DE68908828T2

DE68908828T2 - Verfahren zur Einkerbung und Inspektion einer V-Kerbe.

Info

Publication number: DE68908828T2
Application number: DE89309985T
Authority: DE
Inventors: Susumu Nomoto; Takashi Ota; Hiroyuki Tsuji
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-10-01
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2009-09-30
Also published as: JPH0296609A; EP0363101B1; EP0363101A3; JPH0679098B2; EP0363101A2; US4989338A; DE68908828D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inspizieren und Bearbeiten von V-förmigen Rillen, beispielsweise jenen, wie sie in einem Substrat eines Lichtleiterverbinders mit hoher Präzision im Submikronbereich ausgebildet sind.
Um Lichtleiter mit Durchmessern von 100 um plus mehreren 10 um, deren Mittelachsen miteinander ausgerichtet sind, mit hoher Präzision miteinander zu verbinden, sind Verbinder entwickelt worden, bei denen die Lichtleiter zwischen einem Paar Chips, die in ihren Oberflächen V-förmige Rillen ausgebildet haben, zu umklammern sind.
Derartige Chips bestehen aus einem harten Material wie Keramik, Glaskeramik und vergütetem Stahl. Die V-förmigen Rillen werden durch eine sich drehende Schleifscheibe gebildet, die eine geschärfte Peripheriekante aufweist. Da jeder eingearbeitete Fehler in den bearbeiteten V-förmigen Rillen direkt Ablenkungen der Achsen der Lichtleiter verursacht, müssen die V-förmigen Rillen mit hoher Präzision inspiziert werden.
Da die V-förmigen Rillen jedoch sehr fein mit einer Tiefe in der Größenordnung von 100 um oder einer Breite in der Größenordnung von 150 um sind, kann die in den ISO-Richtlinien festgelegte Messung der Oberflächenrauhigkeit für die Inspektion der Rillen nicht angewandt werden. Auch wenn ein Oberflächenrauhigkeitstestgerät verwendet wird, könnten keine signifikanten Meßwerte erhalten werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist folgendes Verfahren vorgeschlagen worden. Bei diesem Verfahren, wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Prüflehre 2 mit einem Durchmesser, der jenen von Lichtleitern gleich ist, in einer V-förmigen Rille 1 angeordnet, und eine Höhe der Prüfflehre 2 wird durch eine Schreibspitze gemessen. Eine Position und Präzision des Lichtleiters in einem tatsächlich verwendeten Zustand werden mit Hilfe der Meßwerte angenommen.
Bei diesem Verfahren besteht jedoch die Tendenz, daß die Präzision durch eine unzuverlässige Prüflehre, Kerben oder Kratzer und Grenzbedingungen bzw. Genauigkeitsgrenzen der Pruflehre negativ beeinflußt wird. Daher ist es so gut wie unmöglich, Abstände von V-förmigen Rillen mit einer Präzision von mehr als 1,0 um zu messen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist darüber hinaus ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine V-förmige Rille selbst direkt mit einer Schreibspitze 3 gemessen wird, um zu inspizieren, ob Tiefe, Breite, Abstand und ähnliches innerhalb zulässiger Toleranzen liegen. Bei diesem Verfahren würden jedoch Fehler aufgrund von Ausspringen, Ausbrechen, Verstemmen und ähnlichem an Rändern der V-förmigen Rillen auftreten. Außerdem ist es mit diesem Verfahren unmöglich, teilweise Veränderungen im Winkel θ der V-förmigen Rille aufgrund des Verschleißes von Spitzen einer Schleifscheibe präzise festzustellen.
Systeme zum direkten Messen, bei denen Schreibspitzen verwendet werden, sind in der DE-A-3543906 und der JP-A-57-10411 veranschaulicht.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Inspizieren der Formen und Abmessungen feiner V-förmiger Rillen mit hoher Präzision von weniger als 1 um und ein Verfahren zum Bearbeiten bzw. Einarbeiten der V-förmigen Rillen unter Verwendung der Ergebnisse der Inspektion zu schaffen, wobei die Nachteile des oben beschriebenen Standes der Technik zumindest teilweise ausgeschaltet werden.
Das Verfahren zum Inspizieren V-förmiger Rillen gemäß vorliegender Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt. Die Inspektion kann an einer Vielzahl von Stellen durchgeführt werden, die im Abstand entlang der Rille angeordnet sind.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bearbeiten V-förmiger Rillen gemäß vorliegender Erfindung in Anspruch 4 dargelegt.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und Ansprüche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden.
Fig. 1 ist ein Aufriß zum Erklären eines Prüfverfahrens nach dem Stand der Technik; Fig. 2 ist ein Aufriß zum Erklären eines anderen Prüfverfahrens nach dem Stand der Technik; und
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht zum Erklären des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird gemäß vorliegender Erfindung eine Schreibspitze 3 auf Oberflächen 4, die mit V-förmigen Rillen 1 ausgebildet sind, entlang strichlierter Linien in eine Richtung bewegt, die senkrecht zur Längsrichtung einer jeden der V-förmigen Rillen 1 verläuft, um Koordinaten von mehr als 20 Punkten pro Rille an den Oberflächen 4 zu messen. Die Schreibspitze 3 ist vorzugsweise ein Gestalttester vom Berührungstyp wie F, der von Rank Tailor Hobson Co. erhältlich ist.
