EP1268876A1 - Verfahren zum herstellen eines elementes aus polykristallischem diamant sowie danach hergestelltes element - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines elementes aus polykristallischem diamant sowie danach hergestelltes element

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EP1268876A1
EP1268876A1 EP01915330A EP01915330A EP1268876A1 EP 1268876 A1 EP1268876 A1 EP 1268876A1 EP 01915330 A EP01915330 A EP 01915330A EP 01915330 A EP01915330 A EP 01915330A EP 1268876 A1 EP1268876 A1 EP 1268876A1
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EP
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diamond
substrate
demolding
carried out
mold
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EP01915330A
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Eckhard Woerner
Christoph Wild
Peter Koidl
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0254—Physical treatment to alter the texture of the surface, e.g. scratching or polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C23C16/27—Diamond only

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an element from polycrystalline diamond, wherein a substrate is shaped with a surface complementary to a surface of the element, this formation is then coated by diamond deposition, and then the element made of diamond is demolded and finished before or after demolding becomes.
  • a lens array can then be produced from a thermoplastic material by molding (W. Menz, J. Mohr, "Microsystem Technology for Engineers” 1997, pages 207 to 209).
  • the individual cells also have only a very small diameter in the tenth of a millimeter range. Besides, that is Forming limited to parts of a sphere. Spherical surfaces with a large radius cannot be realized with this.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing elements made of diamond which is comparatively simple and inexpensive to carry out and with which elements, in particular also optical lenses, can be produced which have practically any shape of surfaces, in particular also spherical surfaces with a large size Have radius of curvature.
  • the substrate be machined to form the complementary, at least one spherical surface formation and then overgrown with polycrystalline diamond by means of diamond CVD (chemical vapor deposition).
  • diamond CVD chemical vapor deposition
  • This method according to the invention enables the production of a substrate with shapes that are designed to be application-oriented and that can also be designed with a large area, in particular also spherically with a large radius of curvature. Thanks to the diamond coating and subsequent molding, elements can be made from diamond with dimensions down to the centimeter range.
  • the layer thickness is dimensioned such that, for example, a depression is completely filled in as a molding.
  • the shaping (s) in the substrate can be prepared by a grinding method known from the loom grinding, the machining being carried out in particular by grinding, lapping, polishing. This means that a conventional, tried-and-tested process is used with which the shaping (s) can be produced precisely and with a high surface quality.
  • One embodiment of the invention provides that for the simultaneous production of a large number of elements, in particular optical lenses (array), a substrate is provided with a corresponding number of emformations and then a coherent diamond coating covering the emformations is carried out.
  • the coherent diamond coating can be further processed into an array, for example a lens field, by planpolishing the growth side of the coherent diamond layer.
  • a large number of optical lenses for example, can be produced at the same time.
  • it is segmented into individual components.
  • the diamond growth side can be edited either before or after segmentation.
  • optical lenses or similar elements are advantageously separated or segmented by laser cutting.
  • the segmentation can thus be carried out precisely, quickly and without tool wear.
  • Silicon or metal preferably molybdenum, can be used as the substrate.
  • Silicon as a substrate has the advantage that extremely smooth, reflective surfaces can be produced in the shape or shapes, which has a direct effect on the quality of the surface of the optical element, for example.
  • the coefficient of thermal expansion which is significantly higher than that of diamond, can be used for demolding, with molybdenum being particularly favorable. Demolding by thermal shock treatment enables the substrate shape to be used multiple times.
  • FIG. 1 to 4 show the individual process steps for producing a plano-convex Diamantl se 1.
  • Use is made of an impression technique in which a substrate 2 forms a mold, the shaping 3 of which is coated with diamond and this coating after machining of the Substrate 2 is separated from a demolding process.
  • F ⁇ g.1 shows the substrate 2 m, one surface side of which the formation 3 is introduced by machining. In the exemplary embodiment shown, it is a concave shape in the case of the element to be produced, in the exemplary embodiment of a plano-convex lens, to form the complementary, convex side.
