PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60211463T2 01.02.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001329489
Titel Verfahren zur Vorbereitung eines Fügesubstrats
Anmelder Hewlett-Packard Development Company, L.P., Houston, Tex., US
Erfinder Wimmer, Phillip L., Lebanon, OR 97355, US;
Otis, Charles, Corvallis, OR 97330, US;
Smith, Joshua W., Corvallis, OR 97330, US
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Aktenzeichen 60211463
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.12.2002
EP-Aktenzeichen 022590251
EP-Offenlegungsdatum 23.07.2003
EP date of grant 17.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.2007
IPC-Hauptklasse C09J 5/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B41J 2/175(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Vorbereitung einer Oberfläche zur Haftung. Insbesondere stellt die Erfindung ein Verfahren zum Verbessern einer Haftung entlang Grenzflächen zwischen Komponenten in einer chemisch feindlichen Umgebung bereit.

Hintergrund

Haftmittel werden typischerweise zur Verbindung von Komponenten in einem riesigen Bereich von Anwendungen eingesetzt. Bei einigen Anwendungen könnte die Wirksamkeit von Haftmitteln durch das Vorliegen einer chemisch feindlichen Umgebung beeinträchtigt werden. Ein Beispiel einer chemisch feindlichen Umgebung ist ein Drucksystem, in dem aggressive Tinte Haftverbindungen in Tintenbehältern, Tintenzuführsystem und Druckkassetten nachteilig beeinflussen könnte.

Typische Druckkassetten beinhalten eine Druckmaschine und zumindest einen Teil des Tintenvorrats, der die Tintentropfen bereitstellt, die zum Drucken von Tinte in einem Drucker verwendet werden. Die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Druckkassetten könnte die Zufriedenheit eines Benutzers mit dem Drucker beeinflussen. Die effektive Lebensdauer einer Druckkassette könnte jedoch aufgrund von Belastungen, die für ein Bestehen als Tintenbeinhaltungsvorrichtung inhärent sind, verkürzt werden. Die aggressive Wirkung von Tinte, Temperaturveränderungen und physische Belastung z. B. beeinflussen alle die Haltbarkeit der Druckkassette.

Jede Druckkassette ist eine Anordnung von Komponenten, die in vielen Fällen mit einem Haftmittel miteinander verbunden und/oder mit einer Beschichtung beschichtet sind. Die resultierende Anordnung beinhaltet eine große Anzahl von Grenzflächen, an denen eine Komponente der Druckkassette eine weitere Region oder Komponente der Druckkassette berührt, um eine Oberfläche mit einer gemeinsamen Grenze zu bilden. Jede dieser Grenzflächen oder Verbindungen erfordert eine gute Langzeit-Grenzflächenhaftung. Wenn eine schlechte Grenzflächenhaftung vorliegt, könnte Tinte die Verbindung durchdringen und die Abdichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Komponente in der Druckkassette beeinträchtigen. Eine derartige Verschlechterung einer Grenzfläche könnte eine Zuverlässigkeit des Druckers beeinflussen und die Produktivlebenszeit der Druckkassette verkürzen.

Ein Erhöhen der Festigkeit dieser Grenzflächen verbessert wahrscheinlich die Zuverlässigkeit und Nutzlebensdauer der Druckkassetten. Die typische Grenzfläche tritt zwischen zumindest zwei Komponenten einer Druckkassette auf, wobei eine der Komponenten bei einer bestimmten Stufe des Anordnungsverfahrens ausreichend nachgebend ist, um es zu ermöglichen, dass dieselbe sich an die zweite Komponente anpasst und mit derselben verbindet. In diesem Sinn könnte eine Komponente ein Haftmittel oder eine Beschichtung sein und die andere Komponente ein Substrat oder ein Adhärend, mit dem das Haftmittel verbunden werden kann. Durch ein Verstärken der Verbindung zwischen dem Haftmittel und dem Adhärend wird die Grenzfläche weniger wahrscheinlich durch Tinte beeinträchtigt. Ein Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit der Grenzfläche könnte durch ein Verändern der Oberflächentopographie des Adhärenden erzielt werden.

Oberflächenbehandlungen, die eine Haftung durch ein Beeinflussen der Oberflächentopographie des Adhärenden verbessern, sind bekannt. Viele dieser Oberflächenbehandlungen sind Verfahren, die die Oberfläche des Adhärenden aufrauen. Chemisches Ätzen, Plasma- und Reaktivionenätzen, mechanisches Abtragen, Sandstrahlen, usw. z. B. sind alles Behandlungen, die eine bestimmte Wirkung auf die Oberflächentopographie besitzen könnten.

Obwohl derartige Oberflächenbehandlungen die Haftung zwischen dem Adhärenden und dem Haftmittel erhöhen könnten, könnte es Nachteile geben. Die Oberflächenbehandlungen z. B., die die wirksamsten Oberflächen zur Haftung erzeugen, könnten den Herstellungsvorgang negativ beeinflussen, indem der Ertrag gesenkt, die Kosten und Produktionszeit erhöht, und/oder die Geometrie der Teile beeinflusst wird. Einige der Oberflächenbehandlungen, wie z. B. Plasmaoberflächenbehandlung, könnten die Lebensdauer der Druckkassetten verbessern, erfordern jedoch die Verwendung nicht standardmäßiger Umgebungen, wie z. B. eines Vakuums, was sowohl Produktionszeit als auch die Kosten erhöht. Ferner könnte ein Einführen zusätzlicher Rauhigkeit an der Oberfläche der Adhärendenform die Oberflächentopographie des Adhärenden verändern, könnte jedoch auch eine Teilentfernung aus der Form schwierig machen. Andere Oberflächenbehandlungen, wie z. B. mechanisches Abtragen und Sandstrahlen, könnten unerwünschte Verunreinigungen in den Herstellungsvorgang einführen, was den Ertrag und die Qualität der Druckkassette beeinflusst. Während der Vorgang des Aufrauens, wie z. B. Abtragen, die Festigkeit einer Verbindung erhöhen könnte, sind die durch derartige Verfahren erzeugten Strukturen unkontrolliert und nicht zur Haftung optimiert. Zusätzlich sind viele dieser Typen von Oberflächenbehandlungsverfahren nicht umweltfreundlich.

Metal Finishing, Elsevier Science Publishing, New York, Bd. 95, Nr. 10, Seiten 10, 12, 14 offenbart die Verwendung von Lasern zur Modifizierung von Oberflächencharakteristika. Die U.S. 4,745,018 offenbart eine Bestrahlung von FRP-Oberflächen zum Verbinden unter Verwendung gepulster Excimer-Laser. Die EP 0 576 007 A2 offenbart ein Abtragen einer Oberfläche eines Bauteils mit einem Excimer-Laser, um eine Düse für einen Druckkopf zu bilden.

