bevorzugt Mittel zum
Auftragen von Wellenleitermaterial auf das Substrat, eine
Rakelvorrichtung zum Füllen der kanalartigen Strukturen mit
dem Wellenleitermaterial, Mittel zum Aushärten des
Wellenleitermaterials und Mittel zum Aufbringen einer
Deckschicht auf die mit Wellenleitermaterial gefüllten
Strukturen auf.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Figuren der Zeichnungen anhand der Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur
Herstellung großflächiger planarer Wellenleiter
strukturen, bei der als Prägewerkzeug eine
Prägewalze verwendet wird;
Fig. 1a einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 1
entlang der Linie 1a-1a;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der als
Prägewerkzeug ein Schneidkamm verwendet wird;
Fig. 2a einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 2
entlang der Linien 2a-2a;
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die
Strukturierung in einem aufzutragenden
Schichtmaterial erfolgt;
Fig. 3a einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 3
entlang der Linien 3a-3a;
Fig. 4 die Ausführungsform der Fig. 3, wobei zusätzlich
Vorrichtungen zum Aufbringen von
Wellenleitermaterial und einer Abdeckfolie
dargestellt sind;
Fig. 4a einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 4
entlang der Linie 4a-4a;
Fig. 4b einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 4
entlang der Linie 4b-4b;
Fig. 5 schematisch das Einprägen einer kanalartigen
Struktur in die Oberfläche einer Polymerfolie;
Fig. 6a schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit zwei hintereinander angeordneten
Prägewerkzeugen und
Fig. 6b die Vorrichtung der Fig. 6a, wobei die beiden
Prägewerkzeuge senkrecht zur Transportrichtung
des zu strukturierenden Substrats relativ
zueinander bewegbar sind.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, mit der eine Polymerfolie 1
oder eine aus einem ähnlichen Material bestehende Folie mit
kanalartigen Strukturen versehen wird.
Die zu strukturierende Folie 1 wird von einer Abwickelrolle
21 auf eine Aufwickelrolle 22 aufgewickelt und dabei im
wesentlichen mit kontinuierlicher Geschwindigkeit zwischen
einer Prägewalze 3 und einer Andruckwalze 4 hindurchgezogen.
Die Prägewalze 3 weist gemäß Fig. 1a an ihrem zylindrischen
Umfang eine Vielzahl von im Querschnitt rechteckigen,
umlaufenden schmalen Ringen 31 auf. Die Oberfläche der
Andruckwalze 4 ist dagegen glatt.
Wenn die Folie 1 an der Prägewalze 3 und der Andruckwalze 4
im sogenannten "Roll-to-Roll" Verfahren vorbeigezogen wird,
prägen bzw. drücken sich die auf der Oberfläche der
Prägewalze 3 aufgebrachten Strukturen 31 in die Polymerfolie
1 ein und erzeugen dabei Nuten bzw. kanalartige Strukturen
11. Dies ist in Fig. 5 schematisch dargestellt.
Naturgemäß geben die Ringe 31 am Umfang der Prägewalze 3
Breite, Tiefe und Form der beim Prägevorgang erzeugten
Strukturen 11 vor. Es wird in diesem Zusammenhang darauf hin
gewiesen, daß die Rillen in Fig. 1a und Fig. 5 nur
schematisch dargestellt sind. Je nach den benötigten
Wellenleiterstrukturen können die Abstände zwischen den
Rillen auch unterschiedlich sein und die Rillen eine andere
Größe und Form aufweisen.
Der in Fig. 1 dargestellte Prägevorgang erfolgt bevorzugt bei
erhöhter Temperatur der Polymerfolie und/oder der Walzen 3,
4. Hierdurch wird ein Einprägen der gewünschten Strukturen in
die Polymerfolie 1 erleichtert.
Die Größe der mit dem beschriebenen Verfahren strukturierten
Fläche wird lediglich durch die Länge der aufgerollten Folie
1 und die Breite der Prägewalze 3 bzw.. Andruckwalze 4
beschränkt. Es können damit fast beliebig große Flächen mit
einer gewünschten Strukturierung versehen werden. Durch eine
exakte Führung der Folie zwischen den Rollen 21, 22 wird
dabei sichergestellt, daß die Strukturen mit hoher Präzision
in die Polymerfolie 1 eingebracht werden.