  • the formation 3 m of the substrate 2 is machined, using grinding methods known from the loom grinder. To achieve a high surface quality with the lowest roughness, special grinding methods such as lapping and / or polishing the surface can follow after the shaping 3 has been worked out.
  • the substrate can consist of silicon or a metal, preferably molybdenum.
  • the substrate is overgrown with a CVD diamond layer 4 on the formation side, as shown in FIG.
  • the layer thickness is dimensioned so that the spherical depression or the like formation is completely filled.
  • the growth side 5 is plane-polished before demolding according to FIG. 3 in order to create a plano-convex diamond lens 1. It should be mentioned here that the growth side 5 can also be machined in such a way that a convex or concave surface is created in order to form a biconvex or concave-convex lens. For a plano-concave diamond lens, there is also the possibility of shaping the formation 3 complementarily to the concave lens side at the substrate by convexly shaping the surface of the substrate 2.
  • the diamond lens is demolded and thus separated from the substrate 2. This can be done by dissolving the substrate 2 in acid or alkali. Especially when using silicon as The substrate can be removed from the mold by etching away. If metal is used as the substrate, the coefficient of expansion of the metal substrate, which is high relative to diamond, can be used for the demolding process. This can take place during the cooling phase after completion of the CVD coating, where the diamond layer retains its shape from the substrate 2 by thermal shock.
  • the structured substrate 2 can be used several times in this case.
  • FIGS. 5 to 9 show the process steps for the simultaneous production of a plurality of cells 1 a (FIG. 9) or a lens array 1 b according to FIG. 8.
  • the substrate two has a corresponding number of shapes 3a on its shaping side corresponding to the number of lenses to be produced.
  • the sectional view only shows a number of shapes 3a, although, for example, several rows of shapes are provided next to one another to form an lens array.
  • the further process sequence according to FIGS. 6 and 7 corresponds to the process sequence described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the contiguous lens field n cells 1a can be segmented. This separation is preferably carried out by laser cutting.
  • the growth side of the diamond layer is processed while it is still connected to the substrate. But there is also the possibility that this processing is only carried out after demolding.
  • the method according to the invention is particularly suitable for producing optical lenses which, if necessary, can have a diameter in the millimeter range, for example a diameter of three millimeters.
  • Such optical elements made of diamond can also be used in aggressive environments, since they are scratch-resistant, chemically resistant, temperature-stable and broadband transparent.
  • decoupling optics for optical fibers particularly in the IR range, robust focusing lenses for high-power lasers, especially for use in material processing, scratch-resistant lenses for microscope objectives.
  • other elements with at least one spherical surface can also be made of diamond, for example wear-resistant probe tips, which can be used for measuring the thickness of moving objects (e.g. strips, foils, turned parts) and which have a correspondingly long service life due to their material properties.

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Herstellen eines vorzugsweise optischen Elementes aus polykristallinem Diamant, wobei ein Substrat mit einer zu einer Oberfläche des Elementes komplementären Oberfläche geformt, diese Formung dann durch Diamantabscheidung beschichtet und anschliessend das aus Diamant bestehende Elemente entformt und vor oder nach dem Entformen fertigbearbeitet wird. Das Substrat wird zur Bildung der komplementären, zumindest eine sphärische Fläche aufweisenden Formung spanend bearbeitet und anschliessend mit polykristallinem Diamant mittels Diamant-CVD (Chemical Vapor Deposition) überwachsen.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Elementes aus polykristallischem Diamant sowie danach hergestelltes Element
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Elementes aus polykristallmem Diamant, wobei ein Substrat mit einer zu einer Oberfläche des Elementes komplementären Oberfläche geformt, diese Formung dann durch Diamantabscheidung beschichtet und anschließend das aus Diamant bestehende Element entformt und vor oder nach dem Entformen fertigbearbeitet wird.