Ferner gibt es während der Anordnung von Druckkassetten Fälle, in denen es wünschenswert ist, eine bestimmte Oberfläche oder einen Abschnitt einer Druckkassettenkomponente einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen, eine Behandlung anderer Oberflächen auf dieser gleichen Komponente jedoch wäre schädlich. Ein Maskieren dieser Regionen vor der Oberflächenbehandlung kann wesentliche Kosten hinzufügen. Oberflächenbehandlungen, die auf einer chemischen Abänderung der Oberfläche für die Haftungsverbesserung beruhen, wie z. B. Plasma, RIE und Corona, sind oft instabil und müssen unmittelbar nach einer Behandlung für optimale Ergebnisse verbunden werden, wodurch ein Element an Komplexität zu dem Herstellungsvorgang hinzugefügt wird. Deshalb besteht ein Bedarf nach Systemen und Verfahren, die verbesserte Oberflächenbehandlungen in einer kostenwirksamen Weise für Komponenten vor einer Haftverbindung bereitstellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Vorbereiten einer Oberfläche zur Haftung, wie in den Ansprüchen 1 bis 6 definiert ist, auf eine Grenzfläche, wie im Anspruch 7 definiert ist, und einen Drucker, wie im Anspruch 8 definiert ist. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Initiators, der konfiguriert ist, um einen Abschnitt einer Oberfläche eines Substrats abzuschatten, ein Richten eines Lasers in Richtung der Oberfläche des Substrats, um das Abtragen eines nichtabschatteten Abschnitts des Substrats zu bewirken, und ein Bilden von Strukturen auf der Oberfläche des Substrats. Ein Haftmittel wird dann auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht.

Beschreibung der Figuren

1 ist eine auseinandergezogene isometrische Ansicht einer exemplarischen Druckkassette, die Grenzflächen zwischen Komponenten einer Druckkassette zeigt, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung behandelt werden könnten.

2 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Grenzfläche zwischen zwei Komponenten, wie im Stand der Technik bekannt ist. 2 zeigt ferner eine typische Bruchlinie, die auftreten könnte, wenn die Grenzfläche unter Belastung steht.

3 ist ein schematisches Diagramm eines Lasersystems, durch das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung implementiert sein könnte.

4 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Vorbereiten einer Oberfläche zur Haftung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

5A ist eine etwas vereinfachte Ansicht konischer Strukturen auf der Oberfläche eines Substrats, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

5B ist eine etwas vereinfachte Ansicht konischer Strukturen auf der Oberfläche eines Substrats, das gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

6 ist eine graphische Darstellung der Fluenz des Lasers als eine Funktion der Ätztiefe des Lasers und zeigt Abtrageschwellen eines Substrats und Abtragepartikel.

7 ist eine vereinfachte Darstellung eines Verfahrens zum Vorbereiten einer Oberfläche eines Substrats zur Haftung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Verändern der Oberflächentopographie einer Oberfläche zur Verbesserung einer Haftung. Das Verfahren umfasst ein Behandeln einer Oberfläche mit einem Laser, um eine Mehrzahl konischer Strukturen auf der Oberfläche des Substrats zu bilden. Ein Haftmittel wird dann auf die behandelte Oberfläche aufgebracht. Die zuvor genannte Behandlung des Substrats erhöht wirksam das Haften des Haftmittels an dem Substrat.

1 stellt eine Umgebung dar, in der die vorliegende Erfindung implementiert sein könnte, nämlich eine Druckkassettenanordnung für einen Drucker. Qualitativ hochwertige Haftverbindungen sind in vielen hergestellten Komponenten, einschließlich denjenigen der Druckkassetten, wichtig. Insbesondere könnten die Festigkeit und Langzeithaltbarkeit von Verbindungen zwischen Komponenten die effektive Lebensdauer der Anordnung beeinflussen. Eine Verschlechterung von Verbindungsgrenzflächen in Druckkassetten für Drucker z. B. könnte die Nutzlebensdauer der Druckkassette senken. Durch ein Verbessern einer Verbindungshaltbarkeit und Verbindungsfestigkeit könnte die Lebensdauer der Druckkassette erweitert werden. Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Vorbehandeln von Oberflächen, um eine Haftung zwischen einem Substrat und einem Haftmittel zu verbessern. Obwohl sich die Beschreibung auf Druckkassettengrenzflächen richtet, wird zu erkennen sein, dass das Verfahren auf eine beliebige Oberfläche anwendbar sein könnte, bei der eine Kurzzeitfestigkeit oder Langzeitgrenzflächenhaltbarkeit erforderlich ist. So könnte das Verfahren, obwohl die vorliegende Erfindung in einer Druckkassettenumgebung dargestellt und beschrieben ist, auch bei anderen Komponenten verwendet werden, die während oder nach der Herstellung haftmäßig gekoppelt sind.

Haftung, wie sie hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Verbesserung der Beständigkeit der Verbindung gegenüber kurzzeitiger und langzeitiger mechanischer, thermischer und chemischer Belastungen und Kombinationen derselben, sowohl statisch als auch zyklisch. Eine verbesserte Haftung bedeutet, dass die Verbindung für eine bestimmte Belastung länger hält oder einen höheren Pegel an Belastung oder Kombination von Belastungen aushält.

Eine exemplarische Druckkassettenanordnung ist in 1 allgemein bei 10 angezeigt. Eine derartige Druckkassette ist darstellend für eine typische Druckkassette zur Verwendung in einem Drucker. Die Druckkassette 10 umfasst einen Körper 12, der als eine Tintenbeinhaltungsvorrichtung dienen könnte, und ist typischerweise aus einem starren Material hergestellt, wie z. B. einem Kunststoffwerkstoff. Spezifische Beispiele von Materialien, die bei der Herstellung des Stiftkörpers verwendet werden könnten, umfassten: Kunststoffwerkstoffe, wie z. B. Flüssigkristallpolymer-(LCP-)Kunststoff, Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PS) und Mischungen, sowie Nichtpolymermaterialien, wie z. B. Keramiken, Glase, Silizium, Metalle und andere geeignete Materialien. Es wird zu erkennen sein, dass einige dieser Materialien, insbesondere LCP, schwierig anzuheften sein könnten, insbesondere bei Vorliegen einer aggressiven chemischen Substanz, wie z. B. von Tinte.

