DE3903871C1

DE3903871C1 - Verfahren zum Einkleben eines Körpers in eine Vertiefung

Info

Publication number: DE3903871C1
Application number: DE19893903871
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dipl.-Phys. Dr. 7159 Auenwald Kuke
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1990-03-01

Abstract

Beim Einkleben eines Körpers in eine Vertiefung ist darauf zu achten, daß bestimmte Flächen des Körpers nicht mit Kleber benetzt werden. Übliche Verfahren nutzen die Ausbreitung des Klebers durch Kapillarwirkung aus und dosieren den Kleber beispielsweise sehr genau.$A Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Vertiefungen (7) an den Klebegrenzen (5) durch Einkerbungen (6) verbreitert. Ein Körper (1) wird in eine Vertiefung gelegt. Es entstehen Hohlräume (3). Ein Kleber (1) wird aufgebracht und breitet sich in den Hohlräumen (3) aus. Eine Ausbreitung des Klebers (4) über die Klebegrenzen (5) hinaus wird verhindern, das die Kapillaraszension durch die Verbreiterung der Hohlräume nicht weiter zu einer Ausbreitung des Klebers führt.$A Zum Einkleben von optischen Komponenten in Vertiefungen, die in einer Siliziumplatte durch anisotropes Ätzen hergestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkleben eines Körpers in eine Vertiefung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solche Verfahren werden insbesondere zum Einkleben von Linsen, Filtern und Lichtwellenleiter in Nuten in Silizium oder Glas eingesetzt. Die Nuten weisen V- oder U-förmige Querschnitte auf und werden beispielsweise durch anisotropes Ätzen hergestellt.
Beim Einkleben von Körpern in Vertiefungen ist meist darauf zu achten, daß bestimmte Flächen der Körper nicht mit Kleber benetzt werden.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem die maximal zulässige Klebermenge berechnet wird und der Kleber beim Zuführen genau dosiert wird. Um ein solches Verfahren anwenden zu können, müssen die Viskosität, die Oberflächenspannung und die Benetzungseigenschaften des Klebers auf den zu verklebenden Flächen ebenso bekannt sein, wie das vom Kleber auszufüllende Volumen. Zudem muß der Kleber genau dosiert werden und eine entsprechend präzise Dosiervorrichtung muß eingesetzt werden. Durch unterschiedliche Temperaturen oder Oberflächenbeschaffenheit kann der Kleber trotz gleicher Dosierung weiter oder weniger weit fließen, das Verfahren ist also neben der schwierigen Dosierung ungenau.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Einkleben eines Körpers in eine Vertiefung anzugeben, das verhindert, daß bestimmte Flächen des Körpers mit Kleber benetzt werden und das zudem einfach durchgeführt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das oben genannte bekannte Verfahren nutzt die Eigenschaften der Kapillarität, die an den Grenzflächen zwischen einer Flüssigkeit, hier dem Kleber, einem festen Körper, hier ein Körper oder das Grundmaterial, aus dem die Wände der Vertiefungen gebildet sind, und einem Gas auftritt. Die Kapillarität ist eine Folge der Molekularkräfte zwischen den drei angrenzenden Materialien. Wird ein Körper in eine Vertiefung gelegt, so bilden sich Zwischenräume. Ein benetzender Kleber, der an den Zwischenräumen aufgebracht wird, breitet sich in den Zwischenräumen aus, was durch die Kapillaraszension beschrieben wird. Die Ausbreitung ist von Kapillaritätskonstante für die gemeinsame Grenzfläche, sowie von den Breitenabmessungen der Kapillare, also hier der Zwischenräume, abhängig.

Diese Eigenschaften von Klebern werden auch beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgenutzt. Zudem wird ausgenutzt, daß durch eine wesentliche Verbreiterung der Zwischenräume, transversal zur Ausbreitungsrichtung des Klebers, die Ausbreitung des Klebers gestoppt wird.

Die Kapillarwirkung kommt durch die Verbreiterung zum Erliegen. Eventuell durch Kapillarwirkung im engen Teil der Zwischenräume nachfließender Kleber kann in der Verbreiterung aufgefangen werden.

