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Die
Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung für einen Isolator, mit der eine
Miniaturöffnung
in einem vom Isolator gebildeten Gegenstand gebohrt werden kann,
insbesondere eine Bohrvorrichtung für einen Isolator, die zur Herstellung
eines in einem Bilddetektormodul eingesetzten, optischen Fensters bestimmt
ist.
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Im
bekannten Verfahren wird der Isolator geformt, abgeschnitten, erodiert,
usw. Beim Herstellen eines in einem optischen Präzisionsgerät eingesetzten, optischen Fensters
muss eine Miniaturöffnung im
Isolator gebohrt werden. Ein Beispiel ist der Bilddetektor, der
in einem Handy oder in einer Digitalkamera eingesetzt wird, wobei
ein optisches Fenster an einer Einfallsseite eines Detektorelements
so angeordnet ist, dass der Lichtstrahl durch eine Fensteröffnung des
optischen Fensters zur Bildaufnahme hindurchgeführt wird. Das optische Fenster
ist aus Isolator hergestellt. Die Fensteröffnung ist geringfügig größer als
die Einfallsfläche
des Detektorelements. Das Detektorelement ist normalerweise als
CCD (charge-coupled device) ausgeführt. Außerdem wird eine hohe Integrierung
des Hintergrunds durch die Erhöhung
der Miniatur-Verarbeitungstechnik erreicht. Sogar bei einem hoch
auflösbaren
Objekt (in großer
Pixel) kann das Detektorelement auch sehr klein sein. Daher wird
die Fensteröffnung
entsprechend verkleinert, um den Handy-Anforderungen an Miniaturisierung
zu entsprechen.
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Beim
Herstellen eines eine so kleine Fensteröffnung aufweisenden, optischen
Fensters muss eine Miniaturöffnung
im Isolator gebohrt werden. Das Bohren der Miniaturöffnung im
Isolator wie bei der Herstellung des LCD-Elements kann durch Sandstrahlen
erfolgen. Beim Herstellen des oben erwähnten, optischen Fensters kann
zwar das Verfahren von Sandstrahlen ebenfalls eingesetzt werden.
Das Sandstrahlen verursacht jedoch einen aufgerauten Rand an der Öffnung.
Der aufgeraute Rand verleiht den Produkten wie Handys ein schlechtes
Aussehen. Durch den aufgerauten Rand werden Lichtstrahlen leicht
gestreut, was die optische Eigenschaft in erheblichem Maße beeinträchtigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung für einen
Isolator zu schaffen, der durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile
vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Bohrvorrichtung für
einen Isolator, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Bohrvorrichtung für
einen Isolator bereitgestellt, mit der eine Miniaturöffnung in
einem vom Isolator gebildeten Gegenstand gebohrt werden kann. Diese
Vorrichtung umfasst eine Spritzdüse,
ein Fluidversorgungssystem und einen Gegenstandhalter. Mit der Spritzdüse wird
der Isolator vom Fluid in Körnchen
mit einem Durchmesser von 20 μm
bis 400 μm
zum Ausspritzen gelöst.
Mit dem Fluidversorgungssystem wird das Fluid der Spritzdüse zugeführt. Mit
dem Gegenstandhalter wird der Gegenstand so gehalten, dass das ausgespritzte
Fluid an eine vorgegebene Stelle gelangt und somit mit dem Gegenstand
in Berührung kommt,
wobei der Gegenstand an der Stelle gehalten wird, wo vorgegebene
Positionen des Gegenstands einem vom Fluid aufgebrachten Stoßdruck ausgesetzt
sind. Der Stoßdruck
liegt im Bereich von 5 × 10–2 N/cm2 bis 20 × 10–2 N/cm2.