Mehrere Komponenten könnten an dem Körper 12 der Druckkassette 10 unter Verwendung eines Haftmittels angebracht sein. Es könnte z. B. wünschenswert sein, eine flexible Schaltung 14 an dem Körper 12 anzubringen. Flexible Schaltungen könnten aus Materialien hergestellt sein, die schwierig anzuheften sind, einschließlich eines Polyimid-Films (z. B. KAPTON®, UPILEX®) und Polyethylen-Terephthalat. Ähnlich könnte eine thermische Tintenstrahldruckmaschine 16 an dem Druckkassettenkörper 12 angebracht sein. Es könnte wünschenswert sein, bestimmte Abschnitte einer Flex-Schaltung 14 vor einem Kontakt mit Tinte zu schützen, indem eine Beschichtung oder ein laminierter Film bereitgestellt wird, die/der den elektrischen Schaltungsaufbau vor einem Kontakt mit Tinte schützt. Eine Oberflächenbehandlung der Flex-Schaltung zur Verbesserung einer Haftung der Beschichtung oder des Films könnte wünschenswert sein. Die Grenzflächen zwischen entweder der Schaltung 14 oder der Druckmaschine 16 und dem Körper 12 sind darstellend für die Typen von Grenzflächen, die durch ein Vorbehandeln der Oberfläche zumindest einer der Komponenten gemäß dem unten beschriebenen Verfahren verbessert werden könnten. Insbesondere sind Oberflächen 18 auf der Druckkassette 10 Flächen, an denen eine Schutzbeschichtung verwendet werden könnte, um die elektrischen Verbindungen zwischen der Flex-Schaltung und der Druckmaschine einzukapseln, und stellen Flächen für die Laseroberflächenbehandlung, die hierin beschrieben ist, dar.

2 zeigt ein Grenzflächenversagen, das typisch bei den vorherigen Druckkassettengrenzflächen ist. Eine Grenzfläche oder Verbindung zwischen zwei Komponenten, die aus einem Haftmittel und einem Substrat bestehen, ist allgemein bei 20 gezeigt. Die Grenzfläche 20 umfasst eine erste Komponente oder ein Substrat 26 (wie z. B. den Druckkassettenkörper und/oder eine Flex-Schaltung) und eine zweite Komponente, die üblicherweise aus einem Haftmittel (oder einer Beschichtung) 22, das auf das Substrat aufgebracht ist, besteht. Insbesondere wurde ein Haftmittel oder eine Beschichtung 22 auf die Oberfläche 24 des Substrats 26 aufgebracht. Auf eine Belastung 28 hin oder über einen Zeitraum hinweg könnte die Haftmittelverbindung zwischen dem Haftmittel 22 und dem Substrat 26 „versagen". Üblicherweise tritt ein derartiges Versagen entlang der Grenzfläche zwischen dem Haftmittel 22 und dem Substrat 26 auf, derart, dass das Haftmittel 22 sich von der Oberfläche 24 des Substrats 26 trennt oder abschält (allgemein durch eine Bruchlinie 25 angezeigt), was wenig oder kein Haftmittel, das an der Oberfläche 24 angebracht ist, hinterlässt. Das oben beschriebene Grenzflächenversagen könnte die Nutzlebensdauer einer Druckkassette in einem Drucker verkürzen.

Haftmittel, wie es hierin verwendet wird, ist allgemein als eine beliebige Substanz definiert, die mit der behandelten Oberfläche des Substrats gekoppelt sein könnte. Haftmittel umfasst ein beliebiges Material, das eine Haftung zwischen dem Substrat und dem Material selbst schafft oder fördert. Ein beliebiges Material, das zu der Oberfläche des Substrats fließen oder sich an dasselbe anpassen und an demselben haften kann, könnte ein Haftmittel sein. Herkömmliche Polymerhaftmittel z. B. könnten verwendet werden, flüssige Haftmittel, Heißschmelzhaftmittel, Flüssigbeschichtungen, einschließlich thermoplastischer Filmhaftmittel, wärmehärtbarer Filmhaftmittel, Epoxydfilmen. Zusätzlich bezieht sich der Ausdruck Haftmittel auf ein elektroaufgebrachtes Metall, ein Gussmetall, aufgedampfte Materialien (organisch, anorganisch oder metallisch), organische und anorganische Beschichtungen. Das Haftmittel könnte selbst auch eine zweite Komponente sein, die an der Oberfläche angebracht werden soll, z. B. könnte ein Teil behandelt sein und ein zweiter nachgebenderer Teil könnte in den behandelten Teil gepresst werden, was eine Verbindung erzeugt.

Ein Lasersystem, in dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung implementiert sein könnte, ist allgemein in 3 bei 30 gezeigt. Das Lasersystem 30 umfasst einen Laser 32, der konfiguriert ist, um Photonen 38 auf eine Oberfläche 34 eines Substrats 36 zu richten. Bei dem vorliegend beschriebenen System könnte der Laser 32 ein Krypton-Fluorid-Excimer-Laser sein, der Photonen mit 248 nm bereitstellt. Es wird jedoch darauf verwiesen, dass ein beliebiger Laser, der in der Lage ist, ein Abtragen der Oberfläche des Substrats zu bewirken, verwendet werden könnte, einschließlich Gas-, Flüssig- und Festkörperlaser, sowie eine beliebige andere Lichtquelle, die eine ausreichende Fluenz zur Entfernung von Material schafft. Üblicherweise werden chemische Gaslaser, wie z. B. Excimerlaser, verwendet, da Polymere, wie z. B. die LCP-Kunststoffe, und Polyimide, die in Druckkassetten verwendet werden, Strahlung in dem UV-Wellenlängenbereich absorbieren. Durch ein Auswählen einer Quelle, die die erwünschte Wellenlänge bereitstellt, kann man auch andere Materialen behandeln, die mit längeren oder kürzeren Wellenlängen abgetragen werden könnten. Typischerweise arbeiten Excimerlaser in dem UV-Bereich. Die optimalen Laserparameter für das Verfahren, einschließlich Intensität, Wiederholungsrate und Anzahl von Pulsen, hängen typischerweise von dem Substratmaterial, wie z. B. LCP-Kunststoff oder dergleichen, und der spezifischen Anordnung des Lasersystems, wie bei dem vorliegenden Beispiel beschrieben ist, ab.

Wie dargestellt ist, könnte der Laser 32 in Richtung einer Oberfläche 34 eines Substrats 36 gerichtet werden, an der Photonen 38 auf die Oberfläche des Substrats auftreffen. Das Laserlicht oder die Photonen 38, die aus dem Laser 32 emittiert werden, könnten durch einen Strahlstop 40 gerichtet werden, der arbeitet, um einen Teil des Laserlichts, das aus dem Laser 32 emittiert wird, in Richtung des Substrats 36 zur richten. Licht 38 könnte auch durch eine Linse 42 (oder eine Mehrzahl von Linsen), die arbeiten könnte, um Laserlicht 38 auf die Oberfläche 34 des Substrats 36 zu fokussieren, gerichtet werden. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass es eine Anzahl von Weisen gibt, um das Licht zu konditionieren und dasselbe in Richtung des Substrats zu richten, wobei das obige System nur ein einfaches Verfahren ist. Zum Beispiel sind Linsen, Masken, Homogenisatoren, Spiegel, Strahlstopps, Dämpfer und Polarisatoren typische Elemente, die zum Konditionieren von Licht verwendet werden. Es ist außerdem nützlich, für die Befestigung und Positionierung des Teils vor dem Strahl zu sorgen. Teile könnten flut-behandelt werden oder sie könnten unter Verwendung eines X-Y-Tischs über den Strahl bewegt werden oder eine Drehspiegelvorrichtung könnte verwendet werden, um den Strahl über das Teil zu bewegen.

