Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenfügen von Substraten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von Substraten zu einem optischen Datenträger.
Bei der Herstellung optischer Datenträger, wie beispielsweise DVDs, ist es bekannt, zwei in der Regel aus Polycarbonat bestehende Substrate mit einer dazwischen befindlichen Kleberschicht zusammenzubringen. Anschließend wird die Kleberschicht ausgehärtet, um die zwei Substrate fest miteinander zu verbinden, die somit den optischen Datenträger bilden.
Um die Ablenkung eines Laserstrahls von einer Auslesefläche einzustellen, ist es ferner bekannt, den optischen Datenträger während der Herstellung leicht zu biegen bzw. eine Biegung zu induzieren. Dies wurde in der Vergangenheit beispielsweise dadurch erreicht, dass nach dem Zusammenfügen der beiden Substrate und vor dem Aushärten einer dazwischen befindlichen Kleberschicht eines der Substrate mittels gekühlter Druckluft gekühlt wurde, und die Kleberschicht anschließend rasch ausgehärtet wurde.
Eine Kühlung eines Substrats ist beispielsweise aus der US 6355129 B1 bekannt, wobei die Kühlung in diesem Fall vorgesehen ist, eine Erwärmung des zuvor gekühlten Substrates während einer Anschließenden Aushärtung eines Klebers zu kompensieren.
Für die Erzeugung der Druckluft zur Kühlung ist ein relativ hoher Energieaufwand notwendig und die Kühlung erfolgt relativ langsam. Eine Anwendung des Kühlverfahrens unter Vakuumbedingungen ist ebenfalls nicht möglich.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von Substraten zu einem optischen Datenträger vorzusehen, das bzw. die eine leichte Biegung des optischen Datenträgers
auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht, vorzugsweise unter Aus- schluss der zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Zusammenfü- gen von Substraten zu einem optischen Datenträger gelöst, bei dem zwei Substrate mit einer dazwischen befindlichen, Kleberschicht aus einem nicht ausgehärteten Flüssigkleber zusammengefügt werden, eines der beiden Substrate derart erwärmt wird, dass es sich ausdehnt und anschließend die zwischen den Substraten befindliche Kleberschicht ausgehärtet wird, bevor sich das erwärmte Substrat wesentlich abkühlt. Durch die Erwärmung des Substrats dehnt es sich aus und vor dem Abkühlen wird die Kleberschicht rasch ausgehärtet, so dass die beiden Substrate in diesem Zustand, in dem eines der beiden Substrate gegenüber dem anderen ausgedehnt ist, fixiert werden. Durch normales Abkühlen des zuvor erwärmten Substrats kommt es dann zu einer Verbiegung des gebildeten optischen Datenträgers. Das Vorsehen einer Erwärmung statt einer Abkühlung mittels Druckluft besitzt den Vorteil, dass die Erwärmung ohne das Einführen von Luft möglich ist, und darüber hinaus in der Regel dynamischer durchgeführt werden kann, als eine Abkühlung einer der beiden Scheiben.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird alternativ auch durch ein Verfahren zum Zusammenfügen von Substraten zu einem optischen Datenträger gelöst, bei dem zunächst eines der beiden Substrate derart erwärmt wird, dass es sich ausdehnt, und die zwei Substrate anschließend mit einer dazwischen befindlichen Kleberschicht, insbesondere in Form einer Klebefolie zusammengefügt werden. Dieses Alternative Verfahren ist insbesondere bei einer Kleberschicht anwendbar, die keine gesonderte Aushärtung erfordert, sodass die Substrate direkt beim Zusammenfügen zueinander fixiert werden. Durch normales Abkühlen des zuvor erwärmten Substrats kommt es dann zu einer Verbiegung des gebildeten optischen Datenträgers.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zum Erwärmen des zu erwärmenden Substrats elektromagnetische Strahlung hier-
auf gerichtet. Die Verwendung elektromagnetischer Strahlung besitzt den Vorteil, dass sie einerseits kontaktlos erfolgen kann und darüber hinaus keine Fremdkörper in den Bereich der Substrate gebracht werden müssen. Ein Zusammenfügen der Substrate in einem Vakuum wäre somit möglich. Darüber hinaus lässt sich bei der Erwärmung des Substrats mittels elektromagnetischer Strahlung eine hohe Dynamik erreichen, so dass eine rasche Erwärmung des Substrats möglich ist.
