(57)【要約】基板（１１）を構造化するための方法であって、装置（１００）を提供するステップであって、装置が、光源（３３）と、入射光ビーム（１）に対して空間的にオフセットされた出射光ビーム（７）を得、この空間オフセットを変更することができるための光学システム（２）と、出射光ビーム７を集束するための集束手段（９）と、基板ホルダ（５９）と、出射光ビーム（７）と基板（１１）との間に運動（４１）を生成するための運動装置（６０）とを備える、ステップと、基板（１１）を基板ホルダ（５９）上に提供し、置くステップと、光学システム（２）によって課される出射光ビーム（７）と入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°より大きい迎え角１０７を有する集束された出射光ビーム（７）で基板をエッチングするステップとを含む、方法。【選択図】図２
2020525289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面（１６）および下面を有する基板（１１）を構造化するための方法であって：
ａ）装置（１００）を提供するステップであって、該装置は、
前記基板（１１）の該上面（１６）を機械加工することができる構造化入射光ビーム（１）を生成するための光源（３３）と、
前記入射光ビーム（１）から、該入射光ビーム（１）に対して空間的にオフセットされた出射光ビーム（７）を得るための光学システム（２）であって、前記入射光ビーム（１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記空間オフセットを変更することができる、光学システム（２）と、
前記出射光ビーム（７）を集束するための集束手段（９）と、
基板ホルダ（５９）と、
前記出射光ビーム（７）と前記基板ホルダ（５９）との間に相対運動（４１）を生成するための運動装置（６０）とを備える、ステップと、
ｂ）前記基板（１１）を、法線（１０６）によって特徴付けられるその上面（１６）を前記集束手段（９）に向かって有するように前記基板ホルダ（５９）上に提供し、置くステップと、
ｃ）前記光源（３３）によって前記入射光ビーム（１）を生成するステップと、
ｄ）前記入射光ビーム（１）から、これが前記光学システム（２）、次いで前記集束手段（９）を通過しながら、前記光学システム（２）によって課される出射光ビーム（７）と入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°より大きい、好ましくは３°より大きい迎え角（１０７）を、前記出射光ビーム（７）の集束点における前記基板（１１）の前記上面（１６）の前記法線（１０６）と共に描く、集束された出射光ビーム（７）を生成するステップと、
ｅ）前記基板（１１）の該上面（１６）からパターン（１７）をエッチングするために、前記基板（１１）を支持する前記基板ホルダ（５９）と、前記集束された出射光ビーム（７）との間の相対運動を開始するステップであって、前記形成されたパターン（１７）は、前記基板（１１）の該上面（１６）において開口部（４）を貫通する前記基板（１１）開口部内にキャビティ（３）を含む、ステップと、
前記形成されたパターン（１７）のキャビティ（３）が前記基板（１１）の該上面（１６）と該下面との間で非貫通になるように、前記入射光ビームを生成するためにステップ（ｅ）において開始された前記相対運動にしたがって前記光源（３３）のパラメータを規定するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記基板（１１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記相対運動が、前記上面（１６）に平行な平面内の相対運動であり、それにより、前記集束された出射光ビーム（７）は、１ｃｍ２より大きい、好ましくは１０ｃｍ２より大きい、さらにより好ましくは１００ｃｍ２より大きい領域を有する本質的に平坦な表面上の前記上面（１６）から、パターン（１７）をエッチングすることができることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板（１１）が、該基板（１１）の厚さによって前記上面（１６）から本質的に分離された下面を備え、前記キャビティ（３）は、前記基板（１１）の該上面（１６）と該下面との間で非貫通であり、該下面において非開口であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記運動装置（６０）が、前記光源（３３）と同時に、前記基板（１１）と前記出射光ビーム（７）との間に運動を生成するように起動されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光学システム（２）によって課せられる前記入射光ビーム（１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記空間オフセットが、前記集束手段（９）に対して固定された空間オフセットであり、それによって、
前記基板（１１）の該上面（１６）上の開口部（４）において、前記基板（１１）の該上面（１６）に本質的に垂直な平面内に規定される第１の端部（５１）および第２の端部（５２）と、
前記開口部（４）の該第１の端部（５１）と第２の端部（５２）との間の距離によって規定される開口幅（５）と、
該開口幅（５）に本質的に平行に規定されるキャビティ幅（３）であって、前記基板（１１）の厚さに沿って該上面（１６）から本質的に減少する、キャビティ幅（３）とを含む、キャビティ（３）を有するパターンをエッチングすることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記キャビティ（３）が
前記基板（１１）の該上面（１６）上のその開口部（４）において、前記基板（１１）の該上面（１６）に本質的に垂直な平面内に規定される第１の端部（５１）および第２の端部（５２）と、
前記開口部（４）の該第１の端部（５１）と第２の端部（５２）との間の距離によって規定される開口幅（５）とを含み、
該開口幅（５）は、前記基板（１１）の該厚さにおいて前記開口幅（５）に本質的に平行に規定される、キャビティ（３）の最大幅（６）より厳密には小さいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記キャビティ（３）が、０°から７°の間、好ましくは０．０１°から５°の間に含まれる負の円錐角（１０８）によって特徴付けられ、該負の円錐角度（１０８）は、前記基板（１１）の該上面（１６）の該法線（１０６）と、前記開口幅（５）の該第１の端部（５１）を通過する線との間に規定される、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学システム（２）が、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