Das Verfahren läuft wie folgt ab:

In ein Grundmaterial werden vor, nach oder gleichzeitig mit dem Einbringen der für den oder die zu verklebenden Körper notwendigen Vertiefungen Einkerbungen angebracht, die die Vertiefungen an den Klebegrenzen verbreitern. Dann wird ein zu verklebender Körper in eine Vertiefung eingelegt. Es wird ausreichend Kleber derart aufgetragen, daß er in die Vertiefung und in die zwischen den Wänden der Vertiefung und dem Körper entstandenen Zwischenräume fließt. Die Klebermenge sollte jedoch nicht zu groß sein. Der Kleber breitet sich bis zu den Klebegrenzen aus. Erreicht er eine Klebegrenze, so verbreitern sich an oder nahe bei dieser Stelle die Zwischenräume, da an den Klebegrenzen die Vertiefungen durch Einkerbungen verbreitert sind. Die Ausbreitung des Klebers wird an der sich verbreiternden Stelle, nahe der Klebegrenze gestoppt. Ist die Ausbreitung des Klebers beendet oder hat der Kleber alle Zwischenräume genügend angefüllt, so kann der Kleber aushärten. Das Aushärten kann beispielsweise dadurch beschleunigt werden, daß ein durch Strahlung aushärtbarer Kleber verwendet wird, und die gesamte Klebefläche bestrahlt wird, sobald die Ausbreitung des Klebers beendet ist. Bei der Wahl des Klebers muß beachtet werden, daß dieser sich aufgrund seiner Viskosität, Oberflächenspannung, Benetzungs- und Kapillareigenschaften in den Zwischenräumen zwischen den Körpern und den Wänden der Vertiefungen ausbreitet. Es kann beispielsweise ein mit ultravioletter Strahlung aushärtbarer Kleber verwendet werden.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Querschnitt durch eine V-Nut mit Körper und Kleber,
Fig. 2 Ausbreitung des Klebers in einer Nut mit Körper.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Grundmaterial 2 mit eingearbeiteter V-Nut. Ein zylindrischer Körper 1 liegt in der V-Nut. Zwischen dem Körper 1 und den Wänden der Nut entstehen Zwischenräume 3, die mit Kleber 4 angefüllt sind. Die Grundfläche des zylindrischen Körpers 1 ist nicht mit Klebstoff benetzt. Dies kann man dadurch erreichen, daß die Ausbreitung des Klebens gestoppt wird, bevor die Grundfläche des Zylinders erreicht ist. Fig. 2 zeigt in einer Aufsicht, daß der Kleber 4 sich in den Zwischenräumen 3 in der V-Nut 7 ausbreitet. Bevor der Kleber 4 die Grundflächen des zylindrischen Körpers 1 erreicht, erreicht er die Klebegrenzen 5. An den Klebegrenzen 5 ist die V-Nut durch jeweils eine U-förmige Einkerbung 6 verbreitert. Die Einkerbungen 6 bewirken eine wesentliche Verbreiterung der Zwischenräume 3. Die Wirkung der Kapillaraszension wird aufgehoben oder zumindest wesentlich gemindert, wodurch der Kleber 4 sich nicht oder nur geringfügig in der Einkerbung weiter ausbreitet. Es gibt verschiedene Methoden die Einkerbungen 6 in das Grundmaterial 2 einzubringen. Die Einkerbungen können gefräst, aber je nach Geometrie auch geätzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Einkleben eines Körpers (1) in eine Vertiefung (7) in einem Grundmaterial (2), wobei der Körper (1) in die entsprechende Vertiefung (7) eingelegt wird und ein Kleber (4) aufgebracht wird, der sich aufgrund seiner Viskosität, Oberflächenspannung, Benetzungs- und Kapillareigenschaften in den zwischen dem Körper (1) und den Wänden der Vertiefung (7) entstandenen Zwischenräumen (3) ausbreitet, dadurch gekennzeichnet, daß im Grundmaterial (2) eine Einkerbung (6) angebracht wird, die die Vertiefung (7) an einer Klebegrenze (5) verbreitert, und daß die Ausbreitung des Klebers (4) an dieser Einkerbung (6) gestoppt wird.

2. Verfahren zum Einkleben eines Körpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Strahlung aushärtbarer Kleber verwendet wird und die gesamte Klebefläche zum Aushärten bestrahlt wird.

3. Verfahren zum Einkleben eines Körpers nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbung (6) aus dem Grundmaterial (2) herausgefräst wird.