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Unter
Verwendung der chemischen Eigenschaft von Fluid wird die Aufrauung
am Rand der hergestellten Öffnung
verhindert. Hierdurch ergibt sich eine Öffnung mit einem ansprechenden
und glatten Rand. Durch die chemische Eigenschaft von Fluid wird
die Fensteröffnung
des optischen Fensters hervorragend hergestellt. Damit ist ein ansprechendes Aussehen
gewährleistet.
Außerdem
wird vermieden, dass Lichtstrahlen durch den aufgerauten Rand leicht
gestreut werden, was die optische Eigenschaft in erheblichem Maße beeinträchtigt.
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Im
Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
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1 einen
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spritzdüse;
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2 eine
Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung
für einen
Isolator;
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3 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung für einen
Isolator; und
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4A bis 4C im
Schnitt einen Gegenstand, der von der in den 2 und 3 dargestellten
Bohrvorrichtung gebohrt wird.
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Wie
aus den 1 bis 4 ersichtlich, weist
eine erfindungsgemäße Spritzdüse 3 einen
Düsenkörper 31,
eine Rohrverbindungseinheit 32 und einen Befestigungsring 33 auf.
Die Rohrverbindungseinheit 32 ist an ihrer rechten Seite
mit einem Gasanschlussabschnitt 34 für das Druckluft-Zuführungsrohr 201 und
an ihrer linken Seite mit einem Fluidanschlussabschnitt 35 für das Fluid-Zuführungsrohr 21 versehen.
Der Gasanschlussabschnitt 34 greift in die Aussparung des
Druckluft-Zuführungsrohr 201,
während
der Fluidanschlussabschnitt 35 in die Aussparung des Zuführungsrohrs 21 eingebracht
wird. Der Gasanschlussabschnitt 34 weist ein Gaseintrittsrohr 340 auf,
das sich bis bin zum Mittelabschnitt der Rohrverbindungseinheit 32 in
Querrichtung erstreckt. Das Gaseintrittsrohr 340 ist unten
im Bereich seines geschlossenen Endes mit einem nach unten vorspringenden
Gasspritzzylinder 36 versehen. Eine Primärnut 37 ist
mittig an der unteren Fläche
der Rohrverbindungseinheit 32 ausgebildet. Der Gasspritzzylinder 36 verläuft durch
die Primärnut 37 hindurch
und ragt nach unten vor, derart, dass dieser mit dem Gaseintrittsrohr 340 und
der Primärnut 37 kommuniziert.
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Außerdem erstreckt
sich ein Fluidführungskanal 350 ausgehend
vom Fluidanschlussabschnitt 35 in Querrichtung bis hin
zum Mittelabschnitt der Rohrverbindungseinheit 32. Das
heißt,
dass der Fluidführungskanal 350 ausgehend
von einer Stelle niedriger als das Gaseintrittsrohr 340 bis
hin zur Begrenzungswand der Primärnut 37 verläuft, derart, dass
dieser mit dem Fluidanschlussabschnitt 35 und der Primärnut 37 kommuniziert.
Der Düsenkörper 31 ist
oben und unten mit je einem durchgehenden zylindrischen Element
versehen, wobei dessen unteres Ende in die Primärnut 37 der Rohrverbindungseinheit 32 eingreift.
Wie in der 1 gezeigt, bilden das obere Ende
des Düsenkörpers 31 und
die Primärnut 37 einen
Hauptraum 30, von dem der Gasspritzzylinder 36 umschlossen
ist. Der Befestigungsring 33 ist eingesteckt zwischen der
Primärnut 37 der
Rohrverbindungseinheit 32 und dem Düsenkörper 31 angeordnet
und auf diese beiden Bauelemente aufgeschraubt, um einen festen
Sitz zu ermöglichen.