Die Fluenz des Lasers könnte eingestellt werden, um ein Abtragen der Oberfläche des Substrats zu bewirken. Fluenz, wie sie hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Anzahl von Photonen pro Flächeneinheit pro Zeiteinheit. Abtragen, wie es hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Entfernung von Material durch die Wechselwirkung des Lasers mit der Oberfläche des Substrats. Durch diese Wechselwirkung wird die Oberfläche des Substrats derart aktiviert, dass die Oberflächenverbindungen der Oberfläche gebrochen werden und Oberflächenmaterial von der Oberfläche des Substrats weg verschoben wird. Das Substrat könnte ein beliebiges geeignetes Material sein, einschließlich derjenigen, die in einer Druckkassettenanordnung verwendet werden. Zusätzlich könnte das Substrat Materialien mit schlechten Benetzungscharakteristika, wie z. B. TEFLON®, umfassen.

Wie oben angedeutet wurde, wird die Fluenz des Lasers üblicherweise basierend auf den Charakteristika des Substratmaterials, das abgetragen werden soll, eingestellt. Die Fluenz wird außerdem typischerweise derart eingestellt, dass die Laserstrahlung das Substrat abträgt, jedoch nicht Initiatoren abträgt, die die Vorläufer von Strukturen sind, die durch den Abtragungsvorgang gebildet werden, wie unten beschrieben wird. Die Laserbehandlung führt so zu Veränderungen an der Oberflächentopographie des Substrats. Die Wirkung dieser Veränderung an der Topographie besteht darin, eine rauere Oberfläche mit einer entsprechend größeren Oberflächenfläche zu erzeugen, um eine Haftung zu verbessern.

Insbesondere und wie unten in Verbindung mit den 46 detaillierter beschrieben ist, könnte die geeignet eingestellte Fluenz eine Bildung von Strukturen (auch als Kegel bezeichnet) auf der Oberfläche des Substrats bewirken. Es wird darauf verwiesen, dass, obwohl die Kegel, wie gezeigt, allgemein eine einheitliche Größe und Form aufweisen, derartige Darstellungen lediglich Erläuterungszwecken dienen, und derartige Kegel in sowohl Größe, Form, Wandneigung, Raumeinheitlichkeit, Dichte, usw. abhängig von dem Substratmaterial, dem Laser und der Strahlkonditionierung, die verwendet werden, stark variieren könnten.

Jedes Material, das durch das Anwenden von Photonen chemisch und/oder physisch abgeändert werden kann, ist ein potentieller Kandidat für die Laseroberflächenbehandlung, die hierin beschrieben ist. Allgemein wird für ein bestimmtes Material eine Lichtquelle, die eine Wellenlänge aufweist, die eine bestimmte Verbindung oder Verbindungen innerhalb des Materials abbauen kann, ausgewählt. Anders ausgedrückt, könnte ein Material, das Energie einer bestimmten Wellenlänge absorbiert, die ausreichend ist, um eine Abtragung von Material von der Oberfläche zu bewirken, geeignet für die Laseroberflächenbehandlung sein. Insbesondere Materialien, die chemische Verbindungen beinhalten, die durch das Anwenden von Licht gestört oder gebrochen werden können. Insbesondere sind Materialien, die Paare aromatischer Ringe beinhalten, wahrscheinliche Kandidaten, da auf ein freies Elektron durch Photonen in dem UV-Bereich zugegriffen werden kann, was zu einem photochemischen Abtragen führt. So sind Materialien, die aktive Chromophoren aufweisen (z. B. Polyimide, Polysulfone, Epoxide, Kunststoffwerkstoffe) oder Polymere, die dotiert werden könnten, um das Polymer aktiv zu machen, geeignet für die Laseroberflächenbehandlung. Ähnlich könnte auch die Laseroberflächenbehandlung auf Metalle, Silika, Silikate, Glase und Keramiken angewendet werden.

Vorzugsweise erlaubt es das vorliegende Verfahren, dass Laserlicht gerichtet werden kann, um spezifische Flächen des Substrats freizulegen, die die Laseroberflächenbehandlung empfangen sollen. Flächen, die keine Laseroberflächenbehandlung erfordern, könnten maskiert werden oder anderweitig nicht dem Laser ausgesetzt werden, derart, dass dieselben unverändert bleiben. Dies ist außerdem ein Vorteil, da die Behandlung unter Umgebungsbedingungen durchgeführt werden kann, ein Vakuum ist nicht erforderlich, und da die Behandlung hauptsächlich von einer Rauhigkeit abhängt, verschlechtert sich die Behandlung nicht über die Zeit. Ferner beeinflusst die Behandlung nur die Oberfläche und Bereiche nahe der Oberfläche des Materials, was den Großteil des Substrats unbeeinflusst lässt. Ferner könnte die Behandlung lösungsmittelfrei sein und erfordert nicht die Entsorgung gefährlicher Flüssigkeiten und ist auf einen breiten Bereich von Haftmittel-Substrat-Materialien anwendbar. Ein inhärenter Vorteil besteht darin, dass die Natur der Behandlung eine Entfernung der Oberfläche des Substrats beinhaltet, derart, dass Oberflächendefekte, schwache Oberflächenschichten und Oberflächenverunreinigung während der Behandlung entfernt werden.

Das vorliegende Verfahren zum Vorbereiten der Oberfläche eines Substrats, um ein Grenzflächenversagen zu beseitigen, ist allgemein in 4 dargestellt. Wie oben beschrieben wurde, wird Laserlicht 38 in Richtung einer Oberfläche 34 eines Substrats 36 gerichtet. Die Laserbehandlung der Oberfläche führt zu einer Veränderung an der Oberflächentopographie. So wird bei dem ersten dargestellten Schritt bei 52, die Oberfläche 34 des Substrats 36 gegenüber Photonen 38, die aus einem Laser (üblicherweise einem Excimer-Laser, wie oben angezeigt) emittiert werden, ausgesetzt. Diese Photonen werden durch die Oberfläche des Substrats absorbiert. Die Fluenz (Anzahl von Protonen pro Fläche pro Laserpuls) kann derart eingestellt werden, dass die Oberfläche des Substrats abgetragen wird.