可動式である、ミラーと
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）と、
リダイレクションシステムであって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、前記第１の反射光ビーム（２３）から、前記ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を得るように前記ミラー（１９）に対して位置決めされる、リダイレクションシステムとを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記光学システム（２）が、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
その法線（２６）が三次元空間内で軌道を描くことができるように可動式であり、
前記光学システム（２）は、前記第１の入射光ビーム（４）および前記ミラー（１９）の前記法線（２６）が、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して０°から１５°の間、好ましくは０．０１°から１０°の間、さらにより好ましくは３°から８°の間の角度（１５）によって分離されるように構成される、ミラーと、
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）と、
再帰反射システム（２１）であって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、前記ミラー（１９）のすべての位置および配向に対して、該ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を前記第１の反射光ビーム（２３）から得るように該ミラー（１９）に対して位置決めされ、
前記第２の入射光ビーム（８）を前記ミラー（１９）上に、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して前記第１の反射光ビーム（２３）に平行に提供することができる、再帰反射システムとを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記光学システムが、前記第１の入射光ビーム（４）および前記ミラー（１９）の該法線（２６）が、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して０．０１°から１０°の間、好ましくは０．１°から８°の間、さらにより好ましくは３°から８°の間の角度（１５）によって分離されるように構成されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記装置（１００）が、前記光学システム（２）と前記集束手段（９）との間に位置決めされて前記出射光ビーム（７）をオフセットする偏向システムをさらに備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記集束手段（９）が、前記基板（１１）の該上面（１６）上に前記出射光ビーム（７）を集束させるように設計されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記集束手段（９）が、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して前記出射光ビーム（７）を集束平面内に集束するように設計されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記迎え角（１０７）が、前記光学システム（２）によって課される前記出射光ビーム（７）と前記入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°から１５°の間、好ましくは２°から５°の間、より好ましくは３°から４°の間であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記光学システム（２）が、前記基板（１１）の前記上面（１６）に対する前記集束された出射光ビーム（７）の歳差運動を誘発することができることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
基板（１１）を部片と共に組み立てる方法であって、
パターン（１７）を含む前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の第１の部分を生成するために、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法を使用して前記基板（１１）の上面（１６）を構造化するステップと、
前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の該第１の部分の融点より低い融点を有する可融性材料を含む第２の表面部分を有する表面を有する前記部片を提供するステップと、
前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分を前記部片の表面の前記第２の部分に接触させて置くステップと、
圧力をかけて前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分と、前記部片の表面の前記第２の部分との間の接触を維持するステップと、
前記可融性材料を溶融するのに十分な温度上昇を該可融性材料内に作りだすためのヒータを提供するステップと、
前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分の前記パターン（１７）内で前記可融製材料の少なくとも一部を溶融するのに十分な温度に該可融性材料内で到達するように、該可融性材料を前記ヒータによって加熱するステップとを含み、
好ましくは、前記ヒータは、前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分を照射することによって加熱することができるレーザビームを生み出すことができるレーザであり、前記部片は、前記ビームに対して少なくとも部分的に透過性であることを特徴とする、方法。
【請求項１７】
上面（１６）および下面を有する基板（１１）と、該基板（１１）を構造化するための装置（１００）とを備える集合体であって、前記装置（１００）は、
