DE602004013447T2

DE602004013447T2 - Verfahren zum verkleben von scheibenförmigen substraten und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE602004013447T2
Application number: DE602004013447T
Authority: DE
Inventors: Thomas Eisenhammer; Jeff Beverly Hills OU-YANG
Original assignee: Singulus Technologies AG
Current assignee: Singulus Technologies AG
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: DE602004013447D1; US7311795B2; CN100548638C; WO2004057939A2; JP2007507050A; TWI342021B; CN1839032A; WO2004057939A3; US20050039841A1; EP1658171B1; ES2305753T3; US20080053620A1; ATE393694T1; JP4777067B2; EP1658171A2; TW200509122A; PL1658171T3

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von scheibenförmigen Substraten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung werden insbesondere für die Herstellung optischer Discs für die Datenspeicherung wie beispielsweise DVD-Discs verwendet.
Stand der Technik
DVDs und ähnliche Discs umfassen üblicherweise ein unteres scheibenförmiges Substrat und ein oberes scheibenförmiges Substrat, beide mit kreisförmigen zentralen Öffnungen, welche normalerweise aus einem Kunststoffmaterial wie Polycarbonat bestehen. Zumindest das untere Substrat trägt eine dünne, optisch aktive, d. h., reflektierende oder semireflektierende Schicht, die üblicherweise aus einem Metall wie Al, Au, Ag, Cu oder einer Legierung besteht und die Daten trägt. Das obere Substrat ist mit dem unteren durch einen Klebstoff, z. B. ein UV-härtbares Harz oder einen Heissschmelzklebstoff verklebt. Der flüssige Klebstoff wird üblicherweise auf das untere Substrat aufgebracht, bevor die Substrate zusammengefügt werden, und nach diesem Schritt gehärtet. Alternativ wurde auch die Verwendung von Klebstoffen in Form von flexiblen Bögen vorgeschlagen.
Zum Verkleben der Substrate wurden viele verschiedene Verfahren vorgeschlagen, wie zum Beispiel jenes, das aus der JP2003-06940 bekannt ist. In den meisten Fällen wird der Klebstoff auf die Oberseite des unteren Substrats aufgebracht und daraufhin das parallele obere Substrat auf die Klebstoffschicht abgesenkt oder abgesetzt und dann gegen dieselbe gedrückt, wie zum Beispiel in den US 6 265 578 A und 6 291 046 B offenbart. Wesentliche Probleme dieses allgemeinen Verfahrens sind Schwankungen in der Dicke der Klebstoffschicht, welche nur durch mechanischen Druck verteilt wird, der über die oftmals leicht verzogenen Substrate ausgeübt wird, sowie der Einschluss von Gas, welches immer dann Einschlüsse oder Bläschen bildet, wenn Bereiche, in denen der Klebstoff und das obere Substrat nicht richtig verklebt sind, von verklebten Bereichen eingeschlossen sind. Beide Effekte beeinflussen die optischen Eigenschaften der Disc und können eine falsche Auslesung der gespeicherten Daten verursachen.
Um das letztgenannte dieser Probleme zu vermeiden, wird der Verklebeschritt häufig in einem Vakuum oder Teilvakuum durchgeführt. Obwohl dadurch das Problem der Entstehung von Bläschen durch Einschluss vermindert wird, könnte es auf diese Weise praktisch vollständig nur gelöst werden, indem ein Hochvakuum angewendet wird, was jedoch längere Taktzeiten und teure Hochleistungs-Vakuumpumpen erfordern würde und daher aus wirtschaftlichen Gründen nicht annehmbar ist. Auch könnte die längere Verweilzeit im Vakuum die Bildung von Bläschen aus Gasen, die in dem Klebstoff gelöst sind, unter atmosphärischem Druck verursachen, wenn diese auszugasen beginnen, und es ist üblicherweise nicht möglich, das vollständige Ausgasen abzuwarten, da dies die Taktzeiten sogar noch weiter über die wirtschaftlich annehmbare Dauer hinaus verlängern wurde.