Wie in dem zweiten Schritt bei 54 gezeigt ist, schirmen oder schatten Kegelinitiatoren 56 diskrete Abschnitte 58 der Oberfläche des Substrats 36 ab. Diese abgeschatteten Abschnitte werden nicht mit der gleichen Rate abgetragen, wie das Substrat abgetragen wird, wodurch die lokale Abtragerate in der abgeschatteten Region der Oberfläche unter dem Initiator reduziert wird, und „initiieren" so die Bildung von Strukturen auf der Oberfläche des Substrats. Typischerweise bilden diese Strukturen sich als Kegel, die von der Oberfläche des Substrats in der Richtung des einfallenden Lichts vorstehen. Kegelinitiatoren 56 werden überhaupt nicht abgetragen oder haben eine höhere Abtrageschwelle als das darunter liegende Substrat. Deshalb könnte die Laserfluenz derart eingestellt werden, dass das Substrat 36 abgetragen wird, das abgeschattete Material 58 jedoch, das unter den Kegelinitiatoren 56 liegt, nicht. Wie unten detaillierter beschrieben ist, könnten die Kegelinitiatoren ein Nebenprodukt oder künstliche Kohle 60 sein, das/die aus einem Abtragen der Oberfläche des Substrats resultiert, das wieder auf der Oberfläche abgelagert wird. Diese künstliche Kohle könnte mit einer höheren Fluenz als die Oberfläche des Substrats abtragen werden und so darunter liegende Abschnitte der Oberfläche schützen. Entsprechend tritt ein Abtragen der freiliegenden Oberfläche (der nichtschattierten Regionen) des Substrats üblicherweise mit einer schnelleren Rate auf als Abschnitte, die durch die Kegelinitiatoren abgeschattet sind. Initiatoren sind Vorläufer für die Strukturen, was deren Initiation und Wachstum bewirkt. Sobald die Strukturen erzeugt sind, könnten die Initiatoren in die Haftverbindung mit den Strukturen beinhaltet oder vor einer Grenzflächenbildung entfernt werden.

Während eines Abtragens werden Kegel weiterentwickelt, wie bei 62 gezeigt ist. Kegelinitiatoren 56 schatten weiterhin Abschnitte der Oberfläche ab und so werden die freiliegenden Oberflächen mit einer schnelleren Rate abgetragen als die abgeschatteten Abschnitte. Ein Abtragen frisst weiterhin an der Oberfläche und bildet dabei Täler 64, die Kegel 66 definieren. Üblicherweise endet eine Kegelentwicklung im Wesentlichen, wenn die Seitenwandoberflächen der Kegel ausreichend steil werden und die Beabstandung zwischen benachbarten Kegeln sich zu dem Punkt zusammenzieht, dass Kegelbasen zusammenstoßen. Insbesondere reduziert der Einfallswinkel des Laserstrahls die Fluenzwirksamkeit ausreichend entlang der Seitenwände, dass dies unter die Abtrageschwelle fällt. In Abwesenheit einer senkrechten Oberfläche zwischen Kegeln endet ein Abtragen. Eine erneute Ablagerung von Partikeln an den Seiten der Kegel und in den Räumen zwischen den Kegeln könnte außerdem die Beendigung unterstützen. Natürlich könnte die Beendigung jederzeit durch ein Entfernen des Laserlichts bewirkt werden.

Wie bei 68 gezeigt ist, könnte ein Haftmittel 70 mit der behandelten Oberfläche der ersten Komponente oder dem Substrat 36 verbunden werden, wie bei 68 dargestellt ist. Die Strukturen auf der Oberfläche des Substrats verbessern eine Haftung. Ein Ausüben der gleichen Kraft, die einen Bruch entlang der Grenzfläche des Stands der Technik in 2 bewirkt hat (in 4 durch Pfeile 74 gezeigt), führt üblicherweise zu keinem Grenzflächenversagen an der gerade beschriebenen Grenzfläche. Die Verbindung zwischen den beiden Komponenten bleibt stark und elastisch gegenüber einem Abschälen, was typisch für die früheren Grenzflächen war. Diese starke Verbindung ist aufgrund der Veränderung einer Topographie der Oberfläche des Substrats so. Kegel 66 erhöhen wirksam die Rauhigkeit der Substratoberfläche, was zusätzliche Oberflächenfläche bereitstellt und ineinandergreifende Orte, an denen sich das Haftmittel anbringen kann. Der unterschiedliche chemische Aufbau der Kegel 66 (die, wenn sie über wieder abgelagerte Kegelinitiatoren gebildet werden, größtenteils durch Abtragepartikel definiert sind) könnte auch die chemische Wechselwirkung zwischen dem Haftmittel und dem Substrat beeinflussen, wodurch der Grenzfläche zusätzliche Festigkeit verliehen wird. Ferner hat ein Beschichten der Oberfläche des Substrats mit einem schlechten Benetzungsmaterial vor einem Aufbringen des Haftmittels üblicherweise wenig oder keine Wirkung auf die verbesserten Haftungscharakteristika des laserbehandelten Substrats.

Zahlreiche Typen von Kegelinitiatoren könnten bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden und sind innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung. Zum Beispiel und wie unten detaillierter beschrieben ist, könnten Kegelinitiatoren 56 intrinsische Teilchen sein, die in das Substrat gemischt sind, oder Inhomogenitäten innerhalb des Materials, Teilchen, die auf der Oberfläche des Substrats abgelagert sind, oder Teilchen, die als ein Ergebnis des Abtragungsvorgangs wieder auf dem Substrat abgelagert werden. Alle oben beschriebenen Teilchen weisen üblicherweise eine höhere Abtrageschwelle (die Fluenz, bei der das Material sich abträgt) auf als die Abtrageschwelle des darunter liegenden Substrats. Teilchen, wie sie hierin verwendet werden, sind eine beliebige Struktur einer beliebigen Form, die verwendet werden könnte, um einen Abschnitt des Substrats abzuschatten, wenn diese zwischen dem eingehenden Lichtstrahl und dem Substrat platziert ist.