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Wie
aus der 1 ersichtlich, sind das Druckluft-Zuführungsrohr 201 und
das Fluid-Zuführungsrohr 21 an
die Spritzdüse 3 angeschlossen,
die beide für
die Zuführung
von Druckluft bzw. Fluid 2 sorgen. Die zugeführte Druckluft
wird über
das Gaseintrittsrohr 340 in den Gasspritzzylinder 36 weitergeleitet
sowie in den Hauptraum 30 eingespritzt, während das
Fluid über
den Fluidführungskanal 350 in
den Hauptraum 30 weitergeleitet wird. Wird der Hauptraum 30 vom
Fluid 2 gefüllt,
dann gelangt das Fluid 2 an den Düsenkörper 31. Gleichzeit
fließt
das Fluid 2 durchgehend nach unten und wird durch eine durchgehende
Spritzöffnung 310 ausgespritzt.
Nun wird die vom Gasspritzzylinder 36 ausgespritzte Druckluft
gewaltig mit dem Fluid 2 so vermischt, dass das Fluid 2 einerseits
nach unten gedrückt
und andererseits verteilt wird. Damit wird die Druckluft zusammen
mit dem Fluid 2 aus der Spritzöffnung 310 ausgespritzt.
Hierdurch ergibt sich das aus der Spritzöffnung 310 ausgespritzte
Fluid 2 in der Form von zerkleinerten Körnchen. Genauer gesagt wird
das Fluid 2 in der Form von zerkleinerten Körnchen mit
einem Durchmesser von 20 μm
bis 400 μm
ausgespritzt. Es ist außerdem
ein Fluidversorgungssystem 20 vorgesehen, mit dem das Fluid 2 in
die Spritzdüse 3 gespeist
wird. Darüber
hinaus ist ein Gegenstandhalter 11 vorhanden, mit dem der
Gegenstand 1 so gehalten wird, dass das ausgespritzte Fluid 2 an
eine vorgegebene Stelle gelangt und somit mit dem Gegenstand 1 in
Berührung
kommt.
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Mit
dem Fluid 2 lässt
sich starke Säure
wie Flusssäure
auf eine vorgegebene Konzentration verdünnen. In einer Verarbeitungskammer 6 sind
mehrere Spritzdüsen 3 vorhanden.
Das heißt,
dass die Spritzdüsen 3 im
Inneren der Verarbeitungskammer 6 angeordnet sind. Der
Gegenstand 1 ist als plattenförmiges Element bzw. Isolator
ausgeführt.
Im Bereich des Gegenstandhalters 11 ist ein Transportmechanismus
vorgesehen, der sowohl für
das Einschieben des Gegenstands 1 in die Verarbeitungskammer 6 als
auch für
das nach dem Bohren stattfindende Wegschieben des Gegenstands 1 von
der Verarbeitungskammer 6 sorgt.
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Die
Verarbeitungskammer 6 weist einen Eingang 61 zum
Einschieben des Gegenstands 1 und einen Ausgang 62 zum
Wegschieben desselben nach dem Bohren auf. Der Eingang 61 und
der Ausgang 62 werden von einer Schiebetür 63 geöffnet und
geschlossen. Das heißt,
dass das Öffnen
und das Schließen
der Schiebetür 63 in
vertikaler Richtung erfolgt. Der Transportmechanismus besteht im
Wesentlichen aus einer Mehrzahl von Transportrollen 12,
die entlang einer waagrecht verlaufenden Transportlinie angeordnet
sind. Die Transportlinie verläuft durch
den Eingang 61 und den Ausgang 62 hindurch. Der
Gegenstand 1 wird ausgehend vom Eingang 61 eingeschoben
und dann nach dem Bohren vom Ausgang 62 weggeschoben.
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Gemäß 3 umfasst
die erfindungsgemäße Vorrichtung
ein für
die Versorgung der jeweiligen Spritzdüsen 3 mit dem Fluid 2 sorgendes
Fluidversorgungssystem 20 und ein für die Versorgung der jeweiligen
Spritzdüsen 3 mit
der Druckluft sorgendes Druckluft-Versorgungssystem 200. Das
Fluidversorgungssystem 20 weist ein Fluid-Zuführungsrohr 21 auf,
mit dem sich das Fluid 2 an die jeweiligen Spritzdüsen 3 weiterleiten
lässt.