Ein Beispiel des oben erwähnten Verfahrens ist in der US 4 990 208 A beschrieben, wobei UV-härtbarer Klebstoff über eine Düse eines Spenders so auf die Oberseite des unteren Substrats aufgebracht wird, dass er zum Beispiel eine ringförmige Zone abdeckt. Nach Übertragung des unteren Substrats und des oberen Substrats in eine Vakuumkammer und Reduktion des Drucks auf unter 30 Torr (40 mbar) wird das obere Substrat auf die Klebstoffschicht abgesenkt. Es kann jedoch das gesamte Verfahren in einer Vakuumkammer durchgeführt werden. Dies erfordert jedoch eine relativ grosse Kammer, was die oben erwähnten Probleme noch verschärft. Ein Verfahren dieses Typs ist auch in der JP 2000 315 338 A beschrieben.
Gemäss der US 5 582 677 A und US 5 766 407 A wird eine grosse Vakuumkammer vermieden, indem eine kleine zylindrische Vakuumkammer vorgesehen wird, welche die Substrate eng umschliesst. Nach dem Zusammenfügen des oberen und unteren Substrats wird der atmosphärische Druck verwendet, um die Substrate gegeneinander zu drücken.
In mehreren Veröffentlichungen nach dem Stand der Technik wurde vorgeschlagen, eine Rotationsbeschichtung zu verwenden, bei welcher der Klebstoff über die obere Oberfläche des unteren Substrats durch Rotation des letzteren verteilt wird, um eine Schicht konstanter Dicke zu erzielen. Gemäss der US 6 136 133 A wird der Verklebeschritt anschliessend in einer Vakuumkammer bei einem Druck von etwa 50 Pa (0,5 mbar) ausgeführt. In der DE 197 15 779 A1 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben. Während die Rotationsbeschichtung Klebstoffschichten mit im Wesentlichen konstanter Dicke schafft, löst sie dennoch nicht das Problem der Gaseinschlüsse.
Nach einem leicht unterschiedlichen Verfahren wird die Scheibe rotiert, nachdem die Substrate zusammengefügt wurden, wie in der US 5 843 257 A beschrieben. Hier führen die Zentrifugalkräfte zu einer radial zunehmenden Dicke der Klebstoffschicht, wenn diese nicht durch Saugen vom Rand der zentralen Öffnung her exakt ausgeglichen werden. Ein solches Ausgleichen erfordert jedoch eine präzise Steuerung der Winkelgeschwindigkeit und des Drucks, und ist daher schwierig zu erreichen. Gemäss US 6 183 577 B1 wird das Problem gemindert, indem das untere Substrat elastisch verformt wird, um eine zentrale Einbuchtung zu bilden, welche den überschüssigen Klebstoff aufnehmen soll. Doch sind die Steuerungsanforderungen auch hier noch immer schwer zu erfüllen.
Die EP 0 624 870 B1 zeigt ein Verklebungsverfahren, in welchem, nachdem ein Zweikomponenten-Epoxidharz-Klebstoff entlang eines die zentrale Öffnung umgebenden Kreises auf die obere Oberfläche des unteren Substrats aufgebracht wurde, das obere Substrat und das untere Substrat in Stellungen gehalten werden, in welchen sie einen spitzen Winkel einschliessen und sich zuerst an Kontaktpunkten an den Aussenrändern berühren, wenn das obere Substrat abgesenkt wird. Während der Rand des oberen Substrats gegenüber dem Punkt des ersten Kontakts weiter um beispielsweise 1 mm pro Sekunde abgesenkt wird, schwenkt das obere Substrat um den Kontaktpunkt, bis die Substrate parallel und zusammengefügt sind, wobei der Klebstoff zwischen ihnen verteilt wird. Doch kann auch dieses Verfahren zu einer variablen Dicke der Klebstoffschicht führen. Auch der Einschluss von Gasbläschen kann nicht ausgeschlossen werden.
