TWI479213B - 用於光學透明導通孔填充之改善方法與設備 - Google Patents

Description

用於光學透明導通孔填充之改善方法與設備

本發明之技術標的領域關於用於以材料填充導通孔的方法和藉由使用該方法所產生的產品。更特別地，本發明是關於以光學透明材料填充非常小的導通孔。甚至更特別地，本發明是關於以光學透明材料填充非常小的導通孔，使得當不發光時，導通孔為非常不引人注意的，且當從後方發光時，導通孔提供非常均勻、一致的光。

透過殼體投射光來提供資訊為常見。範例包括但不限於：電腦鍵盤，其包括用於例如「Caps Lock」或「Num Lock」功能之指示燈；包括「開/關」燈之電腦監視器；汽車，其包括指示加熱座椅是否啟用或氣囊是否打開之指示燈；具有指示燈之電視機；及諸多其他消費性電子器件。通常提供該種照明之方式是提供投射光，當燈熄滅時，該投射光為可見，而當燈打開時，該投射光為明亮以便進行指示。大量燈或燈用孔可能會破壞業內設計人員之目的。

一種企圖製造較不引人注意光的孔之方法為鑽出非常小且尖細的孔，且以透明材料填充該孔。孔或導通孔可以使用機械鑽頭、雷射、放電加工或化學蝕刻而形成。用於製造光學導通孔的方法是描述於待審查的申請案第11/742,862號「Process for Optically Transparent Via Filling」，其受讓於本發明的受讓人。在這個方法中，鑽出 導通孔且以可加工的透明材料填充，凝固填充物透明材料，並且接著清潔該表面，以便從物件的顯露表面移除過量的凝固透明材料。我們所認定的可加工的材料是在塑膠狀態、可以被傾注或嵌入導通孔之中，且使導通孔的內部形狀一致，從而密封該導通孔。該程序解釋於圖1a至1d。在圖1a中，基板10具有前側或裝飾側12以及背側14，具有導通孔16的基板10以透明填充物18填充，且以來自於紫外線光源22的紫外線(UV)輻射20而照射，以凝固填充物18。圖1b顯示了相同的基板10和導通孔16，該導通孔填充了凝固的填充物24。需注意的是：UV輻射已經穿透並凝固填充物，該填充物延伸超過前側12，其造成了經固化的填充物之「指狀物」26，以延伸過量前側12。在圖1c中，機械裝置(舉例來說，刀片)28是用來從基板10的前側12移除凝固材料的指狀物26。如果指狀物為足夠的小，則凝固材料的指狀物有時也可以藉由簡單地以布擦拭來移除。圖1d顯示在移除指狀物26之後的具有填充了凝固材料24的導通孔16之基板10。

圖2顯示填充了固化填充物32的導通孔30的高解析光學顯微影像，該影像是在移除了過量的固化填充物之後，從基板的前側或裝飾側34所拍攝。如圖2所示，該程序在物件的顯露表面上留下了在固化的透明材料32中的破裂表面，其會使導通孔變得難看、當不發光時更引人注意且損害發光外觀，所有上述者都非為所希。因此，存在著以透明材料填充導通孔的方法與設備而沒有表面破裂之需 求，以改善當導通孔發光和不發光時之美學外觀。

本發明所揭示的是用於以材料來封閉在相對較薄的基板或面板的導通孔之改善方法和以該方法製造的產品，其中該材料允許光穿透過透明填充物材料。我們認為導通孔是形成在面板或基板中的孔洞，該孔洞從一個表面延伸至另一個，其特色在於藉由導通孔的內部牆和平面而限制的內部體積，其延伸出導通孔所穿透的表面。我們所認定的封閉是以此方式而導入材料進入導通孔的內部體積，以填充導通孔的剖面。需注意的是：導通孔的整個導通孔體積可以或可以不被完全地填充，然而，通常會造成於一個表面之延伸超過導通孔的體積的過量材料。本發明的一個目標是揭示以此方法移除這些過量材料的方法與設備，以留下平滑且沒有碎屑的表面，因而提供改善的填充透光導通孔。以此方式填充的面板或基板通常是由金屬所製成，不過可以使用其他材料(舉例來說，塑膠或是合成材料)。透明填充物材料是以可加工的形式來導入進導通孔，且接著使其或允許其凝固或固化成為堅硬的光學透明材料，其通常附著至導通孔的內部牆，以支持在導通孔的剩餘位置。可以使用的範例材料包含UV-可凝固聚合物或藉由暴露在輻射下而凝固的其他聚合物，可藉由化學反應而凝固之環氧樹脂或其他多種類的化合物、藉由冷卻或熱應用而凝固的化合物、以及藉由液體的蒸發而凝固或硬化的化合 物。任何的這些材料可以優勢地使用在本發明中。

範例的透光材料是由在明尼蘇達州St.Paul的3M公司所製造之AHS-1100開發材料。可以優勢地使用其他透光填充物，其包含可以藉由UV輻射以外的方法而凝固之填充物。凝固指的是藉由透明填充物從實質上液體或可加工狀態轉變成固態或相對堅硬的狀態之程序。透明填充物可以藉由化學反應、熱或其他電磁輻射、暴露於空氣、液體的蒸發或其他方法而凝固。在此所敘述的具體實施例可以適用於使用這些其他的凝固方法。舉例來說，在填充物是兩種環氧樹脂之情況下，其會在施加於導通孔之前先混合，且將會在經決定的時間量之內凝固，在填充物完全凝固之前，藉由機械或壓縮氣體可以快速移除殘餘。亦需考慮的是：替代上述材料，熱塑性材料可以形成透明填充物。在此案例中，過量的材料必須在熱塑性材料藉由冷卻而凝固之前而移除。

根據本發明的一個具體實施例，該方法包含提供包含至少一個導通孔的面板且以光學透射材料封閉導通孔，接著在光學透射材料藉由固化、冷卻、液體蒸發而變成凝固或堅硬之前移除過量的材料。在凝固之前移除過量的材料會留下平滑且無特徵的透明材料的暴露表面，從而當不發光時，該導通孔為較不引人注意，而當發光時，該導通孔提供更均勻一致的照明。可以藉由機械工具(舉例來說，刀片或橡膠清潔器)擦拭表面而移除過量的材料，或藉由壓縮的空氣而移除過量的材料。這些步驟可以依循以溶劑 擦拭或真空抽吸或這些方法的結合，以移除任何剩餘的過量材料。此外，也揭示了根據在此所述之方法所製成的透光導通孔。舉例來說，在此所教示的是具有透光特性的導通孔，其中在物件中的透光導通孔是以光學透射材料所填充，其中過量的光學透射材料是在材料凝固之前至少部份地從物件的表面移除。

本發明的目標是提供用於產生改善的經填充孔洞於表面上之方法和設備。圖3a顯示了具有前側(或表面)或裝飾側(或表面)12以及背側(或表面)14且具有導通孔16的基板10之概略圖，該導通孔是以透明填充物18所封閉。透明填充物18是使用發出UV光52的UV光源50來部份地凝固。需注意的是：UV光是以接近平行於基板的背側14的角度而指向了基板，以避免輻射穿過導通孔且凝固了延伸超過前表面12的填充物部份54。圖3b顯示基板10和在導通孔16的部份凝固填充物48。因為部份凝固填充物48之延伸超過前表面12的一部份沒有被凝固，所以可以使用機械刀片或橡膠清潔器56來擦拭整個表面而移除該部份，從導通孔16的附近鄰近處移除過量的填充物58。圖3c顯示具有部份凝固填充物48的基板10和在基板10的頂表面12上之過量的未凝固填充物58。在這個具體實施例中，UV光源60是放置成較垂直於背表面14，使得UV光線62完全地穿過部份凝固填充物48至頂表面12，從而完成凝固程 序。在其他的具體實施例中，過量的填充物材料可以在任何凝固程序施行之前就移除。圖3d顯示具有完全凝固的填充物64的基板10，其為經清潔而移除存留在頂表面12上方的未凝固填充物之後的圖。此清潔可以藉由真空或溶劑清洗或其他相等方法而完成，且可以在導通孔的材料已經完全地凝固之前或之後實施。

本發明的另一個具體實施例已經解釋於圖4a至4c。圖4a顯示具有前側12和背側14且具有導通孔16的基板10。導通孔16是以可加工的透明填充物18而封閉。在圖4b中，空氣刀80是用來導引壓縮的空氣流82至基板12的頂表面上，以從導通孔16的附近鄰近處來移除過量的填充物58。在本發明的具體實施例中，真空噴嘴86從頂表面12移除過量的填充物58直到該過量的填充物從導通孔離開。圖4c顯示在導通孔16的部份凝固填充物48，其是使用來自於UV源60之UV輻射62而從基板10的背表面14來凝固。亦需考慮的是：可以藉由熱、冷卻、溶劑蒸發、化學反應或其他方法而凝固。在凝固之後，前表面10可以溶劑擦拭，以移除任何過量的填充物之存留痕跡。

圖5顯示從裝飾側或前側34所拍攝之本發明所製造的填充導通孔30的光學顯微相片。需注意的是：填充物90的平滑外觀會使經填充的導通孔在不發光時較不引人注意，且使導通孔外觀可以更均勻地在較廣的視角上照射。

圖6顯示從面板的前側34所拍攝的導通孔30的掃描電子顯微影像，該導通孔以根據本發明的具體實施例而提 供之透明材料92所填充，其使用了機械方法來移除過量的未凝固填充物。雖然經填充的導通孔的外觀在先前技術中有大幅地改善，舉例來說，如圖2所示，在凝固的填充物上，小量的碎屑和表面紋理是明顯的。圖7顯示了從面板的前側34所拍攝的具有透明填充物94的導通孔30的掃描電子顯微影像，其是根據本發明的具體實施例所實施，其使用壓縮的空氣和真空來從導通孔移除過量的填充物。此照片顯示了填充物94沒有可察覺的殘餘且沒有明顯的表面紋理。

亦將了解的是：可以互換較佳具體實施例的細節，而仍會在本發明教示的範圍內。

10‧‧‧基板

12‧‧‧裝飾側

14‧‧‧背側

16‧‧‧導通孔

18‧‧‧透明填充物

20‧‧‧紫外線輻射

22‧‧‧紫外線光源

24‧‧‧凝固的填充物

26‧‧‧指狀物

28‧‧‧機械刀片

30‧‧‧導通孔

32‧‧‧固化填充物

34‧‧‧裝飾側

48‧‧‧填充物

50‧‧‧UV光源

52‧‧‧UV光

54‧‧‧填充物

56‧‧‧機械刀片或橡膠清潔器

58‧‧‧填充物

60‧‧‧UV光源

62‧‧‧UV光線

64‧‧‧填充物

80‧‧‧空氣刀

82‧‧‧空氣流

86‧‧‧真空噴嘴

90‧‧‧填充物

92‧‧‧透明材料

94‧‧‧透明填充物

在此的敘述參考隨附的圖式，其中相似的元件符號指的是在貫穿許多圖中的相似部份。

圖1a、1b、1c以及1d顯示凝固和從經填充的導通孔中移除過量的材料之先前技術的方法。

圖2是利用先前技術的方法之已經凝固且清潔的經填充導通孔的光學顯微影像。

圖3a、3b、3c以及3d顯示凝固和使用機械工具從經填充的導通孔中移除過量的材料之方法。

圖4a、4b以及4c顯示凝固和使用空氣刀和真空從經填充的導通孔中移除過量的材料之方法。

圖5是根據本發明的具體實施例所實施之經填充的導 通孔之光學顯微影像。

圖6是根據本發明的具體實施例所實施之經填充的導通孔之掃描電子顯微影像。

圖7是根據本發明的具體實施例所實施之經填充的導通孔之掃描電子顯微影像。

30‧‧‧導通孔

34‧‧‧裝飾側

90‧‧‧填充物

Claims (14)

1. 一種以透明材料填充導通孔之方法，其包含提供具有導通孔的面板的步驟，該方法包括：藉由於可加工狀態的透明、光可凝固材料封閉該導通孔，其中一第一部份的該封閉光可凝固透明材料是實質地在該導通孔內部，而一第二部份的該封閉光可凝固透明材料是自該第一部份的該封閉光可凝固透明材料延伸至該導通孔外部的一位置處；藉由以一角度導引至該面板的光照射在該導通孔內部的該第一部份的該封閉光可凝固透明材料以至少部份的凝固可對光起反應的該第一部份的該封閉光可凝固透明材料以及防止光穿透通過該導通孔以保持在該導通孔外部的該第二部份的該封閉光可凝固透明材料是在可加工狀態；以及在實質地凝固該第一部份的該封閉光可凝固透明材料之後，在該第二部份的該封閉光可凝固透明材料是可加工狀態時，分離在該導通孔外部的該第二部份的該封閉光可凝固透明材料和實質地在該導通孔內部的該第二部份的該封閉光可凝固透明材料。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由導引經由噴嘴所導引的高速流體於該面板處以分離在該導通孔外部的該第二部份的該封閉光可凝固透明材料和在該導通孔內部的該第一部份的該封閉光可凝固透明材料。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由實質 齊平於該面板來掃過機械刀片而分離在該導通孔外部的該第二部份的該封閉光可凝固透明材料和在該導通孔內部的該第一部份的該封閉光可凝固透明材料。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其包含更進一步的步驟：供應真空至該外部部份。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其包含更進一步的步驟：供應溶劑至該外部部份。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中在分離該第二部份的該光可凝固透明材料和該第一部份的該光可凝固透明材料之後，進一步凝固實質地在該導通孔內部的該第一部份的該封閉光可凝固透明材料。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之方法，其中該進一步凝固是藉由輻射、加熱、冷卻、蒸發或化學反應的一者而實施。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中該透明材料是UV光可凝固的。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中該面板具有第一及第二側，其中該導通孔是延伸在該第一及第二側之間，且其中光是自該面板的該第一側導引至該導通孔處。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之方法，其中在移除該第二部份的該透明材料之後，在該導通孔的一掃描電子顯微鏡圖像顯示在該第二側的該面板上無可察覺的殘餘。
11. 根據申請專利範圍第9項所述之方法，其中該光係被防止超過該第二側而穿過該光可凝固透明材料。
12. 根據申請專利範圍第9項所述之方法，其中該光係被防止超過該第二側而完全的固化該光可凝固透明材料。
13. 一種用以在一面板的一導通孔中形成一光可穿透插塞之設備，該導通孔延伸穿過該面板且實質地由一光可凝固透明材料所填充，其中一第一部份的該光可凝固透明材料是設置在該導通孔內且一第二部份自該第一部份延伸至該導通孔之外的一位置處，該設備包含：一凝固裝置，其是被配置以提供光用以部份凝固可對該光起反應的該光可凝固透明材料，其中該凝固裝置是被配置以設置在該面板的一第一側處以在相對於該面板該第一側的一角度上導引該光用以防止光穿過該導通孔，以使得在該第二部份的該透明材料是實質地在可加工狀態時該第一部份的該透明材料是至少部份的凝固；以及一分離裝置，其是被配置以設置在相對於該第一側的該面板的一第二側處，其中該分離裝置是被配置以實質地分離該第二部份的該透明材料和該第一部份的該透明材料，同時該第二部份的該透明材料是實質地在該可加工狀態。
14. 一種光可穿透插塞，其被設置在一導通孔中而延伸通過一面板，其是由光可凝固透明材料所形成，該光可穿透插塞是由一程序所形成，其包含：以可加工狀態的該光可凝固透明材料填充該導通孔，以使得一第一部份的該光可凝固透明材料是在該導通孔內以及一第二部份的該光可凝固透明材料是自該第一部份延 伸至該導通孔外的一位置處；藉由以一角度導引至該面板的光照射在該光可凝固透明材料以防止光穿透通過該導通孔以及至少部份的凝固可對光起反應的該第一部份的該光可凝固透明材料以及實質地保持該第二部份的該光可凝固透明材料在可加工狀態；以及在部份的凝固該第一部份的該光可凝固透明材料之後，分離在可加工狀態的該第二部份的該光可凝固透明材料和該第一部份的該光可凝固透明材料。