Das Erzeugen strukturierter Diamantoberflächen durch Abformung ist bereits bekannt . Dabei wird auf ein strukturiertes Substrat Diamant abgeschieden und danach erfolgt das Entformen. Zur Strukturierung des aus Silicium bestehenden Substrates werden Ätztechniken eingesetzt. So ist es bekannt, durch anisotropes Ätzen von Silicium sogenannte Mottenaugenstrukturen abformen zu können (V.Ralchenko, I.Vlasov, V.Konov, A.Khomich, L. Schirone, G.Sotgiu, A.V.Baranov; Proc. of the ADC/FCT'99; Editors: M.Yoshikawa et al., (AIST-Tsukuba Research Center, Tsukuba, Japan, 1999).
Durch dieses anisotrope Ätzen ist, bedingt durch unterschiedlich schnelle Materialabtragung m unterschiedlichen kristallogra- fischen Richtungen, das Herstellen größerer sphärischer Flächen, nicht möglich. In der Praxis können damit Strukturen erzeugt werden, deren Abmessungen zum Beispiel im Zehntelmillimeter- Bereich liegen.
Es ist auch bereits bekannt, durch isotropes Unterätzen n ein Siliciumsubstrat kalottenartige Ätzgruben zu bilden. Durch Abformung kann dann zum Beispiel ein Lmsenarray aus einem thermoplastischen Material hergestellt werden (W. Menz, J. Mohr, "Mikrosystemtechnik für Ingenieure" 1997, Seite 207 bis 209). Die Einzellmsen weisen auch hierbei nur einen sehr kleinen Durchmesser im Zehntelmillimeterbereich auf. Außerdem ist die Formung auf Teilbereiche einer Kugel begrenzt . Sphärische Flächen mit großem Radius lassen sich damit nicht realisieren.
Das Herstellen von Elementen aus Diamant ist prinzipiell mit den vorbeschriebenen Techniken zwar möglich, edoch sind erhebliche
Einschränkungen bezüglich der Form und Größe der Elemente gegeben.
Zur Herstellung größerer Elemente aus Diamant kennt man zwar die mechanische Präparation von Diamantoberflächen, durch die auch sphärische Flächen zum Beispiel für optische Linsen hergestellt werden können. Wegen der Härte des Diamantmateriales ist diese Bearbeitung jedoch aufwendig und nur durch hochspezialisierte, teure Verfahren möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Elementen aus Diamant zu schaffen, das vergleichsweise einfach und kostengünstig durchführbar ist und mit dem Elemente, insbesondere auch optische Linsen hergestellt werden können, die praktisch beliebig geformte Flächen, insbesondere auch sphärische Flächen mit großem Krümmungsradius aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Substrat zur Bildung der komplementären, zumindest eine sphärische Fläche aufweisenden Formung spanend bearbeitet und anschließend mit polykristallmem Diamant mittels Diamant-CVD (chemical vapor deposition) überwachsen wird.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Substrates mit Formungen, die anwendungsorientiert ausgebildet sind und die auch grδßerflächig, insbesondere auch sphärisch mit großem Krümmungsradius ausgebildet sein können. Durch die Diamantbeschichtung und anschließende Abformung lassen sich so Elemente aus Diamant herstellen, die Abmessungen bis in den Zentimeterbereich aufweisen. Bei der Diamantbeschichtung wird in der Regel die Schichtdicke so bemessen, daß zum Beispiel eine Vertiefung als Formung vollständig ausgefüllt ist.
Das Präparieren der Formung (en) im Substrat kann durch ein aus der Lmsenschleiferei bekanntes Schleifverfahren erfolgen, wobei die spanende Bearbeitung insbesondere durch Schleifen, Läppen, Polieren vorgenommen wird. Damit wird ein konventionelles, bewährtes Verfahren eingesetzt, mit dem die Formung (en) präzise und mit hoher Oberflächengüte hergestellt werden kann (können) .