Ein ähnliches Verfahren ist aus der DE 196 51 423 A1 zu ersehen, in welchem das obere Substrat durch einen um eine Achse auf dem Niveau der oberen Oberfläche des unteren Substrats derart schwenkbaren Arm gehalten wird, dass das obere Substrat gleichzeitig auf das untere Substrat abgesenkt und in eine zu demselben parallele Orientierung gedreht wird. Sogar wenn das Verfahren in einem Vakuum durchgeführt wird, kann der Einschluss von Gas nicht vollständig ausgeschlossen werden, ausser es wird ein Hochvakuum eingesetzt. Dies würde jedoch wiederum kostspielige Hochleistungs-Vakuumpumpen und lange Taktzeiten erfordern. Nach dem Zusammenfügen der Substrate kann die Scheibe rotiert werden, damit der Klebstoff gleichmässiger verteilt wird, während ein Sog an die Begrenzung der zentralen Öffnung angelegt wird, um die Zentrifugalkräfte auszugleichen. Dieser Schritt ist wie oben beschrieben mit Problemen verbunden.
Gemäss der JP 2003 006 940 A werden das untere und das obere Substrat in einer Vakuumkammer untergebracht, in welcher der Aussenrand des oberen Substrats durch federgespannte Bolzen in einem kurzen Abstand über dem unteren Substrat gehalten wird. Dessen zentraler Abschnitt wird dann durch ein Druckkissen nach unten gedrückt und mit dem zentralen Abschnitt des unteren Substrats zusammengefügt, während das obere Substrat geringfügig elastisch verformt wird. Nach Evakuation der Kammer wird der Druck des Kissens erhöht und dadurch der Kontaktbereich radial nach aussen ausgeweitet. Bei diesem Verfahren ist die Gefahr von Gaseinschlüssen in der Tat sehr niedrig, doch nimmt der auf das obere Substrat ausgeübte Druck von der Mitte nach aussen ab, was zu einer radial schwankenden Dicke der Klebstoffschicht führen kann.
In der US 6 312 549 B1 wird ein weiteres Verklebungsverfahren beschrieben, in welchem das obere Substrat durch eine Saughalteeinrichtung in einem verformten Zustand gehalten wird, wobei seine untere Oberfläche geringfügig konvex ist. Wenn es auf die Klebstoffschicht abgesenkt wird, wird der Kontakt zuerst an den Rändern der zentralen Öffnungen hergestellt, woraufhin das obere Substrat freigegeben wird und, während es seine unbelastete plane Konfiguration einnimmt, die Gesamtheit der mit Klebstoff bedeckten oberen Oberfläche des unteren Substrats kontaktiert.
Anschliessend wird ein alternatives Verfahren vorgeschlagen, in welchem wieder das obere Substrat geringfügig verformt wird, wobei der zentrale Abschnitt durch eine Saughalteeinrichtung etwa 1,5 mm über dem Aussenrand gehalten wird und seine untere Oberfläche geringfügig konkav ist. Nachdem der Kontakt zwischen den äusseren Rändern der Substrate hergestellt wurde, wird der Raum zwischen diesen durch eine zentrale Öffnung des unteren Substrats evakuiert, bis der zentrale Abschnitt des oberen Substrats durch den Sog des Vakuums von der Halteeinrichtung abgelöst wird und die untere Oberfläche des freigegebenen oberen Substrats die gesamte obere Oberfläche des unteren Substrats kontaktiert. Der Klebstoff, der anfänglich eine ringförmige Zone auf der oberen Oberfläche des unteren Substrats bedeckt, wird dadurch zwischen den Oberflächen verteilt.