Vorzugsweise wird das Substrat zum Erwärmen mit Infrarotlicht bestrahlt, das besonders für Substrate aus Polycarbonat geeignet ist, die beispielsweise in einem Bereich von 1.600 nm bis 1.800 nm und über 2100 nm die Infrarotstrahlung gut absorbieren. Dabei wird Infrarotlicht in einem Wellenlängenbereich von 1.600 bis 1.700 nm bevorzugt, da derzeitige Infrarotstrahler, die in diesem Wellenlängenbereich emittieren, sehr dynamisch sind, was wiederum eine rasche Erwärmung des Substrats fördert. Natürlich könnte auch ein anderer Wellenlängenbereich verwendet werden, sofern das Substrat Strahlung in diesem Wellenlängenbereich gut absorbiert. Wie erwähnt, werden für optische Datenträger in der Regel Polycarbonatsubstrate verwendet, die in einem Bereich von 1.600 bis 1.700 nm gut Infrarotstrahlung absorbieren. Wenn die Strahlung im wesentlichen im Absorptionsbereich des Substrats liegt, kann ferner eine unerwünschte Erwärmung des benachbarten Substrats sowie eine Erwärmung von Teilen, welche in der Umgebung der Substrate angeordnet sind, vermieden werden, da im wesentlichen die gesamte Strahlung durch das zu erwärmende Substrat absorbiert wird.
Um eine gute Reproduzierbarkeit des Vorgangs zu gewährleisten, wird das Substrat vorzugsweise auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und die Temperatur für wenigstens einen Teil der Aushärtung des Klebers aktiv gesteuert oder geregelt.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Erwärmung des Substrats durch Kontakt mit einem erwärmten Körper bewirkt, wobei die Erwärmung des Substrats durch Kontakt auch parallel zu einer Erwärmung mit-
tels elektromagnetischer Strahlung durchgeführt werden kann. Der Kontakt mit einem erhitzten Körper ermöglicht wiederum eine rasche Erhitzung des Substrats und es ist kein Einbringen von Fremdkörpern in den Prozessraum notwendig. Daher ist auch diese Variante beispielsweise unter Vakuumbedin- gungen einsetzbar. Um eine rasche Erwärmung des Substrats ohne wesentliche Abkühlung des erwärmten Körpers zu ermöglichen, besitzt dieser vorzugsweise eine wesentlich höhere Wärmekapazität als das Substrat. Hierdurch lässt sich eine rasche Erwärmung des Substrats ermöglichen und darüber hinaus eine gleichmäßige Temperatursteuerung herstellen. Vorzugswei- se wird die Temperatur des Körpers auf eine vorbestimmte Temperatur gesteuert oder geregelt.
Für eine rasche Aushärtung der Kleberschicht nach dem Erwärmen des einen Substrats wird die Kleberschicht vorzugsweise wenigstens teilweise durch Bestrahlung mit UV-Licht ausgehärtet.
Um eine Erwärmung des anderen, bzw. des nicht erwärmten Substrats und somit eine Ausdehnung desselben zu verhindern, wird dieses vorzugsweise vor und/oder während der Aushärtung des Klebers auf einer im Wesentlichen konstanten Temperatur gehalten und/oder gekühlt. Hierdurch wird erreicht, dass sich das nicht erwärmte Substrat nicht ebenfalls erwärmt und ausdehnt, was den Effekt der Ausdehnung des anderen Substrats negieren könnte. Bei einer aktiven Kühlung des nicht erwärmten Substrats könnte sich dieses sogar zusammenziehen, so dass der Biegeeffekt bei gleicher Erwärmung des ande- ren Substrats erhöht werden kann, oder die Erwärmung des anderen Substrats kann verringert werden, um denselben Biegeeffekt zu erhalten. Dabei wird das nicht erwärmte Substrat beispielsweise durch Kontakt mit einem Kühlkörper auf einer im wesentlichen konstanten Temperatur gehalten und/oder gekühlt. Durch den Kontakt mit einem Kühlkörper lässt sich gut eine konstante Temperatur oder Kühlung erreichen, ohne Fremdkörper in den Prozessbereich einzuführen. Die Kühlung könnte somit auch unter Vakuumbedingungen erfolgen. Dabei besitzt der Kühlkörper vorzugsweise eine wesentlich höhere Wärmekapazität als das Substrat, wodurch der Kühlkörper eine im
Wesentlichen konstante Temperatur beibehält und eine entsprechende Temperatur an das Substrat abgeben kann. Vorteilhafterweise wird die Temperatur des Kühlkörpers auf eine vorbestimmte Temperatur gesteuert oder geregelt, um bei aufeinanderfolgenden Zusammenfügvorgängen konstante Pro- zessergebnisse vorzusehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das nicht erwärmte Substrat durch Leiten eines gekühlten Gases auf die vom erwärmten Substrat abgewandte Seite auf einer im Wesentlichen konstanten Temperatur gehalten und/oder gekühlt, um in Kombination mit der Erwärmung des anderen Substrats eine Biegung in dem schlussendlich erzeugten optischen Datenträger zu erzeugen.
Vorzugsweise wir die elektromagnetische Strahlung zur Erwärmung des einen Substrats und zur Aushärtung der Kleberschicht durch eine Lampenanordnung erzeugt, die aus einer Vielzahl von LED's gebildet wird, wobei sowohl im IR-Bereich emittierende LED's als auch im UV-Bereich emittierende LED's vorgesehen sind, die unterschiedlich angesteuert werden. Vorzugsweise weist die Lampenanordnung eine homogene und flächige Verteilung von LED's auf, wobei die Lampenanordnung vorzugsweise um wenigstens 10 mm über den Rand des zu erwärmenden Substrats übersteht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von Substraten zu einem optischen Datenträger gelöst, die eine Einrichtung zum Ausbilden einer Kleberschicht zwischen den Substraten, eine Zusammenfügstation zum Zusammenfügen der Substrate, eine Einrichtung zum Erwärmen eines der Substrate nach dem Zusammenfügen und eine Einrichtung zum Aushärten der zwischen den Substraten befindlichen Kleberschicht aufweist. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung las- sen sich die schon oben genannten Vorteile erreichen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird alternativ auch durch eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von Substraten zu einem optischen Daten-
träger gelöst, die eine Einrichtung zum Erwärmen eines der Substrate vor dem Zusammenfügen und eine Zusammenfügstation zum Zusammenfügen der Substrate aufweist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Einrichtung zum Erwärmen des einen Substrats eine Quelle elektromagnetischer Strahlung, insbesondere eine IR-Lampe. Dabei emittiert die Quelle e- lektromagnetischer Strahlung im wesentlichen Strahlung im Absorptionsbereich des zu erwärmenden Substrats, vorzugsweise in einem Wellenlängenbe- reich von 1.600 bis 1.700 nm. In diesem Wellenlängenbereich absorbiert beispielsweise Polycarbonat, das üblicherweise für optischen Datenträger verwendet wird, Infrarotstrahlung und es sind Infrarotstrahler mit hoher Dynamik verfügbar. Dadurch dass im wesentlichen nur Strahlung im Absorptionsbereich des zu erwärmenden Substrats emittiert wird, lässt sich die Erwärmung des nicht zu erwärmenden Substrats bzw. von anderen, in der Umgebung der Substrate befindlichen Elemente reduzieren, da im wesentlichen die gesamte Strahlung durch das zu erwärmende Substrat absorbiert wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen erwärmten Körper und eine Einrichtung zum Inkontaktbπngen des zu erwärmenden Substrats hiermit auf. Durch den erwärmten Körper lässt sich wiederum eine rasche Erwärmung des einen Substrats erreichen, wobei der erwärmte Körper auch in Kombination mit einer Quelle elektromagnetischer
Strahlung verwendet werden könnte. Dabei weist der erwärmte Körper vor- zugsweise eine wesentlich höhere Wärmekapazität als das zu erwärmende
Substrat auf, um eine rasche Erwärmung des Substrats ohne eine wesentliche
Abkühlung des erwärmten Körpers zu ermöglichen. Vorteilhafterweise ist eine
Steuer- oder Reglereinrichtung zum Steuern oder Regeln der Temperatur des zu erwärmenden Substrats vorgesehen, um gleichbleibende Prozesserfolge bei unterschiedlichen Zusammenfügvorgängen vorsehen zu können.
Um eine rasche Aushärtung eines zwischen den Substraten befindlichen Klebers zu ermöglichen, weist die Einrichtung zum Aushärten vorzugsweise eine UV-Strahlungsquelle auf.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Lampenanordnung aus einer Vielzahl von LED's auf, wobei die Vielzahl von LED's sowohl im IR-Bereich emittierende LED's als auch im UV-Bereich emittierende LED's aufweist, und eine Steuereinheit zum separaten ansteuern der LED's. Dies ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Aufbau einer Lichtquelle, die sowohl Strahlung für die Erwärmung eines Substrats als auch Strahlung für die Aushärtung des Klebers emittiert. Dabei sind die im IR-Bereich emittierenden LED's als auch die im UV-Bereich emittierenden LED's vorzugsweise für einen einfachen Aufbau der Lampenanordnung auf einer gemeinsamen Platine angeordnet. Die Lampenanordnung besitzt vorzugsweise eine flächige Anordnung von LED's mit einer Projektionsfläche, die vorzugsweise um wenigstens 10 mm über den Rand des zu erwärmenden Substrats übersteht, wodurch sich eine homogene flächige Bestrahlung erreichen lässt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Quelle elektromagnetischer Strahlung in einem oberen, vertikal bewegbaren Druckstempel zum Zusammenfügen der Substrate vorgesehen. Hierdurch wird ermöglicht, dass das o- bere Substrat eines Substratstapels, das mit dazwischen befindlichem Kleber auf dem unteren Substrat aufliegt kontaktlos erwärmt werden kann. D.h. ein das obere Substrat kontaktierendes Element ist während einer Erwärmung nicht vorgesehen und somit kann es auch nicht zu einer Beschädigung des oberen Substrates während einer wärmebedingten Ausdehnung kommen. Auch wird keine Wärme abgeleitet, wie es der Fall wäre, wenn das Substrat während seiner Erwärmung mit einem weiteren Element in Kontakt wäre. Zum Schutz der LED's, weist der Druckstempel vorzugsweise zwischen den LED's und dem zu erwärmenden Substrat eine für die Strahlung der LED's transparente Druckplatte auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung zum Halten des nicht zu erwärmenden Substrats auf einer im Wesentlichen konstanten Temperatur oder zum Kühlen des nicht zu erwärmenden Substrats vorgesehen. Hierdurch wird verhindert, dass sich das nicht zu erwärmende Substrat mit dem zu erwärmenden Substrat erwärmt und ausdehnt. Ferner kann bei einer aktiven Kühlung des nicht zu erwärmenden Substrats ein Zusammenziehen des nicht zu erwärmenden Substrats erreicht werden, wodurch der gewünschte Biegeeffekt noch verstärkt werden kann bzw. das zu erwärmende Substrat weniger stark erwärmt werden muss.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung wenigstens eine Quelle gekühlten Gases und wenigstens eine auf das nicht zu erwärmende Substrat gerichtete Zuleitung auf.
Alternativ und/oder zusätzlich könnte die Einrichtung einen Kühlkörper und eine Einrichtung zum Inkontaktbringen des nicht zu erwärmenden Substrats hiermit aufweisen. Dabei weist der Kühlkörper vorzugsweise eine wesentlich höhere Wärmekapazität als das nicht zu erwärmende Substrat auf.
Die Erwärmung bzw. Kühlung der Substrate durch Kontakt mit einem Heiz- /Kühlkörper ist insbesondere Vorteilhaft anwendbar in einer Situation, in der die Substrate mit Druckstempeln zusammengefügt werden, wie es beispielsweise aus der auf die selbe Anmelderin zurückgehenden DE-A-101 00 426 bekannt ist, die insofern zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ge- macht wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Dabei können die Druckstempel als Heiz-/Kühlkörper ausgebildet sein. Dieses Verfahren ist insbesondere in Kombination mit einer Klebefolie als Kleberschicht von Vorteil und ermöglicht auch eine Erwärmung/Kühlung der Substrate vor dem Zusammenfügen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausfüh- mngsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zweier zusammengefügter Substrate mit einer dazwischen befindlichen Kleberschicht, wobei beide Substrate auf einer gleichen Temperatur liegen;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht ähnlich zu Figur 1 , wobei eines der beiden Substrate über die Temperatur des anderen Substrats erwärmt wurde;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht ähnlich zu Figur 3, die die beiden Substrate während eines Aushärtungsschritts zeigt;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines, gemäß der vorliegenden Er- findung gebildeten optischen Datenträgers;
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Zusammenfügen zweier Substrate gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 5 in ei- ner von Fig. 5 abweichenden Arbeitsposition;
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung in einer weiteren Arbeitsposition;
Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Zusammenfügen zweier Substrate gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht zweier Substrate 1 , 2 mit einer gleichmäßig dazwischen ausgebildeten Kle- berschicht 4. Die Substratscheiben 1 , 2 sind jeweils ein Innenloch aufweisende Polycarbonatscheiben mit gleichen Umfangsabmessungen. Üblicherweise sind die Substratscheiben 1 , 2 rund, obwohl auch andere Formen denkbar sind.
Die Kleberschicht 4 ist gleichmäßig zwischen den Substraten 1 , 2 ausgebildet, wie beispielsweise durch ein sogenanntes Rotations- bzw. Spincoating- Verfahren oder ein Spalt- bzw. Gap-Dispense-Verfahren. Alternativ kann die Kleberschicht beispielsweise auch in Form einer Klebefolie aufgebracht sein,
wie es aus der auf dieselbe Anmelderin zurückgehende DE-A-100 29 400 bekannt ist, die insofern zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Bei diesen Verfahren verbleibt in der Regel im Bereich des Mittellochs ein Bereich, in dem keine Kleberschicht vor- gesehen ist.
Die beiden Substratscheiben 1 , 2 gemäß Fig. 1 liegen beide auf derselben Temperatur T1 , die der Umgebungstemperatur entspricht.
Fig. 2 zeigt wiederum eine schematische Seitenansicht der scheibenförmigen Substrate 1 , 2 mit der dazwischen befindlichen Kleberschicht 4. Bei der schematischen Seitenansicht gemäß Fig. 2 ist jedoch schematisch angezeigt, dass das untere Substrat 2 bezüglich des oberen Substrats 1 ausgedehnt ist. Dies wird beispielsweise durch Bestrahlen des unteren Substrats 2 mit Infra- rotstrahlung erreicht, wie durch die Pfeile A angedeutet ist. Die hierzu verwendete Infrarotstrahlung strahlt beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 1600 bis 1700 nm, da das Polycarbonat der Substratscheibe 2 Strahlung in diesem Wellenlängenbereich gut absorbiert und in Wärme umwandelt. Im wesentlichen wird die gesamte Infrarotstrahlung durch die Sub- stratscheibe 2 absorbiert, wodurch deren Temperatur auf eine Temperatur T2 angehoben wird, während die Substratscheibe 1 auf der Temperatur T1 verweilt. Durch den Temperaturanstieg kommt es zu der schematisch angedeuteten thermischen Ausdehnung der Substratscheibe 2. Die Kleberschicht 4 ist zu diesem Zeitpunkt noch immer nicht ausgehärtet.
Fig. 3 zeigt im wesentlichen denselben Zustand wie Fig. 2, bei dem die untere Substratscheibe 2 auf einer höheren Temperatur T2 im Vergleich zu der Temperatur T1 der Substratscheibe 1 liegt. Jedoch ist in Fig. 3 schematisch angedeutet, dass die zwischen den Substratscheiben 1 , 2 befindliche Kleber- schicht mittels UV-Strahlung, die durch die Pfeile B angedeutet ist, rasch ausgehärtet wird. Dabei erfolgt die Aushärtung der Kleberschicht 4 so rasch, dass die untere Substratscheibe 2 nicht wesentlich abkühlt und sich zusammenzieht. Um das Abkühlen der Substratscheibe 2 während der Aushärtung der
Kleberschicht 4 zu verhindern, könnte die Substratscheibe 2 noch weiterhin mit Infrarotstrahlung bestrahlt werden, die derart gesteuert wird, dass die Temperatur der Substratscheibe 2 im wesentlichen konstant bleibt.
Fig. 4 zeigt den Zustand der zusammengefügten Substratscheiben 1 , 2 nach dem Aushärten der Kleberschicht 4 und einem Abkühlen der unteren Substratscheibe 2. Dadurch, dass die Kleberschicht 4 ausgehärtet wurde, während die Substratscheibe 2 thermisch ausgedehnt war, induziert diese beim Abkühlen eine Biegung innerhalb des Verbunds der Substratscheiben 1 , 2 und der Kleberschicht 4, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Ein durch die Substratscheiben 1 , 2 gebildeter optischer Datenträger besitzt nun eine entsprechende Biegung.
Bei der Erklärung des Wirkungsprinzips der vorliegenden Erfindung wurde als eine Möglichkeit der raschen Erwärmung der Substratscheibe 2 der Einsatz von Infrarotstrahlung angesprochen, obwohl es natürlich auf andere Möglichkeiten zur Erwärmung des Substrats 2 gibt. Die Erwärmung des Substrats 2 sollte auf jeden Fall mit einer raschen Dynamik möglich sein, um die Zykluszeiten zur Herstellung eines optischen Datenträgers zu reduzieren und ferner ein vorzeitiges Aushärten der Kleberschicht 4 zu verhindern. Ferner wurde UV-Strahlung als eine Möglichkeit zum Aushärten der Kleberschicht 4 genannt. Natürlich können auch andere Mittel zum Aushärten der Kleberschicht 4 eingesetzt werden. Dabei sollte die Aushärtung wiederum ausreichend rasch erfolgen, so dass die Substratscheibe 2 während der Aushärtung auf einer konstanten, erhöhten Temperatur gegenüber der Substratscheibe 1 gehalten werden kann.
Bei der Erklärung des Wirkprinzips wurde ferner davon ausgegangen, dass der verwendete Kleber ein Flüssigkleber ist, der beispielsweise mit UV- Strahlung aushärtbar ist. Die Erfindung ist jedoch auch mit anderen Klebern einsetzbar, die beispielsweise keine spezielle Aushärtung erfordern. Ein Beispiel hierfür ist eine zweiseitig klebende Klebefolie wie sie aus der auf dieselbe Anmelderin zurückgehende DE-A-100 29 400 bekannt ist, die insofern zum
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Die zweiseitige Klebefolie fixiert die Substrate direkt beim Zusammenfügen und eine Aushärtung ist nicht erforderlich. Bei der Verwendung eines derartigen Klebers ist es daher auch notwendig, das eine zu erwärmen- de Substrat schon vor dem Zusammenfügen zu erwärmen, d.h. das Zusammenfügen geschieht in einem Zustand wie er in Fig. 2 angedeutet ist. Dadurch, dass das eine Substrat gegenüber dem Anderen ausgedehnt ist und die Substrate direkt beim Zusammenfügen zueinander fixiert werden ergibt sich derselbe Effekt, wie er in Fig. 4 angedeutet ist. Der in Fig. 3 angedeutete Aushärtungsvorgang kann hierbei entfallen.
Obwohl nur die Erwärmung der Substratscheibe 2 genannt wurde, ist auch eine Kühlung der oberen Substratscheibe 1 beispielsweise durch gekühlte Luft und/oder Kontakt mit einem Kühlkörper möglich. Dabei kann die Kühlung einerseits eine konstante Temperatur der oberen Substratscheibe sicherstellen oder eine tatsächliche Kühlung vorsehen, so dass sich die obere Substratscheibe 1 thermisch zusammenzieht. Hierdurch könnte der Effekt einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung zwischen den Substraten 1 , 2 noch erhöht werden, wodurch eine stärkere Biegung induziert werden könnte. Andererseits wäre es auch bei gleichzeitiger Kühlung der oberen Substratscheibe 1 möglich, die untere Substratscheibe 2 weniger stark zu erwärmen, um wiederum eine gleiche Biegung des resultierenden optischen Datenträgers zu induzieren.
Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 6 zum Zusammenfügen von Substratscheiben 1 , 2 zu einem optischen Datenträger. Die Vorrichtung 6 weist einen drehbaren Auflageteller 8 auf, der über eine entsprechende Welle 9 mit einem Motor 10 verbunden ist. Der Motor 10 ist in der Lage, die Welle 9 und die Auflage 8 um ihre Mittelachse zu drehen, wie durch den Pfeil C angedeutet ist. Der Auflageteller 8 besteht aus einem für Infrarotstrahlung transparenten Material.
Unterhalb des Auflagetellers ist eine ringförmige Infrarotlampe 12 vorgesehen, die konzentrische zur Welle 9 angeordnet ist. Statt einer ringförmigen Infrarotlampe könnte auch eine flächige Strahlungsquelle beispielsweise eine LED- Anordnung eingesetzt werden, die auch in dem Auflageteller integriert sein kann.
Am Auflageteller 8 ist ein Zentrierstift 13 mit Haltenasen 14 vorgesehen. Der Zentrierstift 13 ist in entsprechende Mittellöcher der Substratscheiben 1 , 2 einführbar. Die Nasen 14 sind bezüglich eines Hauptkörpers des Zentrierstifts 13 schwenkbar und sind geeignet, die Substratscheiben 1 , 2, wie in Fig. 5 gezeigt, parallel beabstandet zueinander zu halten. Der Aufbau des Zentrierstifts ist beispielsweise aus der auf dieselbe Anmelderin zurückgehenden DE-A-199 27 514 bekannt, auf die insofern Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die Vorrichtung 6 weist ferner eine Dispense-Düse 17 auf, über die in bekannter Weise ein Klebermaterial auf die untere Substratscheibe 2 aufgebracht werden kann. Die Dispense-Düse 17 steht mit einer nicht dargestellten Zuführeinheit für Klebermaterial in Verbindung. Die Dispense-Düse 17 ist in dem Bereich zwischen den Substraten 1 , 2 hinein verschwenkbar und auch aus diesem heraus verschwenkbar.
Die Vorrichtung 6 weist auch einen Druckstempel 20 auf, der über eine entsprechende Handhabungsvorrichtung in Vertikalrichtung verfahrbar ist, wie durch den Pfeil D angezeigt ist. Der Stempel 20 weist an seiner Unterseite eine ringförmige Ausnehmung 22 zur Aufnahme einer ringförmigen UV-Lampe 24 auf. Statt der Ausnehmung und der ringförmigen UV-Lampe könnte auch eine flächige Strahlungsquelle beispielsweise eine LED-Anordnung eingesetzt werden, die im UV-Bereich emittiert.
Die Funktion der Vorrichtung 6 wird nachfolgend anhand der Fig. 5 bis 7 näher erläutert. Zunächst werden die Substratscheiben 1 , 2, wie in Fig. 5 dargestellt ist, in die Vorrichtung 6 geladen. Dabei wird die Substratscheibe 2 über
die Nasen 14 des Zentrierstifts 13 hinweg auf dem Auflageteller 8 platziert. Anschließend wird die Substratscheibe 1 derart auf den Nasen 14 des Zentrierstifts 13 platziert, dass sie parallel und beabstandet zu der unteren Substratsscheibe 2 gehalten wird.
Anschließend wird die Dispense-Düse 17 in den Bereich zwischen den Substratscheiben 1 , 2 gebracht und es wird flüssiges Klebermaterial auf die untere Substratscheibe 2 aufgebracht. Dabei wird der Auflageteller 8 langsam gedreht, so dass das aufgebrachte Klebermaterial eine ringförmige Wulst auf der unteren Substratscheibe 2 bildet. Nach der Ausbildung eines vollständigen Rings aus Klebermaterial wird die Dispense-Düse 17 wieder aus dem Bereich zwischen den Substratscheiben 1 , 2 herausbewegt.
Anschließend wird der Stempel 20 vertikal nach unten bewegt, um die Sub- stratscheiben 1 , 2 zusammenzudrücken. Der Auflageteller 8 wird anschließend rasch gedreht, um den dazwischen befindlichen Kleber gleichmäßig zwischen den Substratscheiben 1 , 2 zu verteilen und eine gleichmäßige Kleberschicht 4 auszubilden. Nach der Ausbildung der Kleberschicht 4 wird die untere Substratscheibe 2 über die Infrarotlampe 12 erwärmt, so dass sie sich thermisch ausdehnt. Die thermische Ausdehnung der unteren Substratscheibe 2 ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Nachdem die untere Substratscheibe 2 durch die Infrarotstrahlung eine entsprechende Temperatur bzw. gewünschte thermische Ausdehnung erreicht hat, wird die Infrarotbestrahlung beendet. Der Stempel 20 wird nach oben gefahren und es werden die UV-Lampen 24 angesteuert, um die zwischen den Substratscheiben 1 , 2 befindliche Kleberschicht 4 rasch auszuhärten, wobei die Substratscheiben für eine homogene UV-Bestrahlung gedreht werden können. Nach der Aushärtung der Kleberschicht 4 werden die so verklebten Substratscheiben 1 , 2 aus der Vorrichtung 6 entnommen und durch eine Abkühlung der unteren Substratscheibe 2 auf Umgebungstemperatur wird eine wie in Fig. 4 angedeutete Biegung des Verbunds aus Substratscheiben 1 , 2 und 4 induziert. Um eine wesentliche Abkühlung des erwärmten Substrats während der Aushärtung zu vermeiden kann
die IR-Strahlung auch während der Aushärtung mit der UV-Strahlung aufrecht erhalten werden, sofern dies notwendig ist.
Obwohl die Fig. 5 bis 7 eine Ausführungsform der Erfindung darstellen, ist die Erfindung nicht auf die konkret dargestellte Ausführungsform beschränkt Beispielsweise ist es möglich, die eigentliche Vorrichtung zum Ausbilden einer Kleberschicht und zum Zusammenfügen der Substrate bestehend im wesentlichen aus Auflageteller 8, Dispense-Düse 17 und Stempel 20 von der Einrichtung zum Erwärmen eines der Substrate und zum Aushärten der Kleber- schicht zu trennen. So könnte die Vorrichtung 6 beispielsweise ohne Infrarotlampe 12 und UV-Lampe 24 auskommen und die Substratscheiben 1 , 2 mit einer dazwischen befindlichen Kleberschicht 4 könnten nach einem Zusammenfügen, wie in Fig. 6 dargestellt ist, zu einer weiteren Station transportiert werden, in der eines der beiden Substrate beispielsweise mittels Infrarotstrahlung erhitzt wird und anschließend die dazwischen befindliche Kleberschicht mit UV-Strahlung ausgehärtet wird.
Auch die Verwendung einer zweiseitig klebenden Kleberfolie, wie sie beispielsweise aus der DE 100 29 400 A bekannt ist und die insofern zum Ge- genstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, kann verwendet werden, wobei in diesem Fall eine Aushärtung entfällt, wenn es sich beispielsweise um eine unter Druck aushärtende Folie handelt Bei der Verwendung einer Kleberfolie kann diese beispielsweise durch die aus der DE 100 29 400 A bekannte Laminierstation aufgebracht werden und eine Erwärmung des einen Substrats erfolgt in der aus der DE 100 29 400 A bekannten Zusammenfügstation vor dem Zusammenfügen der Substrate.
Ferner ist es auch nicht notwendig, eines der beiden Substrate mittels Infrarotstrahlung zu erhitzen. Beispielsweise wäre es auch möglich, eines der bei- den Substrate durch Kontakt mit einem entsprechend erwärmten Körper thermisch auszudehnen. So wäre es beispielsweise möglich, den Verbund aus Substratscheiben 1 , 2 mit einer noch nicht dazwischen ausgehärteten Kleberschicht auf einer erwärmten Platte abzulegen, welche die untere Substrat-
scheibe 2 erwärmen würde. Dabei würde diese Auflageplatte vorzugsweise eine wesentlich größere Wärmekapazität als die Substratscheibe 2 besitzen, um eine rasche Erwärmung auf eine konstante Temperatur zu ermöglichen. Anschließend könnte wiederum eine entsprechende Aushärtung der Kleber- schicht mittels UV-Strahlung erfolgen. Natürlich ist es auch denkbar, den zwischen den Substratscheiben 1 , 2 befindlichen Kleber mittels eines anderen Mechanismus als einer UV-Bestrahlung auszuhärten.
Zusätzlich ist es auch möglich, die obere Substratscheibe 1 während der Er- wärmung der unteren Substratscheibe 2 aktiv auf einer konstanten Temperatur zu halten bzw. aktiv zu kühlen. Dies könnte durch Leiten von gekühlter Luft auf die Oberfläche der Substratscheibe 1 erfolgen oder beispielsweise durch Kontakt mit einem entsprechenden Kühlkörper, der beispielsweise mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird, die dort hindurchströmt. Bei einer aktiven Küh- lung der oberen Substratscheibe 1 sollte der Kühlkörper eine wesentlich größere thermische Masse besitzen als die obere Substratscheibe 1.
Fig. 8 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 6 zum Zusammenfügen zweier Substrate 1 , 2 gemäß einer alternativen Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 8 werden dieselben Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren verwendet, sofern dieselben oder äquivalente Elemente gezeigt sind.
Die Vorrichtung 6 weist einen drehbaren Auflageteller 30 auf, der über eine entsprechende Welle 9 mit einem Motor 10 verbunden ist. Der Motor 10 ist in der Lage, die Welle 9 und die Auflage 30 um ihre Mittelachse zu drehen, wie durch den Pfeil C angedeutet ist. Die Auflage 30 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Kühlplatte ausgebildet, durch die in kontrollierter Weise eine Kühlflüssigkeit hindurchströmt, um sie und somit das darauf aufliegende Sub- strat 2 auf einer konstanten Temperatur zu halten. Natürlich ist auch jede andere Art der Kühlung möglich, die das beibehalten einer konstanten Temperatur des Substrats 2 gewährleistet.
Am Auflageteller 30 ist wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wiederum ein Zentrierstift vorgesehen, in entsprechende Mittellöcher der Substratscheiben 1 , 2 einführbar ist. Auch kann bei der Vorrichtung 6 eine Dispense-Düse 17 vorgesehen sein, über die in bekannter Weise ein Klebermate- rial auf die untere Substratscheibe 2 aufgebracht werden kann.
Die Vorrichtung 6 weist wiederum einen Druckstempel 32 auf, der über eine entsprechende Handhabungsvorrichtung in Vertikalrichtung verfahrbar ist, wie durch den Pfeil D angezeigt ist. Der Stempel 32 weist eine integrierte nach unten gerichtete flächige Lampenanordnung auf, die aus einer Vielzahl von LED's gebildet wird. Die flächige Lampenanordnung aus LED's besitzt dabei eine Projektionsfläche, die größer ist als das zu erwärmende Substrat. Die Projektionsfläche steht dabei um wenigstens um 10 mm über den Rand des zu erwärmenden Substrats über. Das untere Ende des Druckstempels wird durch eine für die Strahlung der LED's transparente Druckplatte gebildet um die LED's gegenüber Drcuk zu schützten.
Die Vielzahl von LED's enthält sowohl im IR-Bereich emittierende LED's (im nachfolgenden IR-LED) als auch im UV-Bereich emittierende LED's (im nach- folgenden UV-LED). Die IR-LED's und die UV-LED's sind auf einer gemeinsamen Platine angeordnet, jedoch über eine entsprechende Steuereinheit, die beispielsweise in dem Druckstempel integriert sein kann, separat ansteuerbar, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. Bei den UV-LED's können wiederum in unterschiedlichen LED's vorgesehen sein, die in unterschiedli- chen UV-Bereichen emittieren (z.B. UV-A, UV-B, UV-C), um eine bestimmte UV-Strahlung einstellen zu können. Die Einstellung der UV-Strahlung kann beispielsweise über eine feste Verteilung der LED's erreicht werden oder über eine separate Ansteuerung der unterschiedlichen UV-LED's.
Die Funktion der Vorrichtung 6 wird nachfolgend anhand der Fig. 8 näher erläutert. Zunächst werden die Substratscheiben 1 , 2 in die Vorrichtung 6 geladen. Das beladen der Vorrichtung und das ausbilden der Kleberschicht erfolgt dabei im Wesentlichen in gleicher Weise wie bei dem vorhergehenden Aus-
führungsbeispiel, wobei zum Zusammenfügen der Substrate bei diesem Ausführungsbeispiel der Druckstempel 32 verwendet wird. Anschließend wird der Druckstempel 32 in die in Fig. 8 gezeigte Position angehoben und es werden die IR-LED's angesteuert, um IR-Strahlung auf das obere Substrat 1 zu rich- ten, wie durch die Pfeile A/B angezeigt ist, wobei das A für IR-Strahlung steht und das B für UV-Strahlung. Das obere Substrat erwärmt sich durch die IR- Strahlung und dehnt sich aus wie in Fig. 8 dargestellt ist. Währendessen wird das untere Substrat über die Auflage 30 auf einer konstanten Temperatur gehalten.
Nachdem das obere Substrat eine vorbestimmte Temperatur und/oder Ausdehnung erreicht hat werden zusätzlich zu den IR-LED's die UV-LED's angesteuert, um UV-Strahlung auf die Substrate und insbesondere die dazwischen befindliche Kleberschicht zu richten. Hierdurch kommt es zu einer Aushärtung der Kleberschicht. Dabei können die IR-LED's und die UV-LED's wenigstens teilweise simultan angesteuert werden, um sicherzustellen, dass das obere Substrat 1 während der Aushärtung der Kleberschicht auf einer im Wesentlichen konstanten Temperatur bleibt. Nach der Aushärtung der Kleberschicht 4 werden die so verklebten Substratscheiben 1 , 2 aus der Vorrichtung 6 ent- nommen und durch eine Abkühlung der oberen Substratscheibe 1 auf Umgebungstemperatur wird eine wie in Fig. 4 angedeutete Biegung des Verbunds aus Substratscheiben 1 , 2 und 4 induziert.
Obwohl beschrieben wurde, dass die Lampenanordnung aus LED's im oberen Druckstempel integriert ist, könnte sie auch oberhalb des Druckstempels angeordnet sein, sofern dieser sowohl für IR- als auch UV-Strahlung im Wesentlichen transparent ist. Auch ist es möglich die Lampenanordnung aus LED's in der Auflage 30 zu integrieren bzw. darunter anzuordnen, wobei in diesem Fall natürlich keine Kühlung über die Auflage vorgesehen wäre. Diese würde dann, wenn erforderlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel erfolgen.
Die zuvor genannten unterschiedlichen Beispiele sind frei miteinander kombinierbar, sofern sie kompatibel sind. Dem Fachmann werden sich weitere Mo-
difikationen, Änderungen und Verbesserungen durch das Studium der Beschreibung und der Zeichnung ergeben.