Eine Breite (W) und eine Tiefe der V-förmigen Rillen 1 liegen beispielsweise in der Größenordnung von 150 um und 100 um. Ein Abstand (L) der V-förmigen Rillen 1 liegt in der Größenordnung von 250 um. Ein Öffnungswinkel (θ) der V-förmigen Rille 1 ist größer als 70º. Darüber hinaus kann eine Schreibspitze 3 mit einem Spitzenendwinkel von 60º und einem Spitzenradius von 2 um verwendet werden.
Es werden die Koordinaten von mehr als 20 Punkten gemessen, während das Spitzenende der Schreibspitze sich bewegt, wie in Fig. 3 durch strichlierte Linien angegeben. Gemäß vorliegender Erfindung werden Meßdaten innerhalb von Distanzen von mehr als 10 um zu den Rändern 5 und Rillenböden 6 der Rillen 1, wie in Fig. 3 gezeigt, aus den Daten ausgeklammert, um Instabilität bei den Meßdaten zu vermeiden. Die verbleibenden Daten über effektive Meßlängen von mehr als 40 um werden verwendet, um durch gerade Linien gebildete Formen mit Hilfe eine Berechnungsverfahrens wie dem Verfahren der kleinsten Quadrate oder ähnlichem zu berechnen.
Gemäß vorliegender Erfindung ist der Grund dafür, weshalb die gemessenen Punkte pro V-förmiger Rille mehr als 20 sind, der, daß Meßfehler zunehmen können, wenn die gemessenen Punkte weniger als 20 sind. Darüber hinaus werden die Meßdaten innerhalb der Distanzen von mehr als 10 um von den Rändern und dem Rillenboden aus dem Grund aus allen Meßdaten ausgeschlossen, da es wahrscheinlich ist, daß innerhalb dieser Abschnitte während des Bearbeitens Ausspringen, Ausbrechen, Verstemmen und ähnliches auftritt, und es daher schwierig ist, die Schreibspitze 3 dazu zu bringen, den Linien exakt zu folgen. Weiters werden für die Berechnungen aus dem Grund nur die Meßdaten an den Abschnitten mit den effektiven Meßlängen von 40 um verwendet, da die hohe Präzision nur aufgrund solcher Daten erzielt werden kann.
Mit dem obigen Prüfverfahren gemäß vorliegender Erfindung können die V-förmigen Rillen mit einer Präzision in der Größenordnung von 0,2 um inspiziert werden.
In der Folge wird das Bearbeitungsverfahren gemäß vorliegender Erfindung beschrieben.
Bei dem Bearbeitungsverfahren wird ein Kreis 7 mit einem Durchmesser D gezogen, der gleich jenem von Körpern (Lichtleitern) ist, die in den V-förmigen Rillen abzustützen sind, sodaß ein Inneres einer in der oben beschriebenen Berechnung erhaltenen V-förmigen Rille darin eingeschrieben wird. Daraufhin wird jede Verschiebungsdistanz eines Mittelpunkts O des Kreises 7 aus einer festgelegten Position des Mittelpunkts O erhalten und einem Bearbeitungsprozeß ruckgemeldet.
Nur die Position des Mittelpunkts O des Kreises 7 wird auf diese Art berücksichtigt, weil es überaus wichtig ist, daß Mittelpunkte von Lichtleitern und ähnlichem präzise festgelegt werden, wenn sie in den V-förmigen Rillen angeordnet werden. Mit anderen Worten, geringe Fehler in der Gestalt der Rillen sind akzeptabel, solange die Mittelpunkte der Lichtleiter präzise bestimmt werden.
Wenn die Verschiebung der Mittelpunktposition an den Bearbeitungsprozeß rückgemeldet wird, wird eine relative Position zwischen einer sich drehenden Schleifscheibe und einem Chip je nach den Signalen der Rückkopplung bestimmt, und eine Tiefe Z von der Oberfläche der Spitze zum Mittelpunkt O des Kreises 7 und ein Abstand L der V-förmigen Rillen werden ausgeglichen.
Auf diese Art kann gemäß vorliegender Erfindung auch eine Veränderung der Gestalt der V-förmigen Rillen und ähnlichem, die durch Abnutzung des Spitzenendes der sich drehenden Schleifscheiben verursacht wird, präzise festgestellt werden. Wenn ein Bearbeitungswerkzeug mit einem Auflösungsvermögen von 0,1 um verwendet wird, können V-förmige Rillen mit hoher Präzision von 0,3 bis 0,5 um bearbeitet werden.
Wie aus der obigen Erklärung zu erkennen ist, ist es gemäß vorliegender Erfindung möglich, mit einer Präzision im Submikronbereich feine V-förmige Rillen präzise zu inspizieren, die in Anbetracht der Meßlängen und abgeschnittenen Werte unmöglich mit herkömmlichen Oberflächenrauhigkeitstestgeräten gemessen werden können, und es ist auch möglich, derartige Rillen mit Hilfe der Ergebnisse der Prüfung zu bearbeiten. Daher inspizieren und bearbeiten Verfahren gemäß vorliegender Erfindung mit hoher Präzision feine V-förmige Rillen von Verbindersubstraten, Einspannvorrichtungen zum Schweißen von Lichtleitern und Einspannvorrichtungen zum Montieren verschiedener Arten von Sensoren, sodaß sie große Wirksamkeit bei der Annahme von Verlusten bei der optischen Übertragung und Verbessserung von Positionierungspräzision beweisen. Demgemäß trägt die vorliegende Erfindung wesentlich zur Entwicklung von Industrien bei, da die Prüf- und Bearbeitungsverfahren alle Schwierigkeiten des Standes der Technik ausschalten.