Auf Grund der Tatsache, dass die Freigabe des oberen Substrats eine Funktion mehrerer Parameter ist, die nicht präzise gesteuert und reproduziert werden können, wie etwa der atmosphärische Druck, die Kontaktfläche und der Druck in der Saughalteeinrichtung, die durch die Verformung des oberen Substrats erzeugten elastischen Kräfte sowie der abnehmende Druck zwischen den Substraten, kann der Schritt nicht präzise gesteuert werden, insbesondere im Hinblick auf seine Taktung. Dadurch kann eine zuverlässige Ausführung des Verklebeschritts mit definierten und kurzen Taktzeiten nur schwer erreicht werden. Darüber hinaus ist es schwierig, den Raum zwischen den Substraten zuverlässig abgedichtet zu halten, und dessen Evakuierung durch eine der zentralen Öffnungen erfordert eine komplexe Vorrichtung.
Die DE 100 08 111 A1 zeigt ein auf gewisse Weise ähnliches Verklebungsverfahren, in welchem das obere bzw. untere Substrat in eine kleine Vakuumkammer eingebracht und an ihrer Ober- bzw. Unterseite durch Saughalteeinrichtungen gehalten werden. Die obere Oberfläche des unteren Substrats wird mit Heissschmelzklebstoff bedeckt. Sobald die Kammer ausreichend evakuiert wurde, werden die Substrate durch Zufuhr von Druckluft an beide Saughalteeinrichtungen aufeinander zu gedrückt. Der Kontakt zwischen diesen wird zuerst an den zentralen Abschnitten hergestellt und breitet sich von dort auf die äusseren Ränder aus, da beide Substrate anfänglich durch das Auftreffen der Druckluft verformt werden. Mit diesem Verfahren können die Bewegungen der Substrate und in der Folge deren relative Stellungen nicht präzise gesteuert werden, was zu Fehlern am Endprodukt führen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei denn das Zusammenfügen der Substrate auf kontrollierte Weise erfolgt, und bei dem Schwankungen in der Dicke der Klebstoffschicht gering und Gaseinschlüsse zwischen den Substraten praktisch nicht vorhanden sind.
Diese Ziele werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt einen präzise gesteuerten Verklebeschritt mit kurzer Taktzeit und hoher und konstanter Qualität des Ausstosses.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist. Dieses Ziel wird durch die Merkmale des Anspruchs 10 erreicht. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist einfach, kostengünstig und zuverlässig.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen, welche sich auf eine Ausführungsform der Erfindung beziehen, in grösserem Detail beschrieben, wobei
1a ein axialer Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist,
1b ein horizontaler Schnitt entlang der Linie B-B in 1a der Vorrichtung ist und
2a–f in schematischer Darstellung axiale Schnitte durch die Vorrichtung und Substrate während verschiedener Stufen des erfindungsgemässen Verfahrens zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Vorrichtung umfasst eine zylindrische Vakuumkammer mit einer Grundplatte 1, einer umfangsseitigen Seitenwand 2 und einer abnehmbaren Abdeckung 3. Über eine Saugleitung 5 mit einer Saugpumpe (nicht dargestellt) verbundene Löcher 4 sind über die innere Oberfläche der Letztgenannten verteilt, so dass die Abdeckung 3 als eine Saughalteeinrichtung fungieren kann. Die Grundplatte 1 trägt einen Träger 6, einen mit der Seitenwand 2 konzentrischen Steg, dessen ringförmige, plane und nach oben weisende Tragfläche 7 geringfügig geneigt ist (in 1a nach rechts) und dabei eine Ebene definiert, welche einen Winkel von zwischen 1° und 3°, vorzugsweise etwa 2°, mit der Innenseite der Abdeckung 3 einschliesst. Von dem Boden der Vakuumkammer, d. h., durch die Grundplatte 1, führt eine Evakuierungsleitung 8 zu einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt). Ein zentraler Trägerzapfen 9 kann durch die Grundplatte 1 hindurch ausgefahren