DE10054373A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen

Info

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
Application number
DE10054373A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10054373B4 (de
Inventor
Joerg-Reinhardt Kropp
Detlef Krabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Infineon Technologies AG filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE10054373A priority Critical patent/DE10054373B4/de
Priority to US10/012,852 priority patent/US6925700B2/en
Publication of DE10054373A1 publication Critical patent/DE10054373A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10054373B4 publication Critical patent/DE10054373B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/138Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/222Compression 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/24Calendering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/22Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
    • B29C43/30Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C43/305Making multilayered articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/44Compression means for making articles of indefinite length
    • B29C43/46Rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52Heating or cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING 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
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25Solid
    • B29K2105/253Preform
    • B29K2105/256Sheets, plates, blanks or films
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0075Light guides, optical cables
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49016Antenna or wave energy "plumbing" making
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y10T29/49131Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by utilizing optical sighting device
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49833Punching, piercing or reaming part by surface of second part
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00Cutting
    • Y10T83/04Processes
    • Y10T83/0476Including stacking of plural workpieces
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00Cutting
    • Y10T83/04Processes
    • Y10T83/0505With reorientation of work between cuts
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00Cutting
    • Y10T83/04Processes
    • Y10T83/0505With reorientation of work between cuts
    • Y10T83/051Relative 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)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (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.
Bezugszeichenliste
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.
DE10054373A 2000-10-30 2000-10-30 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung großflächiger planarer Wellenleiterstrukturen Expired - Fee Related DE10054373B4 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2335951C (en) 1998-06-24 2013-07-30 Mark S. Chee Decoding of array sensors with microspheres
CA2471963C (en) * 2002-09-20 2012-07-10 Toppan Printing Co., Ltd. Optical waveguide and method of manufacturing the same
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US20020059716A1 (en) 2002-05-23
US6925700B2 (en) 2005-08-09
DE10054373B4 (de) 2004-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2940526B1 (de) Verfahren zum prägen
EP0712706B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Prägewalze zum kontinuierlichen Prägen der Oberfläche einer thermoplastischen Folie
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
DE4239846A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Diebstahlsicherungsetiketten
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
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
DE102004033440A1 (de) Mikrostrukturierte Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112013004829B4 (de) Vorrichtung zum Herstellen einer Formkörperbaugruppe
EP1640938A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Stanzen und Prägen von Faltschachtelzuschnitten
DE3742350A1 (de) Verfahren zur herstellung von laminierten ausweisen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens
DE2722102B2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Rotors für einen Feuchtigkeits- und/oder Wärmeaustauscher
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
DE10126067A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer direkt lasergravierbaren Druckplatte sowie nach dem Verfahren hergestellte Druckplatte
DE4219869A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Platinen für Kraftfahrzeug-Kennzeichenschilder
DE102022109823A1 (de) Verfahren zur Einbettung dicker Funktionsfasern in FDM-gedruckte Werkstücke mit ebener Werkstückoberfläche

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