Nach erfolgter Strukturierung der Folie 1 wird in die
erzeugten kanalartigen Strukturen beispielsweise mittels
eines Rakelwerkzeuges Wellenleiter-Kernmaterial gefüllt. Die
dabei entstehende Wellenleiterstruktur wird ausgehärtet und
dann mit einer ebenen Deckschicht abgeschlossen und gegenüber
der Umgebung versiegelt. Entsprechende weitere
Vorrichtungsteile sind in Fig. 1 nicht explizit dargestellt,
werden jedoch unten in bezug auf die Fig. 4 beschrieben.
In den Fig. 2 und 2a wird bei grundsätzlich gleichem Aufbau
wie in Fig. 1 als Prägewerkzeug statt einer Prägewalze 3 ein
Schneidkamm bzw. Rakelwerkzeug 5 mit einer strukturierten Ra
kelkante 52 verwendet. Auf der Oberfläche der Rakelkante 52
sind entsprechend den zu formenden Wellenleiterstrukturen
rechteckige Vorsprünge 51 ausgebildet, die bei einer Bewegung
der Folie 1 relativ zu dem Rakelwerkzeug 5 und der
Anpreßwalze 4 ihre Form in das Folienmaterial 1 einprägen
bzw. eindrücken. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß die
Vorsprünge 51 an ihrer der Abwickelrolle 21 zugewandten Seite
angeschrägt sind, so daß die ankommende Folie 1 unter
Bereitstellung eines gewissen Überganges eingedrückt wird.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Folie
bevorzugt erwärmt, um die abzubildende Struktur besser in die
Folie einprägen zu können.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird eine gewünschte
Wellenleiterstruktur nicht in eine Folie eingeprägt, sondern
in ein Schichtmaterial 9, das auf ein ebenes
Untergrundsubstrat 10, beispielsweise ebenfalls eine Folie,
aufgebracht wird. Das Untergrundsubstrat wird dabei
entsprechend Fig. 1 und 2 von einer Abwickelrolle 21 in
Richtung einer Aufwickelrolle 22 transportiert. Das
Schichtmaterial 9 ist bevorzugt schwach fließfähig und
teigartig ausgebildet und wird mittels einer Düse 6 auf das
Untergrundsubstrat 10 aufgebracht. Hinter der Düse 6 befindet
sich ein Rakelwerkzeug 7 bzw. ein Abstreifer, dessen untere
Abstreifkante in einer definierten Höhe oberhalb des
Untergrundsubstrats 10 angeordnet ist. Nach Durchlaufen des
Rakelwerkzeugs 7 sind somit zwei Schichten definierter Höhe
übereinander ausgebildet, wobei die eine Schicht durch das
Untergrundsubstrat und die andere Schicht durch das
aufgetragene Schichtmaterial 9 ausgebildet ist.
Das Schichtmaterial 9 wird nun in einem Ofen 81 ausgehärtet.
Anschließend durchläuft es eine Prägewalze 3 und eine An
druckwalze 4, die entsprechend der Prägewalze 3 und der
Andruckwalze 4 der Fig. 1 ausgebildet sind. Wie in Fig. 3a
dargestellt, wird bei dem Transport des Untergrundsubstrats
10 und des Schichtmaterials 9 zwischen den beiden Rollen 3, 4
die Oberflächenkontur der Prägewalze 3 auf das
Schichtmaterial 9 übertragen bzw. abgebildet.
Nach Ausbilden der gewünschten kanalartigen Strukturen in dem
Schichtmaterial 9 durchläuft das Schichtmaterial 9 einen weiteren
Ofen 82 zum Aushärten der gewonnenen Struktur.
Es wird darauf hingewiesen, daß in dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 3 die Oberfläche der Prägewalze aus einem Material
besteht oder mit einem Material abgeschlossen ist, das an dem
Schichtmaterial 9 nicht haftet.
In Fig. 4 ist eine um zusätzliche Komponenten erweiterte
Vorrichtung zur Herstellung von Wellenleiterstrukturen auf
großflächigen Substraten dargestellt.
Entsprechend Fig. 3 wird zunächst ein Schichtmaterial 9 auf
ein Untergrundsubstrat 10 mittels einer Düse 6 aufgetragen,
durch ein Rakelwerkzeug 7 auf eine bestimmte Dicke bzw. Höhe
gebracht, in einem Ofen 81 ausgehärtet, anschließend zwischen
Walzen 3, 4 mit einer gewünschten kanalartigen Struktur
versehen und nach Verlassen der Walzen 3, 4 in einem weiteren
Ofen 82 weiter ausgehärtet.