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von Elementen, insbesondere optischer Linsen (Array) , ein Substrat mit einer entsprechenden Anzahl von Emformungen versehen und anschließend eine zusammenhängende, die Emformungen überdeckende Diamantbeschichtung vorgenommen wird.
Die zusammenhängende Diamantbeschichtung kann zu einem Array, zum Beispiel einem Linsenfeld weiterverarbeitet werden, indem die Wachstumsseite der zusammenhängenden Diamantschicht planpoliert wird.
Andererseits können damit auch gleichzeitig eine Vielzahl von zum Beispiel optischen Linsen hergestellt werden. Dazu wird nach dem Entformen der zusammenhängenden Diamantschicht, diese in Emzelbauteile segmentiert. Das Bearbeiten der Diamantwachstums- seite kann entweder vor oder nach dem Segmentieren erfolgen.
Zweckmäßigerweise erfolgt das Vereinzeln beziehungsweise Segmentieren der optischen Linsen oder dergleichen Elemente durch Laserschneiden. Das Segmentieren kann damit präzise, schnell und ohne Werkzeugverschleiß vorgenommen werden.
Als Substrat kann Silicium oder Metall, vorzugsweise Molybdän verwendet werden.
Silicium als Substrat hat den Vorteil, daß extrem glatte, spiegelnde Oberflächen bei der oder den Formungen hergestellt werden können, was sich direkt auf die Güte der Oberfläche des zum Beispiel optischen Elementes auswirkt.
Bei Metall als Substrat kann der gegenüber Diamant wesentlich höhere thermische Ausdehnungskoeffizent zum Entformen verwendet werden, wobei Molybdän besonders günstig ist. Die Entformung durch thermische Schockbehandlung ermöglicht eine Mehrfachverwendung der Substratform.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert .
Es zeigt etwas schematisiert:
Fιg.1 bis 4 die Prozeßschritte zur Herstellung einer plankonvexen Diamantlinse und
Fig.5 bis 9 die Prozeßschritte zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl einzelner Diamantlmsen.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen die einzelnen Prozeßschritte zur Herstellung einer plankonvexen Diamantl se 1. Es wird dabei von einer Abformtechnik Gebrauch gemacht, bei der ein Substrat 2 eine Form bildet, deren Formung 3 mit Diamant beschichtet und diese Beschichtung nach einer Bearbeitung von dem Substrat 2 einem Entformungsvorgang getrennt wird.
Fιg.1 zeigt das Substrat 2 m dessen eine Oberflächenseite die Formung 3 durch spanende Bearbeitung eingebracht ist . Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine konkave Formung, um bei dem herzustellenden Element, im Ausführungsbeispiel einer plankonvexen Lmse, die dazu komplementäre, konvexe Seite zu bilden.
Das Einbringen der Formung 3 m das Substrat 2 erfolgt spanend, wobei aus der Lmsenschleiferei bekannte Schleifverfahren zur Anwendung kommen. Zur Erzielung einer hohen Oberflächengüte mit geringster Rauhigkeit können sich nach dem Herausarbeiten der Formung 3 noch spezielle Schleifverfahren wie Läppen und/oder Polieren der Oberfläche anschließen.
Das Substrat kann aus Silicium bestehen oder aber aus einem Metall, vorzugsweise Molybdän.
Nach dem Präparieren der sphärischen Vertiefung als Formung 3 wird das Substrat auf der Formungsseite mit einer CVD-Diamant- schicht 4 überwachsen, wie dies m Fig.2 dargestellt ist. Die Schichtdicke ist dabei so bemessen, daß die sphärische Vertiefung oder dergleichen Formung komplett ausgefüllt ist.