werden. Dessen Stellung kann zwischen einer unteren Grenzstellung, bei welcher seine Spitze unter der Tragfläche 7 liegt, und einer oberen Grenzstellung, bei welcher die Spitze die Abdeckung 3 berührt oder fast berührt, variieren. An einer Stelle genau unter der Spitze trägt der Trägerzapfen 9 mehrere (z. B. vier) Kugeln 10, die in über seinen Umfang verteilten Bohrungen untergebracht sind. Die Kugeln 10 können radial ausgefahren und hinter die Oberfläche des Trägerzapfens 9 zurückgezogen werden. Trägerzapfen dieses Typs werden zusammen mit Stellelementen in tragbaren CD-Abspielgeräten verwendet und sind daher wohlbekannt.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann, wie in den 2a–f dargestellt, wie folgt ausgeführt werden:
In einem ersten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein erstes scheibenförmiges Substrat 11a aus z. B. einem transparenten Polycarbonat, das eine datentragende Metallschicht enthält, vorgesehen, dessen nach oben weisende Verklebefläche 12a zuvor mit einem z. B. UV-härtbaren Klebstoff rotationsbeschichtet wurde. Das erste Substrat 11a wird dann in der offenen Vakuumkammer als ein unteres Substrat auf dem Träger 6 abgelegt, wobei ein ringförmiger Teil seiner rückseitigen Oberfläche 13A, welcher seinem Aussenrand benachbart ist, auf der Tragfläche 7 aufliegt. Ein zweites Substrat 11b, das denselben allgemeinen Aufbau wie das erste Substrat 11a aufweisen kann, wird als ein oberes Substrat an der Abdeckung 3 angeordnet, wo es durch Sog gehalten wird, d. h. mit einer rückseitigen Oberfläche 13b gegen die Innenseite der Abdeckung, in einer Stellung über dem ersten Substrat 11a und im Wesentlichen parallel zu demselben, abgesehen von dem kleinen Neigungswinkel. Dessen nach unten weisende Oberfläche bildet eine zweite Verklebefläche 12b. Dann wird die Vakuumkammer geschlossen (2a).
In einem zweiten Schritt wird der Trägerzapfen 9 durch die zentralen Öffnungen 14a, 14b der Substrate 11a, 11b ausgefahren und nimmt eine obere Grenzstellung ein, in welcher seine Spitze nahe zur Abdeckung 3 liegt. Dann werden die Kugeln 10 radial nach aussen ausgefahren und die Saughalteeinrichtung, welche in die Abdeckung 3 integriert ist, deaktiviert. Das zweite Substrat 11b wird dann durch die Kugeln 10 gehalten, wobei ein Teil der zweiten Verklebefläche 12b, unmittelbar benachbart der zentralen Öffnung 14b, auf denselben aufliegt. Zur selben Zeit beginnt die Evakuation der Vakuumkammer durch die Evakuierungsleitung 8 (2b).
Während des Evakuierungsverfahrens, das ungefähr 2.700 ms dauert, wird der Trägerzapfen 9 zurückgezogen. Nach etwa 2.650 ms berühren die Kugeln 10 das erste Substrat 11a, wobei sie als ein mechanisches Anschlagmittel gegen Teile der ersten Verklebefläche 12a unmittelbar benachbart zu der zentralen Öffnung 14a wirken. Der Trägerzapfen 9 wird ungefähr weitere 2 mm zurückgezogen, wodurch eine von dem zweiten Substrat 11b weg gerichtete Kraft in dessen Mitte auf das erste Substrat 11a ausgeübt wird. Dieses wird dadurch geringfügig elastisch verformt, wobei die erste Verklebefläche 12a eine konkave Gestalt annimmt, bei welcher ihr Zentrum etwa 2 mm unterhalb des Umfangs liegt, da letztere dadurch, dass die Tragfläche 7 als ein mechanisches Anschlagmittel gegen die rückseitige Oberfläche 13a nahe an deren Umfang (2c) wirkt und eine zu dem zweiten Substrat 11b hin gerichtete Kraft auf das erste Substrat 11a ausübt, im Wesentlichen in ihrer früheren Stellung verbleibt. Die zweite Verklebefläche 12b berührt die erste Verklebefläche 12a in einem kleinen Kontaktbereich an den Umfängen der ersten Verklebefläche 12a und der zweiten Verklebefläche 12b, in 2c auf der linken Seite. Zur selben Zeit hat der Druck in der Vakuumkammer einen eingestellten Wert von z. B. 1 mbar erreicht.