Wie oben kurz erläutert wurde, könnten Kegelinitiatoren 56 Nebenprodukte des Abtragevorgangs sein. Ein Abtragen von Substratmaterial 36 könnte z. B eine Bildung von künstlicher Kohle oder Asche 60 (auch als Abtragepartikel bezeichnet) bewirken. Diese Abtragepartikel 60 könnten zufällig wieder auf der Oberfläche des Substrats 36 abgelagert werden. Abtragepartikel 60 könnten eine höhere Abtrageschwelle (siehe 6) aufweisen als das Substrat 36, derart, dass die Abtragepartikel nicht mit der gleichen Fluenz abgetragen werden wie die Oberfläche des Substrats abgetragen wird. Durch ein Einstellen des Lasers auf eine Fluenz unterhalb der Abtrageschwelle der Partikel 88, jedoch oberhalb der Abtrageschwelle des Substrats 87 könnte die Oberfläche des Substrats, die nicht durch die Partikel abgeschirmt ist, abgetragen werden, während das durch die Partikel abgeschirmte Substratmaterial nicht abgetragen wird. Wenn die freiliegende Oberfläche des Substrats über Abtragen entfernt wird, werden Täler in der Oberfläche des Substrats gebildet. Kegel resultieren aus der Bildung von Tälern und der Ablagerung von Abtragepartikeln auf der Oberfläche des Substrats.

Es ist zu erkennen, dass die Anzahl von Kegeln, die über wieder abgelagerte Abtragepartikel gebildet werden, sich selbst einschränkend ist. Zu Beginn wird die Kegeldichte durch die zufällige Ablagerung von Abtragepartikeln auf der Oberfläche des Substrats beeinflusst. Mit fortschreitendem Abtragen werden die Seitenwandoberflächen der Kegel ausreichend steil, dass der Einfallswinkel des Laserstrahls die Fluenzwirksamkeit ausreichend reduziert, dass diese unterhalb die Abtrageschwelle fällt. Zusätzlich könnte es eine zusätzliche erneute Ablagerung von Partikeln entlang der Seitenwände der Kegel geben, was ein Abtragen einschränkt. Schließlich verlangsamt sich der Vorgang auf eine Rate, bei der eine weitere Verarbeitung einen nicht ausreichenden Rücklauf bereitstellt. Danach wird ein Abtragen des Substrats wirksam abgeschlossen. Die Dichte und Größe der Kegel hängt so von der Anzahl von Pulsen (Tiefe der Täler), der Rate eines Pulsens (Frequenz, die eine Partikelablagerung beeinflusst) und der Fluenz ab.

Es wird darauf verwiesen, dass wieder abgelagerte Abtragepartikel eine ungeregelte Anordnung von Kegeln erzeugen. Insbesondere könnte die Anordnung von Kegeln auf der Oberfläche des Substrats aufgrund der zufälligen Ablagerung von Abtragepartikeln von dem Abtragen des Substrats uneinheitlich sein. Ähnlich könnten, wo die Kegelinitiatoren einfach innerhalb des Substrats vorgemischt sind, die Kegelpositionen auf dem Substrat ebenso zufällig sein.

Die Position der Teilchen innerhalb des Substrats könnte zufällig sein und so könnte ein Abtragen des Substrats zu einer zufälligen Anordnung von Kegeln führen. Obwohl die Verteilung zufällig sein könnte, könnten die Dichte und Größe der Kegel durch ein Steuern der Dichte und Größe der vorgemischten Kegelinitiatoren geregelt werden.

Ferner könnten die Anordnung und Position von Kegeln geregelt werden. Wie unten beschrieben ist, erlauben einige Typen von Kegelinitiatoren eine Steuerung der Anordnung von Kegeln. Das Substrat könnte z. B. resistentere Teilchen (höhere Abtrageschwelle) aufweisen, die in einem Muster auf der Oberfläche des Substrats verteilt sind. Ein Versprühspray oder Zerstäubungssystem könnte verwendet werden, um eine derartige Verteilung von Teilchen auf die Oberfläche des Substrats anzuwenden. Alternativ könnte, wie unten in 7 beschrieben und dargestellt ist, eine Maske verwendet werden, um abgeschattete Bereiche auf die Oberfläche des Substrats zu projizieren. Unabhängig von dem Typ von Kegelinitiator jedoch funktioniert der Kegelinitiator durch ein Abschirmen einer Region der Oberfläche des Substrats, was verhindert, dass der Laser die gesamte Oberfläche abträgt.

5A zeigt eine vereinfachte Darstellung von Kegeln 66, die über wieder abgelagerte Kegelinitiatoren gebildet werden. Die Spitze jedes Kegels zeigt Klumpen von Abtragepartikeln 60, die sich während eines anfänglichen Abtragens der Substratoberfläche wieder auf der ursprünglichen Oberfläche 76 des Substrats 36 abgesetzt haben. Diese Klumpen haben als Kegelinitiatoren 56 gedient, die Abschnitte der ursprünglichen Oberfläche 76 des Substrats 36 abgeschirmt haben, was ein Abtragen dieser Abschnitte verhinderte. Ein Abtragen der nicht abgeschirmten Abschnitte setzt sich fort, und schneidet in das Substrat und bildet Täler 64 und definiert Kegel 66. Der Abtragevorgang könnte eine definierte durchschnittliche Entfernung in die ursprüngliche Substratoberfläche 76 schneiden, deren Betrag durch die Anzahl von Pulsen, die Initiatordichte und die Menge entfernten Materials pro Puls bestimmt wird. Es wird angemerkt, dass der Wiederablagerungsvorgang fortwährend während des Abtragevorgangs auftritt, was zu einer Initiation von Kegeln zu verschiedenen Zeiten während eines Abtragens führt. Kegel, die später in dem Vorgang initiiert werden, weisen eine Höhe auf, die kleiner ist als diejenige von Kegeln, die früher in dem Vorgang gebildet werden. Eine einheitliche Kegelhöhe ist für eine verbesserte Haftung nicht erforderlich, könnte jedoch unter Verwendung bestimmter alternativer Kegelbildungsmechanismen, wie z. B. Maskieren und abgelagerte Initiatoren, erhalten werden.

In dem Fall, in dem Initiatoren in das Substrat gemischt sind, legt der Abtragevorgang diese Initiatoren frei, wie in 5B gezeigt ist. So werden, wie dargestellt ist, Kegel 66 über Kegelinitiatoren 56 gebildet, die einen Abschnitt der ursprünglichen Oberfläche des Substrats abschatten. Die Kegelinitiatoren könnten intrinsische Teilchen 67 sein, die in dem Substrat beinhaltet oder auf dem Substrat verteilt sind. Abtragepartikel 60 könnten sich wieder auf der Oberfläche absetzen, in diesem Fall jedoch ist dies unter Umständen zur Kegelentwicklung oder Haftung nicht nötig. In dem Fall, in dem die Initiatoren in das Substrat gemischt sind, könnten die Initiatoren einen wesentlichen Abschnitt der Kegel bilden und könnten ein Element in dem Haftmittelineinandergreifvorgang sein.