Die Wachstumsseite 5 wird im Ausführungsbeispiel vor dem Entformen gemäß Fig.3 planpoliert, um eine plankonvexe Diamantlmse 1 zu schaffen. Erwähnt sei hierbei, daß die Bearbeitung der Wachstumsseite 5 auch so erfolgen kann, daß eine konvexe oder konkave Oberfläche geschaffen wird, um eine bikonvexe oder konkavkonvexe Lmse zu bilden. Für eine plankonkave Diamantlmse besteht auch die Möglichkeit, die Formung 3 komplementär zu der konkaven Linsenseite beim Substrat zu formen, indem die Oberfläche des Substrates 2 konvex geformt wird.
Nach der Fertigbearbeitung der Diamantlmse 1 gemäß Fig.3 erfolgt das Entformen und damit Trennen der Diamantlmse vom Substrat 2. Dies kann erfolgen, indem das Substrat 2 in Säure oder Lauge aufgelöst wird. Insbesondere bei Verwendung von Silicium als Substrat kann das Entformen durch Wegätzen erfolgen. Wird Metall als Substrat verwendet, so kann der relativ zu Diamant hohe Ausdehnungskoeffizient des Metall-Substrates für den Entformungsvorgang ausgenutzt werden. Dies kann während der Abkühlphase nach Beendigung der CVD-Beschichtung erfolgen, wo sich die Diamantschicht formerhaltend vom Substrat 2 durch thermischen Schock löst. Das strukturierte Substrat 2 kann in diesem Fall mehrfach verwendet werden.
Die Figuren 5 bis 9 zeigen die Prozeßschritte zur gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von Emzell sen 1a (Fig.9) oder eines Linsenarrays 1b gemäß Fig.8.
Wie in Fig.5 erkennbar, weist das Substrat zwei an seiner Formungsseite entsprechend der Anzahl der herzustellenden Linsen eine entsprechende Anzahl von Formungen 3a auf. Durch die Schnittdarstellung ist nur eine Reihe von Formungen 3a erkennbar, obgleich beispielsweise zur Bildung eines Lmsenarrays mehrere Formreihen nebeneinander vorgesehen sind. Der weitere Verfahrens- ablauf gemäß Fig.6 und 7 entspricht dem anhand der Fig.2 und 3 beschriebenen Verfahrensablauf . Gemäß Fig.7 steht eine zusammenhängende, die einzelnen Emformungen 3a überdeckende Diamantschicht 6 mit einer Vielzahl plankonvexer Diamantlmsen 1a zur Verfügung. Diese Diamantschicht 6 bildet nach dem Entformen ein Lmsenarray, wie in Fig.8 dargestellt.
Falls Emzellmsen hergestellt werden sollen, kann das zusammenhängende Linsenfeld n Emzellmsen 1a, wie in Fig.9 gezeigt, segmentiert werden. Bevorzugt erfolgt diese Vereinzelung durch Laserschneiden. In den Ausführungsbeispielen erfolgt das Bearbeiten der Wachstumsseite der Diamantschicht noch solange sie mit dem Substrat verbunden ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß diese Bearbeitung erst nach dem Entformen vorgenommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung optischer Linsen, die bedarfsweise einen Durchmesser im Millimeterbereich, zum Beispiel einen Durchmesser von drei Millimetern aufweisen können. Solche optischen Elemente aus Diamant lassen sich auch m aggressiven Umgebungen einsetzen, da sie kratzfest, chemisch resistent, temperaturstabil und breitbandig transparent sind. Anwendungsbeispiele sind Auskoppeloptiken für Lichtleitfasern insbesondere im IR-Bereich, robuste Fokussierungslmsen für Hochleistungslaser insbesondere für den Einsatz in der Materialbearbeitung, kratzfeste Linsen für Mikroskop-Objektive. Außer solchen optischen Elementen können auch andere, zumindest eine sphärische Oberfläche aufweisende Elemente aus Diamant hergestellt werden, beispielsweise veschleißfeste Tastkopfspitzen, die zur Dickenmessung bewegter Objekte (z.B. Bänder, Folien, Drehteile) eingesetzt werden können und durch ihre Materialeigenschaften entsprechend lange Standzeiten aufweisen.