Nun, 2.700 ms nach Beginn des Evakuierungsverfahrens, werden die Kugeln 10 zurückgezogen. Das freigegebene erste Substrat 11a springt zurück in seine unbelastete plane Konfiguration. Als Folge davon erweitert sich der Kontaktbereich rasch auf einen schmalen Ring benachbart zu dem Aussenrand der ersten Verklebefläche 12a und der zweiten Verklebefläche 12b und breitet sich dann rasch radial nach innen zu den Rändern der zentralen Öffnungen 14a, b hin aus. Auf diesem Weg breitet sich der Kontaktbereich, an dem die Substrate verklebt werden, von einem kleinen Kontaktbereich auf die gesamte erste Verklebefläche 12a und zweite Verklebefläche 12b aus, ohne jemals einen noch nicht verklebten Teil der Verklebeflächen einzuschliessen (2d). Die Grenze des Kontaktbereichs bildet eine Zusammenfügungsfront, welche kontinuierlich zu den Grenzen der Verklebeflächen hin fortschreitet. Der Einschluss von Gas zwischen letzteren wird daher zuverlässig vermieden.
Nach Zurückziehen des Trägerzapfens 9 um eine kurze Distanz werden die Kugeln 10 wieder radial ausgefahren (2e). Der Trägerzapfen 9 wird dann ausgefahren, wobei die Kugeln 10 die zusammengefügten Substrate 11a, 11b von dem Träger 6 ab- und zu der Abdeckung 3 hochheben, was etwa 180 ms dauert, und diese dann gegen dieselbe drücken (2f), wodurch das Verkleben des ersten Substrats 11a mit dem zweiten Substrat 11b zur Bildung einer Scheibe 15 abgeschlossen ist. Nach weiteren 120 ms wird das Vakuum gebrochen, der Druck steigt schnell auf atmosphärischen Druck an und unterstützt das Zusammendrücken der Scheibe. Die Saugeinrichtung ist aktiviert und hält die Scheibe 15 an der Abdeckung 3. Dann wird die Vakuumkammer geöffnet und die Scheibe 15 entfernt.
Auf Grund des geringen Rauminhalts der Vakuumkammer, welche die Substrate eng umschliesst, und mit der oben beschriebenen Abfolge der Schritte, in welcher die Evakuierung der Kammer parallel zu den mechanischen Bearbeitungen der Substrate in Vorbereitung von deren Zusammenfügung ausgeführt wird, benötigt das Verklebungsverfahren insgesamt nur wenige Sekunden, was nicht nur vom ökonomischen Standpunkt aus vorteilhaft ist, sondern auch ein Ausgasen des Klebstoffs unter Vakuumbedingungen praktisch ausschliesst.
Für den Fachmann ist offensichtlich, dass das Verfahren und die Vorrichtung, die oben beschrieben wurden, auf viele Arten abgewandelt werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die Substrate aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, und das erste Substrat könnte auch zwei datentragende Schichten enthalten. Der Klebstoff kann entweder vom Heissschmelz- oder Zweikomponenten-Typ sein. Er kann auch auf der zweiten Verklebefläche anstatt auf der ersten oder aber auf beiden verteilt werden. Die zentralen mechanischen Anschlagmittel können unterschiedliche Gestalten, zum Beispiel keilförmige Gestalt aufweisen, und die umfangsseitigen mechanischen Anschlagmittel können durch Aussparungen unterbrochen sein. Darüber hinaus können an Stelle der zentralen und umfangsseitigen mechanischen Anschlagmittel auch mechanische Reibungsmittel eingesetzt werden, die auf den Rand der zentralen Öffnung bzw. den umfangsseitigen Rand wirken.
Die Tragfläche muss nicht geneigt sein. Der Kontaktbereich wird in diesem Fall ein enger Ring benachbart zu den Umfängen der Verklebeflächen sein, ausser in einem der beiden Substrate oder in beiden gibt es eine leichte Wölbung; in diesem Fall kann der Kontaktbereich auf einen Teil des Ringes beschränkt sein.