An den Ofen 82 schließt sich eine weitere Düse 61 an, mittels
der Kernmaterial 16 für die auszubildenden Wellenleiter auf
das Schichtmaterial 9 aufgegeben wird. Unmittelbar hinter der
Düse 6 befindet sich ein weiterer Rakel 71. Der Rakel 71 ist
derart positioniert, daß er exakt mit der Oberfläche des
Schichtmaterials 9 abschließt. Dies bewirkt, daß das
Kernmaterial 16 für die auszubildenden Wellenleiter
ausschließlich in die ausgebildeten kanalartigen Strukturen
gefüllt wird.
Nach Auffüllen der kanalartigen Strukturen mit Kernmaterial
16 für die Wellenleiter wird das Kernmaterial in einem
weiteren Ofen 83 ausgehärtet.
Abschließend wird in Form einer Folie 12 eine Deckschicht auf
das Schichtmaterial 9 bzw. die mit Kernmaterial 16 gefüllten
kanalartigen Strukturen aufgelegt. Hierzu sind eine weitere
Abwickelrolle 13 und zwei Anpreßwalzen 14, 15 vorgesehen. Die
fertige Struktur wird auf die Aufwickelwalze 22 aufgewickelt.
Statt einer Folie 12 können auch andere Deckschichten
aufgebracht werden.
Fig. 4a entspricht Fig. 3a. In Fig. 4b ist zu sehen, daß das
Kernmaterial 16 für die Wellenleiter ausschließlich in den
kanalartigen Strukturen bzw. Nuten des Schichtmaterials 9
ausgebildet ist und dabei von der Deckschicht 12 abgedeckt
wird.
In Fig. 6a ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der zwei
hintereinander angeordnete Prägewerkzeuge 301, 302 vorgesehen
sind. Die Prägewerkzeuge 301, 302 sind schematisch
dargestellt und können entsprechend den oben beschriebenen
Prägewerkzeugen ausgebildet sein. Gemäß Fig. 6a ist das
Prägewerkzeug 302 in der Richtung A, die senkrecht zur
Bewegungsrichtung B des zu strukturierenden Substrats 1
verläuft, beweglich. Durch entsprechende Relativbewegung des
Prägewerkzeugs 302 gegenüber dem Prägewerkzeug 301 können
während des Strukturierungsprozesses optische Verzweiger oder
Vereiniger hergestellt werden, wie in Fig. 6b angedeutet ist.
Es wird damit die Möglichkeit geschaffen, bei entsprechender
Führung der Prägewerkzeuge 301, 302 sowie gegebenenfalls
weiterer Prägewerkzeuge auch komplizierte
Wellenleiterstrukturen zu realisieren.
Es wird darauf hingewiesen, daß auch bei Verwendung nur eines
Prägewerkzeuges dieses bevorzugt senkrecht zur
Bewegungsrichtung des zu strukturierenden Materials beweglich
ist. Auf diese Weise können gekrümmte Wellenleiterstrukturen
auf dem Substrat erzeugt werden.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf
die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele. Wesentlich
für die Erfindung ist allein, daß die Anbringung kanalartiger
Strukturen an einem Substrat sequentiell mittels eines Präge
werkzeuges erfolgt, wobei Substrat und Prägewerkzeug relativ
zueinander bewegt werden.
1
Folie
21
Abwickelrolle
22
Aufwickelrolle
3
Prägewalze
31
Ringe
301
,
302
Prägewerkzeuge
4
Andruckwalze
5
Rakelwerkzeug
51
Vorsprung
52
Rakelkante
6
Düse
7
Rakelwerkzeug
81
,
82
,
83
Ofen
9
Schichtmaterial
10
Untergrundsubstanz
11
kanalartige Struktur
12
Deckschicht
13
Abwickelrolle für Deckschicht
14
,
15
Anpreßwalze
16
Kernmaterial für Wellenleiter
Claims (23)
1. Verfahren zur Herstellung großflächiger planarer
Wellenleiterstrukturen, bei dem ein planares Substrat mit
kanalartigen Strukturen versehen wird und die kanalartigen
Strukturen mit Wellenleitermaterial gefüllt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kanalartigen Strukturen (11) mittels eines
Prägewerkzeugs (3, 5) sequentiell in das Substrat (1, 9)
eingebracht werden, wobei das Substrat (1, 9) und das
Prägewerkzeug (3, 5) relativ zueinander bewegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Prägewerkzeug ein
zylindrisches Werkzeug (3) mit strukturierter Oberfläche,
insbesondere eine Prägewalze verwendet wird, das über das
Substrat (1) rollt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß am Umfang des zylindrischen
Werkzeugs (3) umlaufende schmale Ringe (31) angebracht sind.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat (1) zwei gegensinnig
drehende Walzen (3, 4) passiert, von denen die eine eine
Prägewalze (3) mit strukturierter Oberfläche und die andere
eine Gegenwalze (4) ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Prägewerkzeug (5) ein
Schneidkamm mit strukturierte Kante verwendet wird, wobei die
strukturierte Kante die kanalartigen Strukturen in das
Substrat (1) einpresst.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Substrat eine Polymerfolie (1) ist, in die das Prägewerkzeug
(3, 5) die kanalartigen Strukturen eindrückt.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein auf
eine Oberfläche (10) aufgebrachtes teigartiges
Schichtmaterial (9) ist, in das das Prägewerkzeug (3) die
kanalartigen Strukturen einpreßt oder einschneidet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial (9) nach dem
Einbringen der kanalartigen Strukturen ausgehärtet wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Eindrücken bzw. Einschneiden der kanalartigen Strukturen das
Prägewerkzeug (3, 5) und/oder das Substrat (1, 9) erwärmt
sind.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im
Substrat (1, 9) entstandenen kanalartigen Strukturen (11) mit
Wellenleiter-Kernmaterial (16) gefüllt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wellenleiterkanäle mit einer
ebenen Deckschicht (12) versehen werden.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Prägewerkzeug (3, 5) senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Substrats bewegt wird, wobei gekrümmte kanalartige Strukturen
erzeugt werden.
13. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
zwei Prägewerkzeuge (301, 302) hintereinander angeordnet
sind, von denen mindestens eines senkrecht zur
Bewegungsrichtung des Substrats (1, 9) bewegt wird, so daß
sich verzeigende und/oder sich vereinigende kanalartige
Strukturen erzeugt werden.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1, gekennzeichnet durch
ein Prägewerkzeug (3, 5), das sequentiell kanalartige
Strukturen (11) in ein relativ zu dem Prägewerkzeug bewegtes
Substrat (1, 9) einbringt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet
durch eine Transportvorrichtung (21, 22) zum Transport des
ebenen Substrats (1, 9) relativ zu dem Prägewerkzeug (3, 5)
und/oder des Prägewerkzeugs relativ zu dem Substrat.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
gekennzeichnet durch Mittel (61) zum Auftragen von
Wellenleitermaterial auf das Substrat.
17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis
16, gekennzeichnet durch Mittel (71) zum Füllen
der kanalartigen Strukturen mit Wellenleitermaterial.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis
17, gekennzeichnet durch Mittel (81, 82, 83) zum
Aushärten des Wellenleitermaterials und/oder des Substrats.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis
18, gekennzeichnet durch Mittel (13, 14, 15) zum
Aufbringen einer Deckschicht (12) auf die mit
Wellenleitermaterial gefüllten Strukturen.
20. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägewerkzeug
ein zylindrisches Werkzeug (3) mit strukturierter Oberfläche,
insbesondere eine Prägewalze mit umlaufenden schmalen Ringeü
(31) ist.
21. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägewerkzeug
ein Schneidkamm (5) mit strukturierter Kante (52) ist.
22. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis
21, gekennzeichnet durch Mittel (6) zum Aufbringen
eines zu strukturierenden Schichtmaterials (9) auf ein
Untergrundsubstrat (10).
23. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis
22, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Rakelwerkzeuge (301, 302) hintereinander angeordnet und in
Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrats (1, 9)
relativ zueinander bewegbar sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10054373A DE10054373B4 (de) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen |
US10/012,852 US6925700B2 (en) | 2000-10-30 | 2001-10-30 | Method for producing large-area planar wave guide structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10054373A DE10054373B4 (de) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10054373A1 true DE10054373A1 (de) | 2002-05-16 |
DE10054373B4 DE10054373B4 (de) | 2004-08-12 |
Family
ID=7661948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10054373A Expired - Fee Related DE10054373B4 (de) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6925700B2 (de) |
DE (1) | DE10054373B4 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007007134A1 (en) | 2005-07-07 | 2007-01-18 | Nokia Corporation | Manufacturing of optical waveguides by embossing grooves by rolling |
CN112590096A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-02 | 江苏海乐塑胶有限公司 | 一种pvc膜压延机用展平机构 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7060431B2 (en) | 1998-06-24 | 2006-06-13 | Illumina, Inc. | Method of making and decoding of array sensors with microspheres |
EP1542045B1 (de) * | 2002-09-20 | 2011-07-20 | Toppan Printing Co., Ltd. | Verfahren zur Herstellung eines optischen Wellenleiters |
US20100095707A1 (en) * | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Qualcomm Mems Technologies,Inc. | Fabricating optical waveguides |
JP2010199291A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Sae Magnetics (Hk) Ltd | コイルおよびコイル装置の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001001175A1 (en) * | 1999-06-25 | 2001-01-04 | Corning Incorporated | Print-molding process for planar waveguides |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3437414C2 (de) * | 1984-10-12 | 1994-08-04 | Nordenia Verpackung Gmbh | Vorrichtung zur Bearbeitung von als Folienbahn vorliegenden Kunststoffolien sowie bearbeitete Kunststoffolie |
CH680483A5 (de) * | 1989-10-20 | 1992-08-31 | Kobe Properties Ltd | |
US5455382A (en) * | 1991-10-31 | 1995-10-03 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | IC package heat sink fin |