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Elementes (1,1a, 1b) aus polykristallinem Diamant (4) , wobei ein Substrat (2) mit einer zu einer Oberfläche des Elementes komplementären Oberfläche geformt, diese Formung (3,3a) dann durch Diamantabscheidung beschichtet und anschließend das aus Diamant bestehende Elemente entformt und vor oder nach dem Entformen fertigbearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) zur Bildung der komplementären, zumindest eine sphärische Fläche aufweisenden Formung (3,3a) spanend bearbeitet und anschließend mit polykristallinem Diamant (4) mittels Diamant-CVD (Chemical Vapor Deposition) überwachsen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die sphärische (n) Formung (en) (3,3a) des Substrates (2) durch aus der Linsenschleiferei bekannte Schleifverfahren erfolgt und daß die spanende Bearbeitung insbesondere durch Schleifen, Läppen, Polieren vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat (2) Silicium verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat (2) Metall, vorzugsweise Molybdän verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Herstellung einer
Vielzahl von Elementen (1a) , insbesondere optischer Linsen
(Array), ein Substrat (2) mit einer entsprechenden Anzahl von Einformungen (3a) versehen und anschließend eine zusammenhängende, die Einformungen überdeckende Diamantbeschichtung vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach demEntformenderzusammenhängendenDiamantschicht (6) , diese in Einzelbauteile segmentiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die segmentierten Einzelbauteile nach dem Entformen auf ihrerWachstumsseite ( 5) bearbeitet , vorzugsweiseplanpoliert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängende Diamantschicht (6) nach dem Entformen auf ihrerWachstumsseite (5) bearbeitet , vorzugsweiseplanpoliert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vereinzeln beziehungsweise SegmentierenderoptischenLinsen ( 1 , 1 a) durchLaserschneiden erfolgt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entformung durch thermische Schockbehandlung erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Entformung durch Auflösen des Substrates (2) in Säure oder Lauge erfolgt.
12. Bauteil mit wenigstens einer sphärischen Oberfläche, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11.
13. Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil einer mechanischen Meßtasterspitze, oder als optische Linse, Teil einer Mikroskopoptik, einer Laseroptik, einer Auskoppeloptik für Lichtleitfasern oder dergleichen ist.
14. Bauteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Diamantscheibe mit einer Oberfläche aus einem Feld (Array) optischer Linsen besteht.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025704B3 (de) * 2006-06-01 2007-12-20 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betätigen einer Parkbremse
GB201209424D0 (en) * 2012-05-28 2012-07-11 Element Six Ltd Free-standing non-planar polycrystalline synthetic diamond components

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5011509A (en) * 1989-08-07 1991-04-30 Frushour Robert H Composite compact with a more thermally stable cutting edge and method of manufacturing the same
CA2034440A1 (en) * 1990-02-13 1991-08-14 Thomas R. Anthony Cvd diamond workpieces and their fabrication
DE4219436C2 (de) * 1992-06-13 1994-11-10 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Abscheidung glatter polykristalliner Schichten
EP0618043A1 (de) * 1993-03-29 1994-10-05 AT&T Corp. Gegenstand mit polykristallinem Diamant, und Verfahren zum Formen eines Diamants
CA2120175A1 (en) * 1993-04-29 1994-10-30 Louis K. Bigelow Method for making a diamond coated structure
DE4331701A1 (de) * 1993-09-17 1995-03-23 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Diamantschichten
US5458827A (en) * 1994-05-10 1995-10-17 Rockwell International Corporation Method of polishing and figuring diamond and other superhard material surfaces
GB9425712D0 (en) * 1994-12-20 1995-02-22 De Beers Ind Diamond Diffractive optics
DE19530161C2 (de) * 1995-08-03 1997-11-20 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Herstellen von Diamantschichten

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO0173158A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001073158A1 (de) 2001-10-04
DE10015729B4 (de) 2005-09-08
DE10015729A1 (de) 2001-10-18
US20030108476A1 (en) 2003-06-12

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