Weiter reichende Abweichungen von der oben beschriebenen Ausführungsform sind ebenfalls möglich. Zum Beispiel kann das erste Substrat auf unterschiedliche Arten durch entsprechend modifizierte mechanische Mittel gekrümmt werden, beispielsweise so, dass die erste Verklebefläche eine konvexe Gestalt annimmt; in diesem Fall ist der Kontaktbereich ein zu den zentralen Öffnungen oder einem Teil davon benachbarter Ring. Ebenso können der Ablauf des Verfahrens sowie andere Parameter desselben abweichen.

1: Grundplatte
2: Seitenwand
3: Abdeckung
4: Löcher
5: Saugleitung
6: Träger
7: Tragfläche
8: Evakuierungsleitung
9: Trägerzapfen
10: Kugeln
11a, b: erste und zweite Substrate
12a, b: erste und zweite Verklebeflächen
13a, b: rückseitige Oberflächen
14a, b: zentrale Öffnungen
15: Scheibe

Claims

Verfahren zum Verkleben von scheibenförmigen Substraten, eines im wesentlichen planen, scheibenförmigen ersten Substrats (11a) mit einer zentralen Öffnung (14a) und einer ersten Verklebefläche (12a) sowie einer rückseitigen Oberfläche (13a) gegenüber der ersten Verklebefläche (12a), und eines im wesentlichen planen, scheibenförmigen zweiten Substrats (11b) mit einer zentralen Öffnung (14b) und einer zweiten Verklebefläche (12b), die mit der ersten Verklebefläche (12a) durch eine Schicht aus Klebstoff verklebt werden soll, wobei das Verfahren, die folgenden Schritte umfasst: – das erste Substrat (11a) und das zweite Substrat (11b) werden bereitgestellt, – flüssiger Klebstoff wird auf die erste Verklebefläche (12a) oder die zweite Verklebefläche (12b) oder auf beide aufgetragen, – das erste Substrat (11a) und das zweite Substrat (11b) werden in einer Vakuumkammer angeordnet, wobei die zweite Verklebefläche (12b) der ersten Verklebefläche (12a) mit Abstand gegenüberliegt, – das erste Substrat (11a) wird auf solche Weise elastisch verformt, dass die erste Verklebefläche (12a) eine gekrümmte Form annimmt, und die Verformung wird durch mechanische Mittel, die auf das erste Substrat (11a) wirken, aufrecht erhalten, – die Vakuumkammer wird evakuiert, – das erste Substrat (11a) und das zweite Substrat (11b) werden auf einander zu bewegt und ein kleiner Kontaktbereich hergestellt, in welchem die Ränder der ersten Verklebefläche (12a) und der zweiten Verklebefläche (12b) einander berühren, – das erste Substrat (11a) wird freigegeben, sodass es seine unbelastete, im wesentlichen plane Konfiguration annehmen kann, derart, dass der Kontaktbereich sich im wesentlichen auf die gesamte erste und zweite Verklebefläche (12a, 12b) ausbreitet, – der Druck in der Vakuumkammer wird auf atmosphärischen Druck erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (11a) derart verformt wird, dass die erste Kontaktfläche (12a) eine konkave oder konvexe Gestalt annimmt, welche durch auf das erste Substrat (11a) in der Umgebung der zentralen Öffnung (14a) desselben wirkende, zentrale mechanische Mittel, und an zu dem Aussenrand des ersten Substrats (11a) hin versetzten Stellen auf das erste Substrat (11a) wirkende, umfangsseitige mechanische Mittel aufrecht erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentralen mechanischen Mittel auf das erste Substrat (11a) eine Kraft ausüben, welche von dem zweiten Substrat (11b) weg gerichtet ist, während die umfangsseitigen mechanischen Mittel auf das erste Substrat (11a) eine Kraft ausüben, welche zu dem zweiten Substrat (11b) hin wirkt, wodurch eine Verformung des ersten Substrats (11a), bei welcher die Gestalt der ersten Kontaktfläche (12a) konkav ist, aufrecht erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentralen mechanischen Mittel mechanische Anschlagmittel umfassen, die gegen die erste Verklebefläche (12a) wirken, und die umfangsseitigen mechanischen Mittel mechanische Anschlagmittel umfassen, welche auf die rückseitige Oberfläche (13a) des ersten Substrats (11a) wirken.