Kegel 66 sind allgemein Damm-Typ-Strukturen, könnten jedoch verschiedene Konfigurationen besitzen. Die Strukturen könnten in der Größenordnung von 0,1–1.000 &mgr;m sein. Für mikroelektronische Anwendungen, wie z. B. Tintenstrahlkassetten, könnten kleinere Strukturen (z. B. 0,1–100 &mgr;m) wünschenswerter sein. Allgemein könnten die Kegel, die durch den Wiederablagerungsmechanismus in LCP-Kunststoff und KAPTON® gebildet sind, in der Größenordnung von etwa 2–5 &mgr;m (Mikrometern) von Spitze zu Tal und einer ähnlichen Abmessung von Spitze zu Spitze sein. Alternativ wurde eine wesentliche Haftungsverbesserung für Strukturen beobachtet, die unter Verwendung eines Metallsiebs als einem abgebildeten Initiator in KAPTON®, Silizium und Aluminiumoxid-Keramik erzeugt wurden, die eine Größenskala in der Ordnung von 50–100 &mgr;m hatten. Die Höhe und Dichte der Strukturen jedoch könnte von der Anzahl von Pulsen, der Fluenz, Frequenz, Dichte von Initiatoren, dem Typ von Substratmaterial und/oder dem Typ von Initiator, der verwendet wird, abhängen.

Der Wandwinkel dieser Merkmale ist in der Größenordnung von 45 Grad. Wandwinkel, die etwas kleiner sind als 45 Grad, könnten ebenso wirksam sein. Wandwinkel bis zu 90 Grad und selbst überhängend, pilzartig, sind wirksam, unter der Voraussetzung, dass das Haftmittel ausreichend nachgiebig ist, um die Form der Struktur vollständig einzukapseln.

Die Form der Strukturen, in der Ebene des Substrats betrachtet, ist in dem Fall von Kegeln, die durch Wiederablagerung gebildet werden, nominell abgerundet, Kegel jedoch, die eng beabstandet sind, stoßen aneinander, was zu einer Verzerrung der gerundeten Form führen könnte. Kegel, die durch Projektion, Ablagerung oder intrinsische Verfahren gebildet werden, könnten abgerundet sein oder die Form des Initiators annehmen. Abgebildete Strukturen könnten in einer beliebigen erwünschten Form gemacht sein, von Kegeln zu Stegen zu kunstvollen Formen oder Löchern, unter der Voraussetzung, dass sie eine Größenskala besitzen, die ausreichend ist, um ein Ineinandergreifen des Haftmittels zu fördern.

6 ist eine graphische Darstellung, die die Parameter darstellt, die zur Bildung eines wieder abgelagerten Kegels unter Verwendung von Abtragepartikeln nötig sind. Wie oben angezeigt ist, muss die Fluenz für das vorliegende Verfahren üblicherweise eine vorbestimmte Schwelle überschreiten, bevor ein Abtragen des Substrats auftritt. Wenn die Fluenz unterhalb dieser Schwelle ist (wie bei 87 angezeigt ist), gibt es nur wenig oder kein Abtragen und keine Entfernung der Substratoberfläche. Die Abtrageschwelle hängt von den Charakteristika des Materials, das gerade abgetragen wird, und der Lichtquelle ab.

Die Abtrageschwellen von sowohl dem Substrat als auch den Abtragepartikeln könnten ohne Weiteres unter Verwendung in der Technik bekannter Verfahren bestimmt werden. Typische Ergebnisse sind schematisch in einer Darstellung in 6 gezeigt, wo Ätztiefe/Puls gegenüber der Fluenz dargestellt ist. Ein Abtragen eines typischen Substrats z. B. ist bei 80 dargestellt. Die Substratabtrageschwelle identifiziert, wo das Substratmaterial beginnt, mit einer messbaren Rate abgetragen zu werden. Ähnlich ist ein Abtragen der Abtragepartikel, die durch das Substrat ausgestoßen werden, bei 84 dargestellt, mit einer entsprechenden Abtragepartikelabtrageschwelle, wie gezeigt ist. Oberhalb oder bei der Abtragepartikelabtrageschwelle, wie durch 88 angezeigt ist, wird die inhärente Bildung von Kegeln verzögert, da die Kegelinitiatoren selbst gleichzeitig mit dem Substratmaterial abgetragen werden. Ein Bereich von Fluenzen, bei 86 angezeigt, stellt einen Bereich von Fluenzen dar, bei denen eine Bildung eines wieder abgelagerten Kegels praktisch möglich ist. Wenn die Initiatoren abgelagert werden oder intrinsisch, ist es wünschenswert, ein Initiatormaterial mit einer Abtragekurve 84 zu wählen, die einen großen Bereich, 86, erlaubt, um eine Herstellungssteuerung zu erleichtern. Das Verfahrensfenster könnte auch durch eine Auswahl des geeigneten Typs von Laser optimiert werden.

Ein spezifisches Beispiel eines Materials, das wieder abgelagerte Kegel bildet, ist eines der Materialien, KAPTON® E, die verwendet werden, um die flexiblen Schaltungen herzustellen, die in Druckkassettenanordnungen verwendet werden, 10 in 1. Dieses Polyimidmaterial bildet wieder abgelagerte Kegel mit Fluenzen von 55–75 mJ/cm2/Puls unter Verwendung eines 248-nm-Excimers mit wenigen bis zu 500 Schüssen und Frequenzen von 1 bis zumindest 200 Hertz. 60 mJ/cm2/Puls, 70 Schüsse bei 200 Hertz sind optimal. Wie in der Technik bekannt ist, variiert die Messung der Fluenz mit den Messtechniken und dem Strahlzuführsystem. Deshalb müssen die genauen Verarbeitungsbedingungen für ein bestimmtes Material experimentell an dem gerade für den Vorgang verwendeten System bestimmt werden.

Ein zweites Beispiel ist das LCP-Material, das für den Tintenbeinhaltungsbehälter in der Druckkassettenanordnung verwendet wird. Das Material Vectra B 130 von Ticona Co. beinhaltet ein LCP-Polymer, Kohleschwarz-Füllstoff und Glasfaserverstärkung. Kegel können unter Verwendung von Fluenzen von 80–200 mJ/cm2/Puls unter Verwendung eines 248-nm-Excimer-Lasers, der mit Frequenzen von 1–200 Hertz arbeitet, gebildet werden. Kegel zeigen sich nach einigen Schüssen und sind nach 500 Schüssen noch immer wirksam. Vom Herstellungsstandpunkt aus sind eine hohe Frequenz und ein geringer Schusszählwert wünschenswert und von einem Haftungsstandpunkt aus sind ausreichend viele Kegel zur Sättigung der Oberfläche wünschenswert, entsprechend 50–100 Schüssen und 120–180 mJ/cm2/Puls. Üblicherweise sind 120 mJ/cm2/Puls und 70 Schüsse bei 200 Hertz angemessen. Die resultierende Kegelstruktur hat eine Größe von 2–5 &mgr;m und einen Abstand von 2–5 &mgr;m. Der Kegelinitiationsmechanismus ist eine Kombination aus Wiederablagerung und intrinsisch (von dem Kohleschwarz-Füllstoff). Eine Behandlung des LCP-Polymers ohne das Kohleschwarz erzeugt wieder abgelagerte Kegel unter den gleichen Verarbeitungsbedingungen.

