DE1801748A1

DE1801748A1 - Herstellungsverfahren fuer die Form einer Fliegenaugenlinse

Info

Publication number: DE1801748A1
Application number: DE19681801748
Authority: DE
Inventors: Genovese France Cono
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1967-10-09
Filing date: 1968-10-08
Publication date: 1969-05-22
Also published as: JPS5125376B1; US3526949A; FR1581836A

Description

IBM Deutschland Internationale Bäro-MasAinen GeteUtAafl mbH

Böblingen, 4. Oktober 1968 ru-hn

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FI 9-66-030 Herstellungsverfahren für die Form einer Fliegenaugenlinse

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für die Form aus Kupfer oder ähnlichem Material einer Fliegenaugenlinse, die aus mehreren gleichartigen Linsen in einer Ebene besteht, wobei die Anzahl der Linsen der Anzahl der gewünschten Bilder von einem Objekt entspricht.

Die Herstellung von integrierten Schaltungen bringt die Ausbildung aktiver und passiver Schaltungskomponenten in einem Materialstückchen mit sich, das nur ungefähr 25,4 mm Durchmesser hat. Jedes Materialplättchen trägt ungefähr 1000 Bauelemente, von denen jedes gleichzeitig durch ein mikrophotographisches Verfahren mit einem Fliegenaugen-Linsensystem hergestellt wird. Dieses epezielle System arbeitet mit mehreren Linsen und . leitet seinen Namen ab von der Ähnlichkeit zwischen einem Fliegenauge

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und der Struktur des im System verwendeten zusammengesetzten Linsensystems. In diesem System werden mehrere identische Linsen in einer Ebene ausgebildet, wobei die Anzahl der Linsen der Anzahl der gewünschten Bilder entspricht, so daß jede Linse ein verkleinertes identisches Bild eines Objektes in derselben Brennebene erzeugt.

Die herkömmliche Technik zur "Erzeugung der Linse besteht im Einsetzen einer Metallkugel in einen'Halter, der mit einem handbetätigten Stanzmechanismus verbunden ist. Wie im US-Patent 3 288 045 beschrieben ist, wird ein Metallblock im allgemeinen aus Kupfer auf eine gewünschte Stelle gesetzt, und ein-Eindruck durch Pressen der Kugel in die gewünschte Tiefe einer Form erzeugt. Nach der Ausbildung jeder Zelle wird die Form in eine andere Lage verschoben und der Stanzmechanismus wieder auf der neuen Stelle Schritt für Schritt betätigt, bis die gewünschte Zellenanordnung im Kupferblock ausgebildet ist.

Ein anderes bisher gebräuchliches Verfahren verwendet für die Ausbildung eines Nestes Chromlegierungskugeln in einer gewünschten Anordnung. Diese Kugelanordnung wird dann gleichzeitig zur Ausbildung der Kupferform in einen Kupferblock gedrückt.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Fliegenaugenlinse zu schaffen, damit Fliegenaugenlinsen mit wesentlich besseren optischen Eigen-

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- 3 -schäften hergestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren, das dadurch charakterisiert ist, daß in einem thermoplastischen Materialblock mit einem heizbaren Werkzeug mindestens ein Linsenabdruck eingedrückt wird, wonach der Materialblock metallisiert wird, wodurch eine metallische Negativform entsteht, die mit einer Chromschicht Überzogen wird, daß darauf eine starke Kupfer schicht aufgebracht wird und daß danach die Negativform von der Positivform getrennt wird.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von den erwähnten Techniken hauptsächlich durch die Verwendung von thermoplastischem Material als Formmedium an Stelle des bisher verwendeten metallischen Materials. Die Vorteile des im folgenden beschriebenen Verfahrens liegen in der genauen Formgebung des thermoplastischen Materials entsprechend der Form des heißen Werkzeuges sowie in der Reduzierung der Brinnel-Härte. Außerdem gestattet das Verfahren tiefere Ein! rücke, eine bessere Steue-

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rung der Eindrucktiefe und eine größere Lebensdauer des Werkzeuges.Die erfindungsgemäß mit thermoplastischem Material hergestellten Fliegenaugenlinsen sind außerdem frei von örtlich begrenzten Verzerrungen.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen:

Fig. 1: ein heizbares Werkzeug und seinen zugehörigen Linsenab-'

druck zur Formung eines Eindruckes in einem thermoplastischen Block,

Fig. 2: einen thermoplastischen Block mit einer darin ausgebilde

ten Zellenanordnung,

Fig. 3: den thermoplastischen Block mit einem darauf niederge

schlagenen Agenz,

Fig. 4: eine starke Kupferplattierung über dem in Fig. 3 aufgetra

genen Agenz,

Fig. 5: den Metallabdruck mit abgezogenem Plastikblock, ·

Fig. 6ϊ den Metallabdruck nach selektiver Ausätzung des in Fig.

3 aufgetragenen Agenz,

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- 5 Fig. 7: einen Metallabdruck mit wiederaufgetragenem Agenz,

Fig. 8: eine positive Metallform, die über dem Agenz plattiert

ist und

Fig. 9: die sich nach der Trennung von dem Metallabdruck der

Fig. 8 ergebende positive Kupferform.

Ein geeignetes heizbares Werkzeug 1 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 ist aus Metall oder einem anderen harten Material, wie Glas,hergestellt und in der Lage, die relativ kleinen auftretenden Kräfte aufzunehmen. Es ist mit mindestens einem Linsenabdruck 2 versehen. Die elliptische Form oder Kugelform dieses Linsenabdruckes 2 hängt von der gewünschten Linsenform ab. Das Werkzeug 1 kann auch die ganze gewünschte Linsenanordnung tragen. Wegen der extrem kleinen Toleranzen zwischen den einzelnen Linsen dieser Anordnung erwies sich jedoch als sehr schwierig, die einzelnen Linsenabdrücke auf dem Werkzeug so anzuordnen, daß die richtige Anordnung beim Eindruck in den Plastikblock ausgebildet wird.

Das Werkzeug 1 wird zuerst erwärmt und dann durch eine geeignete Vorrichtung mechanisch in ein thermoplastisches Material 3 gedrückt, wo sich ein Eindruck 4 bildet, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Das Werkzeug kann sich an Ort und Stelle abkühlen. Das Werkzeug darf keinesfalls ent-

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fernt werden, während es noch erwärmt wird, da das thermoplastische Material in die ursprüngliche Lage zurückfließt, wenn es sich nicht richtig gesetzt hat. Die Ausbildung der Vertiefungen in dieser Weise im Plastikblock führt zu einer durchlaufenden Oberfläche, die frei von Rissen und Blasen ist, die später auf die Linsenform übertragen werden und dort zu Verzerrungen führen könnten.

Nachdem das Werkzeug hinreichend abgekühlt ist, wird es aus dem thermoplastischen Material herausgenommen und hinterläßt einen Eindruck 4, Dieser Vorgang wird schrittweise wiederholt, bis die in Fig. 2 gezeigte gewünschte Linsehanordnung 5 erreicht ist. Wenn diese Anordnung einmal ausgebildet ist, wird der Block in ein Aufdampfgerät (nicht dargestellt) gesetzt, wo eine dünne Chromschicht 6 auf der eingedrückten Fläche des Plastikblocks niedergeschlagen wird. Anschließend wird eine zweite dünne Kupferschicht 7 auf der Chromschicht niedergeschlagen, wie es im Schau bild der Fig. 3 dargestellt ist. Es wurde festgestellt, daß Chrom zwar gut an Plastik haftet, daß Kupfer sich jedoch nicht leicht auf einer reinen Chromoberfläche plattieren läßt. Die Kupferschicht braucht jedoch nur so lange in ihrer Lage zu bleiben, bis eine erste Kupferplattierung in einem nachfolgenden Plattie rungs gang erfolgt ist.

Nach dem Aufbringen dieser beiden Me tall schichte η wird eine zweite Kupferschicht 8 bis zu einer Dicke von 9 bis 12, 5 mm auf die erste Kupfer schicht 7 durch die übliche Elektroplattierung aufgebracht, indem

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der Plastikblock in ein Kupfer-Säurebad (nicht dargestellt) eingetaucht wird und ein fester metallischer Abdruck der" eingedrückten thermoplastischen Oberfläche gebildet wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Zur Ausbildung des Metallabdruckes wird in diesem Fall Kupfer wegen seiner niedrigen Spannungscharakteristik und der zugehörigen Härte gewählt. Wenn ein Metallabdruck mit einer extrem niedrigen Spannungscharakteristik gewünscht wird, kann die Elektroplattierung des Kupfers auch durch einen Aluminiumnieder schlag in einem Äther-Bad ersetzt werden. Im Ausführungsbeispiel wurde Kupfer jedoch bevorzugt, da Aluminium nicht so hart ist.

Wenn der Kupferabdruck 8 einmal ausgebildet ist, wird so ziemlich das ganze eingedrückte Plastikmaterial vom Metall durch maschinelle Bearbeitung abgezogen. Das vergleibende Plastikmaterial wird dann chemisch aufgelöst, so daß die Chromfläche 6 gemäß der Darstellung in Fig. 5 freiliegt. Das Chrom wird dann wie in Fig. 6 gezeigt von der Kupferplattierung durch wahlweises Ätzen mit den Standardätztechniken entfernt. Auf diese Weise werden Materialrückstände entfernt und eine saubere und ebene Kupfer oberfläche hergestellt. Wenn man Unregelmäßigkeiten in dieser Oberfläche zuläßt, treten später in der metallischen Linsenform irgendwelche Schäden auf.

Gemäß der Darstellung in Fig. 7 wird der Kupferabdruck 8, der in diesem Fall ein Negativ der schließlich auszubildenden Form ist, durch ein Reinigungsmittel gereinigt und dann in ein Vakuumgerät gesetzt, wo in

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einem herkömmlichen Aufdampf ungspro ze ss ein Chrom-Kupfer-Lösungsmittel 9 entsprechend den festen Maßangaben für die gewünschte Anordnung zur Ausbildung einer positiven Metallform plattiert wird, die auf dem Abdruck aufzubauen ist. Nach dem Niederschlag dieser dünnen Schicht wird die Form aus dem Aufdampgerät genommen und zum Aufbau einer Kupfer schicht einer Kupferelektroplattierung unterworfen. Die Kupferschidt wird bis zu einer Dicke von 9 bis 12, 5 mm aufgebaut undjbildet eine feste positive Form 10, dargestellt in Fig. 8, die hinterher in einer Formpresse verwendet wird.

Nachdem die Kupferschicht die gewünschte Dicke erreicht hat, wird der Kupferabdruck 8 von der positiven Form 10 abgezogen, indem die positive Form durch eine mechanische Stoßvorrichtung so von dem Kupferabdruck an der ersten Chrom-Kupfer-Zwischenschicht getrennt wird, daß die positive Kupferform mit einer Chromoberfläche zurückbleibt. Die Chromober-' fläche liefert eine chemisch stabile kratzfeste Oberfläche, die bei Erwärmung nicht oxydiert. Die Form 10 wird dann maschinell auf die gewünschte Größe bearbeitet und wie eine herkömmliche Form in einer Presse zur Formung der gewünschten Linsen verwendet.