Das Fluid-Zuführungsrohr 21 verläuft flüssigkeitsdicht
durch die Begrenzungswand der Verarbeitungskammer 6 hindurch.
Das Fluidversorgungssystem 20 verfügt über ein zum Speichern von Fluid 2 dienendes
Fluidspeichergerät 22, eine
das Fluid 2 über
das Fluid-Zuführungsrohr 21 ausgehend
vom Fluidspeichergerät 22 zu
den jeweiligen Spritzdüsen 3 fördernde
Fluidförderpumpe 23 und
ein Druckregelventil 24. Wird dem Fluid 2 ein oberflächenaktives
Mittel hinzugefügt,
kann dieses vorher ins Fluidspeichergerät 22 gefüllt werden.
Das Druckluft-Versorgungssystem 200 besteht im Wesentlichen
aus einem mit einer hier nicht näher
dargestellten Druckluftflasche in Verbindung stehenden Druckluft-Zuführungsrohr 201 bzw.
einem am Druckluft-Zuführungsrohr 201 angeordneten
Schaltventil 202 sowie einem Druckregelventil 203.
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Außerdem erfolgt
die Verbindung zwischen dem Fluid-Zuführungsrohr 21 und
den jeweiligen Spritzdüsen 3 sowie
zwischen dem Druckluft-Zuführungsrohr 201 und
den jeweiligen Spritzdüsen 3 über einen
Schlauch 25 bzw. 204, um eine einfache Veränderung
der Stellung der jeweiligen Spritzdüsen 3 zu ermöglichen.
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Die
Verarbeitungskammer 6 ist unten trichterförmig ausgebildet.
Am untersten Ende der Verarbeitungskammer 6 ist eine Ablassöffnung 64 vorhanden.
An die Stelle der Ablassöffnung 64 ist
ein zum Ablass des gebrauchten Fluids 2 dienendes Ablassrohr 65 angeschlossen.
Das mit dem Oberflächenmaterial
des Gegenstands 1 vermischte Fluid 2 fällt zum
Boden der Verarbeitungskammer 6 und wird durch die Ablassöffnung 64 über das
Ablassrohr 65 abgelassen.
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Unter
Bezug auf die 4A bis 4C wird die
Funktionsweise der oben erwähnten
Vorrichtung erläutert.
Ein in einem Bilddetektormodul eingesetztes, optisches Fenster ist
an einem feinen plattenförmigen
Element mit einer Fensteröffnung 520 versehen.
In diesem Fall dient das große
plattenförmige Element
als Gegenstand 1, das an einer vorgegebenen Stelle gebohrt
wird. Danach wird der Gegenstand 1 abgeschnitten, wodurch
sich ein Endprodukt ergibt. Dieses weist eine sehr gute Produktivität auf. In
den 4A bis 4C sind
die Schneidelinien 100 zum Schneiden des Gegenstands 1 gestrichelt dargestellt.
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Wie
aus 4A ersichtlich, werden die Oberfläche und
die Innenfläche
des Gegenstands 1 von einer Schutzschicht 4 abgedeckt.
Auf der Oberfläche
der Schutzschicht 4 ist eine zum Bohren dienende Bohröffnung 40 ausgebildet.
Das heißt,
dass der Bohrvorgang an der Stelle der Bohröffnung 40 durchgeführt wird.