Wie zu erkennen sein sollte, könnten die Größe und Dichte der Kegel die Haftungseigenschaften an der Grenzfläche beeinflussen. Die Fluenz, Anzahl von Pulsen, Initiatorgeometrie und Verteilung, die verwendet werden, könnten sowohl die Größe als auch die Dichte der Kegel steuern. Eine sehr geringe Fluenz hat üblicherweise eine sehr geringe abtragende Wirkung auf die Substratoberfläche. Etwas höhere Fluenzpegel könnten die Oberfläche zu einem bestimmten Grad abtragen, was die Bildung kleiner Kegel bewirkt, die Dicht gepackt sind. Eine Fluenz, die zu hoch ist, könnte alle Kegel beseitigen, da die Abtragepartikel und die Kegelinitiatoren sowie die darunter liegende Oberfläche abgetragen werden könnten.

7 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines weiteren Typs von Initiator. Dieser Typ von Initiator schattet die Substratoberfläche ab, indem verhindert wird, dass das Laserlicht auf die Oberfläche des Substrats trifft. Insbesondere umfasst eine Maske 90 eine Mehrzahl von Zwischenräumen 94, die durch eine Mehrzahl von Merkmalen (Initiatoren 92) definiert sind. Merkmale 92 verhindern, dass Laserlicht auf die Oberfläche 34 des Substrats 36 trifft. Täler 64 werden aufgrund eines Abtragens der freiliegenden Oberflächenbereiche geätzt. Täler 64 definieren Kegel 66. Die Wände der Kegel 66, die über Masken 90 gebildet werden, sind allgemein steiler als diejenigen, die über wieder abgelagerte Initiatoren gebildet werden, da Kegel nicht durch Abtragepartikel definiert werden, sonder vorherrschend durch Täler 64. Es ist für Fachleute auf dem Gebiet zu erkennen, dass die Maske 90 oberhalb der Substratoberfläche positioniert sein könnte, wie gezeigt ist, oder in tatsächlichem Kontakt mit der Oberfläche platziert sein könnte. Zusätzlich könnten verschiedene optische Elemente zwischen der Maske und dem Laser und zwischen der Maske und dem Teil platziert sein, um das Licht weiter zu konditionieren.

Die Entscheidung, ob einem Maske verwendet werden soll, könnte davon abhängen, ob das Substratmaterial in der Lage ist, Kegel durch Wiederablagerung zu bilden. Wenn die Abtrageschwelle des Substrats nahe der Abtrageschwelle der Abtragepartikel ist, und/oder wenn die Fluenz nicht angemessen innerhalb des Bereichs eingestellt werden kann, der zur Bildung wieder abgelagerter Kegel nötig ist, könnte eine Projektionsmaske oder ein anderer Kegelinitiator, wie z. B. Geben von Füllstoff in das Material oder Aufbringen von Material auf die Oberfläche, ausgewählt werden. Vorzugsweise erlaubt es die Maske, dass die Fluenz derart eingestellt werden kann, dass sie die Oberfläche sowie mögliche Abtragepartikel abträgt, wobei auf diese Weise die Entwicklung von Strukturen im Wesentlichen unabhängig von der Bildung von Abtragepartikeln sein könnte. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung einer derartigen Maske die Verwendung einer einzelnen Fluenz zur Behandlung einer Komponente, die aus mehreren Materialien besteht, wobei die mehreren Materialien unterschiedliche Abtrageschwellen aufweisen könnten. So könnten alle Materialien innerhalb der Komponente durch einen einzelnen Durchgang durch einen Laser bei einem einzelnen Herstellungsschritt behandelt werden.

Während die vorliegende Erfindung insbesondere Bezug nehmend auf die vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass viele Variationen an denselben durchgeführt werden könnten, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.


Anspruch[de]
Ein Verfahren zum Vorbereiten einer Oberfläche zur Haftung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Bereitstellen eines Initiators, der konfiguriert ist, um einen Abschnitt einer Oberfläche eines Substrats abzuschatten;

Richten eines Lasers in Richtung der Oberfläche des Substrats, um einen nichtabgeschatteten Abschnitt des Substrats abzutragen, was Strukturen auf der Oberfläche des Substrats bildet; und

Aufbringen eines Haftmittels auf die Oberfläche des Substrats.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Initiator durch ein Erlauben, dass sich Abtragepartikel aus einem anfänglichen Abtragen der Oberfläche des Substrats wieder auf der Oberfläche des Substrats absetzen, wobei die Abtragepartikel eine höhere Abtrageschwelle aufweisen als die Oberfläche des Substrats, bereitgestellt wird. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Initiator durch ein Bereitstellen eines Substrats, das Partikel mit einer Abtrageschwelle aufweist, die höher ist als eine Abtrageschwelle der Oberfläche des Substrats, bereitgestellt wird. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen eines Initiators ein Bereitstellen einer Maske umfasst. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat aus einem Flüssigkristallpolymer oder einem Polyimid gebildet ist. Eine Grenzfläche zwischen einer ersten Komponente und einem Haftmittel, wobei die Grenzfläche folgende Merkmale aufweist:

eine erste Komponente, die eine Oberfläche aufweist, die durch ein Bereitstellen von Initiatoren auf der Oberfläche, die konfiguriert sind, um einen Abschnitt der Oberfläche teilweise abzuschirmen, sowie durch ein Richten eines Lasers in Richtung der Oberfläche, um einen nichtabgeschirmten Abschnitt der Oberfläche abzutragen, und ferner ein Erlauben, dass sich abgetragenes Material wieder absetzt, um Strukturen auf der Oberfläche zu bilden, vorbereitet wird; und

ein Haftmittel, das auf die vorbereitete Oberfläche aufgebracht wird.
Ein Drucker mit folgenden Merkmalen:

einer Druckkassettenanordnung, die konfiguriert ist, um Tinte an den Drucker zu liefern, wobei die Anordnung eine Oberfläche aufweist, die durch ein Bereitstellen von Initiatoren auf der Oberfläche, die einen Abschnitt der Oberfläche abschirmen, sowie durch ein Richten eines Lasers in Richtung der Oberfläche, um einen nichtabgeschirmten Abschnitt der Oberfläche abzutragen, und ferner ein Erlauben, dass sich abgetragenes Material wieder absetzt, um Strukturen auf der Oberfläche zu bilden, vorbereitet wird, und

einem Haftmittel, das mit der vorbereiteten Oberfläche der Druckkassettenanordnung verbunden ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com