DE4422734A1 (de) * | 1994-06-29 | 1996-01-04 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum Fertigen einer beschichteten Platte |
FR2733553B1 (fr) * | 1995-04-25 | 1997-07-11 | Pem Sa Protection Electrolytiq | Dispositif de contre-collage pour la solidarisation d'une bande metallique et d'une bande de materiau isolant |
-
2000
- 2000-10-30 DE DE10054373A patent/DE10054373B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-10-30 US US10/012,852 patent/US6925700B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001001175A1 (en) * | 1999-06-25 | 2001-01-04 | Corning Incorporated | Print-molding process for planar waveguides |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007007134A1 (en) | 2005-07-07 | 2007-01-18 | Nokia Corporation | Manufacturing of optical waveguides by embossing grooves by rolling |
EP2037300A2 (de) * | 2005-07-07 | 2009-03-18 | Nokia Corporation | Herstellung von optischen Wellenleitern durch Prägung von Rillen durch Ausrollen |
EP2037300A3 (de) * | 2005-07-07 | 2009-04-08 | Nokia Corporation | Herstellung von optischen Wellenleitern durch Prägung von Rillen durch Ausrollen |
US7903921B2 (en) | 2005-07-07 | 2011-03-08 | Nokia Corporation | Manufacturing of optical waveguides |
CN112590096A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-02 | 江苏海乐塑胶有限公司 | 一种pvc膜压延机用展平机构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10054373B4 (de) | 2004-08-12 |
US6925700B2 (en) | 2005-08-09 |
US20020059716A1 (en) | 2002-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0712706B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze zum kontinuierlichen Prägen der Oberfläche einer thermoplastischen Folie | |
EP2870510A1 (de) | Strukturstempel, vorrichtung und verfahren zum prägen | |
DE10054373B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen | |
EP1115501B1 (de) | Verfahren zum partiellen Auftragen einer Oberflächenbeschichtung und atmungsaktive Folie mit einer solchen partiellen Beschichtung | |
EP2761371B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines nanostrukturstempels | |
WO2006005487A1 (de) | Mikrostrukturierte vorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung | |
EP1155831B1 (de) | Heissprägeverfahren und Heissprägevorrichtung | |
DE102013003538A1 (de) | Bauteil mit einer Kernstruktur und einer aus faserverstärktem Kunststoff gebildeten Deckschicht, sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP3083251B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur herstellung von strukturierten oberflächen | |
DE10203250C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Strukturierung, insbesondere Mikrostrukturierung, von Polymerfolien | |
DE10144579C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fein- bis Mikrostrukturen und/oder komplexen Mikrosystemen | |
EP2253470B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Aufdrucken eines Dekors auf eine Oberfläche | |
WO2017032760A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum aufbringen einer struktur auf ein starres substrat | |
DE102021003387A1 (de) | Klebefilm | |
DE3843574A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer abdichtbahn mit vorzugsweise zwei traegereinlagen | |
AT500267A1 (de) | Verfahren zum strukturieren von endlosen bändern für pressen | |
DE3742350C2 (de) | ||
DE3852702T2 (de) | Verfahren zur herstellung dekorativer bänder, blätter und paneele. | |
DE112013004829T5 (de) | Formkörperbaugruppe, Vorrichtung zum Herstellen der Formkörperbaugruppe und Verfahren zum Herstellen und Verwenden der Formkörperbaugruppe | |
DE2722102B2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Rotors für einen Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher | |
DE2623932B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verpackungsrohlingen | |
EP0111031A1 (de) | Fotografischer Bildträger | |
DE10246983A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Walzen geringer Masse | |
AT327425B (de) | Verfahren zum herstellen von lichtleitern mit wenigstens zwei lichtleitenden pfaden | |
EP1317966A2 (de) | Beschichtungsverfahren sowie Vorrichtung hierfür |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 81669 MUENCHEN, DE FRAUN |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |