專利名稱：用于光學透明導通孔填充的改善方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域關(guān)于用于以材料填充導通孔的方法和通過使用該方法所產(chǎn)生的產(chǎn)品。更特別地，本發(fā)明是關(guān)于以光學透明材料填充非常小的導通孔。甚至更特別地，本發(fā)明是關(guān)于以光學透明材料填充非常小的導通孔，使得當不發(fā)光時，導通孔為非常不引人注意的，且當從后方發(fā)光時，導通孔提供非常均勻、一致的光。
背景技術(shù)：
通過殼體投射光來提供信息為常見。范例包括但不限于計算機鍵盤，其包括用于例如「Caps LockJ或「Num LockJ功能的指示燈；包括「開/關(guān)」燈的計算機監(jiān)視器；汽車， 其包括指示加熱座椅是否啟用或氣囊是否打開的指示燈；具有指示燈的電視機；及諸多其它消費性電子器件。通常提供該種照明的方式是提供投射光，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(yè)內(nèi)設(shè)計人員的目的。一種企圖制造較不引人注意光的孔的方法為鉆出非常小且尖細的孔，且以透明材料填充該孔?？谆?qū)卓梢允褂脵C械鉆頭、雷射、放電加工或化學蝕刻而形成。用于制造光學導通孔的方法是描述于待審查的美國申請案第11/742，862號「Process for Optically Transparent Via Filling」(用于光學透明通路填充的工藝)，其受讓于本發(fā)明的受讓人。在這個方法中，鉆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， 并且接著清潔該表面，以便從對象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料狀態(tài)、可以被傾注或嵌入導通孔之中，且使導通孔的內(nèi)部形狀一致，從而密封該導通孔。該程序解釋于圖Ia至Id。在圖Ia中，基板10具有前側(cè)或裝飾側(cè)12以及背側(cè)14，具有導通孔16的基板10以透明填充物18填充，且以來自于紫外線光源22的紫外線(UV)輻射20而照射，以凝固填充物18。圖Ib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對。需注意的是UV輻射已經(jīng)穿透并凝固填充物，該填充物延伸超過前側(cè)12，其造成了經(jīng)固化的填充物的「指狀物」26，以延伸過量前側(cè)12。在圖Ic中， 機械裝置(舉例來說，刀片)觀是用來從基板10的前側(cè)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通過簡單地以布擦拭來移除。圖Id 顯示在移除指狀物26之后的具有填充了凝固材料M的導通孔16的基板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后，從基板的前側(cè)或裝飾側(cè)；34所拍攝。如圖2所示，該程序在對象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(fā)光時更引人注意且損害發(fā)光外觀，所有上述都不是所希望的。因此，存在著以透明材料填充導通孔的方法與設(shè)備而沒有表面破裂的需求，以改善當導通孔發(fā)光和不發(fā)光時的美學外觀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所揭示的是用于以材料來封閉在相對較薄的基板或面板的導通孔的改善方法和以該方法制造的產(chǎn)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，其特色在于通過導通孔的內(nèi)部墻和平面而限制的內(nèi)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(nèi)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，通常會造成于一個表面的延伸超過導通孔的體積的過量材料。本發(fā)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(shè)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制成，不過可以使用其它材料(舉例來說，塑料或是合成材料)。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(nèi)部墻，以支持在導通孔的剩余位置?？梢允褂玫姆独牧习琔V-可凝固聚合物或通過暴露在輻射下而凝固的其它聚合物，可通過化學反應而凝固的環(huán)氧樹脂或其它多種類的化合物、通過冷卻或熱應用而凝固的化合物、以及通過液體的蒸發(fā)而凝固或硬化的化合物。任何的這些材料可以優(yōu)勢地使用在本發(fā)明中。范例的透光材料是由在明尼蘇達州St. Paul的3M公司所制造的AHS-1100開發(fā)材料?？梢詢?yōu)勢地使用其它透光填充物，其包含可以通過UV輻射以外的方法而凝固的填充物。凝固指的是通過透明填充物從實質(zhì)上液體或可加工狀態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)或相對堅硬的狀態(tài)的程序。透明填充物可以通過化學反應、熱或其它電磁輻射、暴露于空氣、液體的蒸發(fā)或其它方法而凝固。在此所敘述的具體實施例可以適用于使用這些其它的凝固方法。舉例來說，在填充物是兩種環(huán)氧樹脂的情況下，其會在施加于導通孔之前先混合，且將會在經(jīng)決定的時間量之內(nèi)凝固，在填充物完全凝固之前，通過機械或壓縮氣體可以快速移除殘余。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通過冷卻而凝固之前而移除。根據(jù)本發(fā)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通過固化、冷卻、液體蒸發(fā)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征的透明材料的暴露表面，從而當不發(fā)光時，該導通孔為較不引人注意，而當發(fā)光時，該導通孔提供更均勻一致的照明?？梢酝ㄟ^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，或通過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(jié)合，以移除任何剩余的過量材料。此外，也揭示了根據(jù)在此所述的方法所制成的透光導通孔。舉例來說，在此所教示的是具有透光特性的導通孔，其中在對象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對象的表面移除。


在此的敘述參考隨附的圖式，其中相似的組件符號指的是在貫穿許多圖中的相似部份。圖la、lb、Ic以及Id顯示凝固和從經(jīng)填充的導通孔中移除過量的材料的現(xiàn)有技術(shù)的方法。圖2是利用現(xiàn)有技術(shù)的方法的已經(jīng)凝固且清潔的經(jīng)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(jīng)填充的導通孔中移除過量的材料的方法。圖^、4b以及如顯示凝固和使用空氣刀和真空從經(jīng)填充的導通孔中移除過量的材料的方法。圖5是根據(jù)本發(fā)明的具體實施例所實施的經(jīng)填充的導通孔的光學顯微影像。圖6是根據(jù)本發(fā)明的具體實施例所實施的經(jīng)填充的導通孔的掃描電子顯微影像。圖7是根據(jù)本發(fā)明的具體實施例所實施的經(jīng)填充的導通孔的掃描電子顯微影像。
具體實施例方式本發(fā)明的目標是提供用于產(chǎn)生改善的經(jīng)填充孔洞于表面上的方法和設(shè)備。圖3a 顯示了具有前側(cè)(或表面)或裝飾側(cè)(或表面)12以及背側(cè)(或表面)14且具有導通孔16 的基板10的概略圖，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(fā)出UV 光52的UV光源50來部份地凝固。需注意的是UV光是以接近平行于基板的背側(cè)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的延伸超過前表面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上的過量的未凝固填充物58。在這個具體實施例中，UV光源60是放置成較垂直于背表面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。在其它的具體實施例中，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(jīng)清潔而移除存留在頂表面12上方的未凝固填充物之后的圖。此清潔可以通過真空或溶劑清洗或其它相等方法而完成，且可以在導通孔的材料已經(jīng)完全地凝固之前或之后實施。本發(fā)明的另一個具體實施例已經(jīng)解釋于圖如至如。圖如顯示具有前側(cè)12和背側(cè)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(fā)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。圖如顯示在導通孔16的部份凝固填充物48，其是使用來自于UV源60的UV輻射62而從基板10的背表面14來凝固。亦需考慮的是可以通過熱、冷卻、溶劑蒸發(fā)、化學反應或其它方法而凝固。在凝固之后，前表面 10可以溶劑擦拭，以移除任何過量的填充物的存留痕跡。圖5顯示從裝飾側(cè)或前側(cè)34所拍攝的本發(fā)明所制造的填充導通孔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(jīng)填充的導通孔在不發(fā)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(cè)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(jù)本發(fā)明的具體實施例而提供的透明材料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(jīng)填充的導通孔的外觀在現(xiàn)有技術(shù)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(cè)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(jù)本發(fā)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沒有可察覺的殘余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(jié)，而仍會在本發(fā)明教示的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以透明材料填充導通孔的方法，其包含以下步驟提供具有導通孔的面板，通過在可加工狀態(tài)的透明材料封閉該導通孔，一部份的該封閉透明材料是實質(zhì)地在該導通孔內(nèi)部，而一部份的該封閉透明材料是實質(zhì)地在該導通孔的外部，該方法包含在該透明材料是可加工狀態(tài)時，分離該外部部份和內(nèi)部部份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過導引高速流體于該面板處以分離該外部部份和該內(nèi)部部份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過實質(zhì)齊平于該面板來掃過機械刀片而分離該外部部份和該內(nèi)部部份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含更進一步的步驟供應真空至該外部部份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含更進一步的步驟供應溶劑至該外部部份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該透明材料為凝固。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該凝固是通過輻射、加熱、冷卻、蒸發(fā)或化學反應的一個而實施。
8.—種以透明材料填充面板中的導通孔的設(shè)備，其包含以在可加工狀態(tài)的透明材料封閉該導通孔的工具，一部份的該透明材料是實質(zhì)地在導通孔內(nèi)部，而一部份是實質(zhì)地在該導通孔的外部，該設(shè)備包含分離裝置，其在該透明材料是可加工狀態(tài)時，將該透明材料的外部部份與該透明材料的內(nèi)部部份分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中該分離裝置是流體刀。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中該分離裝置是機械刀片。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其包含真空裝置，該真空裝置從該面板移除該透明材料的該外部部份。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其包含用于凝固該透明材料的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中該凝固是通過輻射、加熱、冷卻、蒸發(fā)或化學反應的一個而實施。
14.一種導通孔，其形成于面板中且是以可加工狀態(tài)的透明材料填充，一部份的該透明材料是實質(zhì)地在該導通孔內(nèi)部，而一部份的該透明材料是實質(zhì)地在該導通孔的外部，且隨后凝固該透明材料，該導通孔包含由于在凝固透明材料之前先將該外部透明材料與該內(nèi)部透明材料分離，所以提供了具有實質(zhì)平滑、沒有碎屑且沒有破裂的表面的導通孔，以及在該分離之后，凝固該光學透明材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導通孔，其中該分離裝置是流體刀。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導通孔，其中該分離裝置是機械刀片。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導通孔，其包含在該凝固之后，以溶劑清潔該面板。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導通孔，其中該凝固是通過輻射、加熱、冷卻、蒸發(fā)或化學反應的一個而實施。
全文摘要
本發(fā)明呈現(xiàn)了以透明材料填充導通孔的方法與設(shè)備，其中該方法包含以下步驟提供具有導通孔的面板，通過在可加工狀態(tài)的透明材料封閉導通孔，使得一部分的封閉材料是在導通孔內(nèi)部，而一部份的材料是在該導通孔的外部。分離該外部和內(nèi)部的部分，使得當透明填充材料凝固時，透明填充材料形成平滑且無特征的表面。這使得當發(fā)光時，經(jīng)填充的導通孔在大范圍的視角上具有實質(zhì)上均勻且一致的外表。
文檔編號B29D11/00GK102165250SQ200980138265
公開日2011年8月24日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者史帝夫·柯恩, 威廉·安東尼, 杰弗瑞·豪爾頓, 格蘭·F·西門森 申請人:伊雷克托科學工業(yè)股份有限公司