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund der elastischen Verformung des ersten Substrats (11a) der zur zentralen Öffnung (14a) benachbarte Bereich der ersten Verklebefläche (12a) von einer Ebene, welche den Umfang der ersten Verklebefläche (12a) schneidet, zwischen 1 mm und 3 mm beabstandet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich ein schmaler, zu dem Aussenrand der ersten Verklebefläche (12a) und der zweiten Verklebefläche (12b) oder einem Teil davon benachbarter Ring ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat (11a) in einer geringfügig, vorzugsweise um nicht mehr als 3° geneigten Stellung in Bezug auf das zweite Substrat (11b) gehalten wird, wenn der Kontakt hergestellt ist, wodurch sichergestellt wird, dass der Kontaktbereich zuerst auf einen vorbestimmten Sektor des Rings eingeschränkt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer auf einen Druck zwischen 0,01 mbar und 100 mbar, vorzugsweise zwischen 0,05 mbar und 10 mbar, und insbesondere zwischen 0,1 mbar und 2 mbar evakuiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Klebstoff über die erste Verklebefläche (12a), die zweite Verklebefläche (12b) oder beide, jeweils durch Rotieren des ersten Substrats (11a), des zweiten Substrats (11b) oder beider, verteilt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung eine Vakuumkammer umfasst, in welcher angeordnet sind: – Tragemittel zum Tragen des ersten Substrats (11a), wobei die Tragemittel als umfangsseitige mechanische Mittel zum Einwirken auf das erste Substrat (11a) an Stellungen, die von dessen zentraler Öffnung (14a) zu dem Aussenrand des Substrats hin versetzt sind, geeignet sind, – eine Halteeinrichtung zum Halten des zweiten Substrats (11b) in einer dem ersten Substrat (11a) gegenüber liegenden Stellung, wobei der zweiten Verklebefläche (12b) der ersten Verklebefläche (12a) gegenüberliegt, – ein durch die zentralen Öffnungen (14a, 14b) des ersten Substrats (11a) und des zweiten Substrats (11b) ausfahrbarer Trägerzapfen (9) mit radial ausfahrbaren und zurückziehbaren zentralen mechanischen Mitteln zur Einwirkung auf den Rand der zentralen Öffnung (14a) des ersten Substrats (11a) oder auf die erste Verklebefläche (12a) in der Umgebung der zentralen Öffnung (14a).
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer eine Grundplatte (1), welche die Tragemittel und den Trägerzapfen (9) trägt, sowie eine Abdeckung (3), welche die Halteeinrichtung trägt, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zentralen mechanischen Mittel mechanische Anschlagmittel umfassen, die gegen die erste Verklebefläche (12a) wirken, und die umfangsseitigen mechanischen Mittel mechanische Anschlagmittel umfassen, welche auf die rückseitige Oberfläche (13a) des ersten Substrats (11a) wirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragemittel geeignet sind, das erste Substrat (11a) in einer Stellung zu halten, in welcher die erste Verklebefläche (12a) in einer im wesentlichen horizontalen ersten Ebene liegt, und die Halteeinrichtung geeignet ist, das zweite Substrat (11b) in einer Stellung zu halten, in welcher die zweite Verklebefläche (12b) in einer im wesentlichen horizontalen zweiten Ebene über der ersten Ebene liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene und die zweite Ebene parallel sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene in Bezug auf die zweite Ebene geringfügig geneigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene zwischen 1° und 3° beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung eine Saughalteeinrichtung ist.