Durch Anwendung der Epoxydformverfahren wird zur Bildung einer positiven Metallform wesentlich weniger Zeit benötigt als bisher. Bei diesem Alternativverfahren wird ebenfalls ein aufgeheiztes Werkzeug zur Bildung einer Linsenanordnung in einen thermoplastischen Block eingedrückt und

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dort ein Abdruck der Linse wie vorher gebildet. Dann wird durch Aufgießen des Epoxydharzes auf die Ijasenanordnung eine Epoxydkopie hergestellt und zur Bildung einer positiven Form direkt elektroplattie rt. Auf diese Weise werden alle früheren Elektroplattierungsgänge des oben beschriebenen Ausfuhrungsbeispiels ausgeschaltet. Da die Elektroplattie rungs gänge die meiste Zeit bei der Herstellung eine Form benötigen, gestattet dieses Alternativverfahren eine schnellere Herstellung der Formen. Die Qualität der durch Epoxydformung hergestellten Formen ist jedoch im Vergleich zu dem Formherstellungsverfahren mit Elektroplattierung niedriger, so daß das zeitaufwendigere Verfahren, in der Praxis häufiger angewendet werden muß.

Ein zweites Alternativverfahren schaltet sämtliche Elektroplattie rungs schritte dadurch aus, daß ein klares Epoxydharz oder Plastikmaterial direkt in eine entsprechende Plastikform gegossen wird. Oberflächenbeschaffenheit und Form der Vertiefungen können mit einer Plastikform fast ideal gestaltet werden, die* Qualität der auf diese Weise hergestellten Linsen erfüllt jedoch nicht immer die hohen Toleranzen, die für eine kompliziertere linsenanordnung gefordert werden müssen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Herstellungsverfahren für die Form aus Kupfer oder ähnlichem Material einer Fliegenaugenlinse, die aus mehreren identischen kleinen Linsen in einer Ebene ausgebildet ist, wobei die Anzahl der Linsen der Anzahl der gewünschten Bilder eines Objekts entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß in einem thermoplastischen Materialblock (3) mit einem heizbaren Werkzeug (1) mindestens ein Linsenabdruck (2) eingedrückt wird, wonach der Materialblock (3) metallisiert wird, wodurch eine metallische Negativform (Fig. 6) entsteht, die mit einer· Chromschicht (6) überzogen wird, daß darauf eine starke Kupferschicht aufgebracht wird und daß danach die Negativform von der Positivform (10) getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein heizbares Werkzeug (1), das mit mindestens einem Linsenabdruck (2) versehen ist, nach dem Erhitzen in einen thermoplastischen Materialblock (3) eingedrückt wird,- daß danach das Werkzeug (1) abgekühlt wird und aus dem thermoplastischen Materialblock (3) entfernt wird, daß danach der thermoplastische Materialblock (3) mit einer dünnen Chromschicht (6) überzogen wird, auf die dann ' eine dünne Kupfers chi cht (7) aufgebracht wird, daß danach eine zweite sehr starke Kupferschicht (8) durch Elektroplattieren auf-

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gebracht wird, daß danach das Plastikmaterial (3) und die Chromschicht (6) entfernt werden, daß" die so entstandene Negativform (Fig. 6) mit einer dünnen Metallschicht (9) überzogen wird, auf die danach eine starke Kupferschicht durch Elektroplattieren aufgebracht wird und daß danach die Negativform so von der Positivform, getrennt wird, daß auf der Positivform (10) die Chromschicht (9) zurückbleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Positivform Epoxydharz verwendet wird, das nach dem Entfernen aus der Negativform mit einer dünnen Metallschicht überzogen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Positivform Aluminium verwendet wird, das nach dem Trennen von der Negativform mit einer Chromschicht überzogen wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang des Eindrückens des Werkzeuges in den Plastikblock (3) und das nachfolgende Abkühlen schrittweise so lange wiederholt werden, bis die für eine Fliegenaugenlinse erforderliche Anzahl von Eindrücken für die einzelnen Linsen im thermoplastisehen Block (3) enthalten sind.

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6. Verfahren, nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß ein klares Epoxydharz direkt ohne Zwischenschichten zur Bildung der Positivform in die Negativform, gegossen wird.

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