Je nach Bedarf kann die Schutzschicht 4 aber auch woanders
wie an der Endfläche des
Gegenstands 1 angeordnet sein. Gemäß 2 wird der
Gegenstand 1 vom Transportmechanismus in die Verarbeitungskammer 6 gebracht
und an einer vorgegebenen Stelle angehalten. Die angehaltenen Stellen
sind dort, wo die innerhalb der Verarbeitungskammer 6 befindlichen
Spritzdüsen 3 gerade
oberhalb der Bohröffnungen 40 angeordnet
sind. Außerdem
werden die Spritzdüsen 3 vorher
auf eine Position eingestellt, wo diese nach den jeweiligen Bohröffnungen 40 ausgerichtet
sind. Die Positionseinstellung geschieht in der Weise, dass die
Düsenhalter 7 an
der entsprechenden Stelle einer Halterschiene 71 befestigt
sind. Das heißt,
dass die Positionseinstellung dort durchgeführt wird, wo die Spritzdüsen 3 an der
jeweiligen Position des Düsenhalters 7 angebracht
sind.
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Durch
die oben erwähnte
Maßnahme
wird das Fluid 2 aus den jeweiligen Spritzdüsen 3 herausgespritzt
[siehe 2]. Wie oben erwähnt, wird das ausgespritzte
Fluid 2 durch die jeweiligen Bohröffnungen 40 hindurchgeführt und
kommt mit der Oberfläche
des Gegenstands 1 so in Berührung, dass dieses gegen die
Oberfläche
des Gegenstands 1 stößt. Der
Bohrvorgang wird unter diesem Zustand für eine bestimmte Zeitdauer
durchgeführt
[siehe 4B]. Danach werden die Schutzschichten 4 entfernt.
Je nach Bedarf kann ein Reinigungsvorgang durchgeführt werden.
Darüber
hinaus wird der Gegenstand 1 an den Schneidelinien 100 abgeschnitten.
Nachdem weitere notwendige Vorgänge
wie Entgraten durchgeführt
werden, ist die Herstellung des Endprodukts [wie des optischen Fensters]
abgeschlossen [siehe 4C]. Die Schutzschichten 4 können aber
auch zu bestimmten Zwecken nicht entfernt werden.
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Beim
Gebrauch der oben erwähnten
Bohrvorrichtung kann der Bohrvorgang des Isolators durch den Austritt
von Fluid 2 durchgeführt
werden. Hierdurch ergeben sich ansprechende Bohrlöcher 10,
ohne dass aufgeraute Ränder
gebildet werden. Außerdem
wird der Bohrvorgang an unterschiedlichen Stellen unter Verwendung
von mehreren Spritzdüsen 3 durchgeführt. Dies
ist daher für
einen größeren Gegenstand 1 geeignet,
von dem mehrere Endprodukte hergestellt werden.
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Zusammenfassend
betrifft die Erfindung eine Bohrvorrichtung für einen Isolator, mit der keine
Grate am Rand eines Bohrlochs entstehen und mit der eine Miniaturöffnung in
einem vom Isolator gebildeten Gegenstand 1 gebohrt werden
kann. Die Bohrvorrichtung umfasst eine Spritzdüse 3, ein Fluidversorgungssystem 20 und
einen Gegenstandhalter 11. Mit der Spritzdüse 3 wird
der Isolator vom Fluid 2 in Körnchen mit einem Durchmesser
von 20 μm
bis 400 μm
zum Ausspritzen gelöst.
Mit dem Fluidversorgungssystem 20 wird das Fluid 2 der
Spritzdüse 3 zugeführt. Mit
dem Gegenstandhalter 11 wird der Gegenstand 1 so
gehalten, dass das ausgespritzte Fluid 2 an eine vorgegebene
Stelle gelangt und somit mit dem Gegenstand 1 in Berührung kommt,
wobei der Gegenstand 1 an der Stelle gehalten wird, wo
vorgegebene Positionen des Gegenstands 1 einem vom Fluid 2 aufgebrachten
Stoßdruck
ausgesetzt sind. Der Stoßdruck
liegt im Bereich von 5 × 10–2 N/cm2 bis 20 × 10–2 N/cm2. Auf diese Weise kann eine Miniaturöffnung in
einem Gegenstand 1 gebohrt werden, ohne dass Grate entstehen.