Claims

1. Verfahren zum Inspizieren einer V-förmigen Rille (1) in einer Oberfläche eines Substrats, das einen Lichtleiter in einem Lichtleiterverbinder aufnimmt, umfassend die Schritte des (a) Messens von Koordinaten von mehr als 20 Punkten der V-förmigen Rille an der Oberfläche (4) des Substrats, (b) Ausscheiden der Daten aus den so erhaltenen Meßdaten, die innerhalb von Bereichen erhalten wurden, die sich jeweils von den Rändern (5) und dem Boden (6) der Rille zu Punkten erstrecken, die nicht weniger als 10 um vom jeweiligen Rand oder dem Boden der Rille entfernt sind, und (c) Berechnen der Form der V-Rille als eine V-Rillenform, die aus geraden Linien besteht, auf der Basis der verbleibenden Meßdaten, wobei die genannten verbleibenden Meßdaten sich auf Abschnitte der genannten Oberfläche mit tatsächlich gemessenen Längen von mehr als 40 um beziehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannten Koordinaten dadurch gemessen werden, daß eine Schreibspitze (3) eines Gestalttesters vom Berührungstyp in eine Richtung bewegt wird, die zur Längsrichtung der V-förmigen Rille senkrecht gerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannten tatsächlichen gemessenen Längen aus Flankenbereichen der Rille bestehen oder diese einschließen.

4. Verfahren zum Bearbeiten bzw. Einarbeiten einer V-förmigen Rille (1) in einem Substrat, welches das Berechnen der Position des Mittelpunkts eines Kreises (7) umfaßt, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich demjenigen eines Elements ist, das in der V-förmigen Rille abzustützen ist, welcher Kreis in einem Inneren einer V-förmigen Rillengestalt eingeschrieben ist, die nach dem Verfahren wie in Einspruch 1 dargelegt berechnet wurde, sowie das Bearbeiten der V-förmigen Rille, während Fehler bei der so berechneten Mittelpunktposition des Kreises bezogen auf eine vorherbestimmte Mittelpunktposition in das Bearbeitungsverfahren der genannten V-förmigen Rille rückgemeldet werden.

5. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 4, worin die relative Position zwischen einem Werkzeug zum Bearbeiten der V-förmigen Rille und dem Substrat nach den Rückkopplungssignalen festgelegt wird, um einen Ausgleich für die Gestalt der gerade bearbeiteten V-förmigen Rille zu schaffen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das genannte Substrat ein Teil eines Lichtleiterverbinders ist und die genannte Oberfläche des genannten Substrats eine Oberfläche ist, die einen Lichtleiter in einem Lichtleiterverbinder aufnimmt.