前記基板（１１）の該上面（１６）を機械加工することができる構造化入射光ビーム（１）を生成するための光源（３３）と、
前記入射光ビーム（１）から、該入射光ビーム（１）に対して空間的にオフセットされた出射光ビーム（７）を得るための光学システム（２）であって、該入射光ビーム（１）と該出射光ビーム（７）との間の前記空間オフセットを変更することができる、光学システムと、
前記出射光ビーム（７）を集束するための集束手段（９）と、
基板ホルダ（５９）と、
前記出射光ビーム（７）と前記基板ホルダ（５９）との間に相対運動（４１）を生成するための運動装置（６０）とを備え、
前記基板（１１）は、法線（１０６）によって特徴付けられるその上面（１６）を、前記集束手段（９）に向かって有するように前記基板ホルダ（５９）上に置かれ、
前記装置（１００）は、前記集束された出射光ビーム（７）および前記出射光ビーム（７）の集束点における前記基板（１１）の該上面（１６）の該法線（１０６）が、前記光学システム（２）によって課せられる前記出射光ビーム（７）と前記入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°より大きい、好ましくは３°より大きい迎え角（１０７）によって分離されるように構成され、
前記光源（３３）のパラメータは、形成されたパターン（１７）のキャビティ（３）が前記基板（１１）の該上面（１６）と該下面との間で非貫通となるように前記入射光ビームを生成するための前記相対運動に従って規定される、集合体。
【請求項１８】
前記基板（１１）が、該上面（１６）と本質的に反対側の下面を備え、前記キャビティ（３）は、該下面において非開口であることを特徴とする、請求項１７に記載の集合体。
【請求項１９】
前記運動装置（６０）が、１ｃｍ２より大きい、好ましくは１０ｃｍ２より大きい、さらにより好ましくは１００ｃｍ２より大きい領域内で前記基板（１１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記相対運動を生成することができ、該相対運動は、前記上面（１６）に対して平行な平面内に生成され、それにより、前記集束された出射光ビーム（７）は、前記上面（１６）からパターン（１７）をエッチングすることができることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の集合体。
【請求項２０】
前記装置（１００）が、前記集束された出射光ビーム（７）および前記出射光ビーム（７）の集束点における前記基板（１１）の該上面（１６）の法線（１０６）が、前記光学システム（２）によって課せられる前記出射光ビーム（７）と前記入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°から１５°の間、好ましくは２°から５°の間、さらにより好ましくは３°から４°の間の迎え角（１０７）によって分離されるように構成されることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の集合体。
【請求項２１】
前記光学システム（２）が、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
可動式である、ミラーと、
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）、および
リダイレクションシステムであって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、前記ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を前記第１の反射光ビーム（２３）から得るように前記ミラー（１９）に対して位置決めされる、リダイレクションシステム、または、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
その法線（２６）が三次元空間内で軌道を描くことができるように可動式であり、
前記光学システム（２）は、前記第１の入射光ビーム（４）および前記ミラー（１９）の前記法線（２６）が、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して０°から１５°の間、好ましくは０．０１°から１０°の間、さらにより好ましくは３°から８°の間の角度（１５）によって分離されるように構成される、ミラー、
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）、および
再帰反射システム（２１）であって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、該ミラー（１９）のすべての位置および配向に対して、該ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を前記第１の反射光ビーム（２３）から得るように該ミラー（１９）に対して位置決めされ、
前記第２の入射光ビーム（８）を前記ミラー（１９）上に、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して前記第１の反射光ビーム（２３）に平行に提供することができる、再帰反射システムを備えることを特徴とする、請求項１７から２０のいずれか一項に記載の集合体。
【請求項２２】
前記装置（１００）が、前記光学システム（２）と前記集束手段（９）との間に位置決めされて前記出射光ビーム（７）をオフセットする偏向システムをさらに備えることを特徴とする、請求項１７から２１のいずれか一項に記載の集合体。
【請求項２３】
前記光学システム（２）によって課せられる前記入射光ビーム（１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記空間オフセットが、前記集束手段（９）に対して固定された空間オフセットであり、それにより、前記運動装置（６０）によって生成される相対運動は、前記キャビティ（３）が、
前記基板（１１）の該上面（１６）上のその開口部（４）において、前記基板（１１）の該上面（１６）に本質的に垂直な平面内に規定される第１の端部（５１）および第２の端部（５２）と、
前記開口部（４）の該第１の端部（５１）と該第２の端部（５２）との間の距離によって規定される開口幅（５）と、
該開口幅（５）に本質的に平行に規定されるキャビティ幅（３）であって、前記基板（１１）の厚さに沿って該上面（１６）から本質的に減少する、キャビティ幅（３）とを含むように、パターン（１７）のエッチングを可能にすることを特徴とする、請求項１７から２２のいずれか一項に記載の集合体。
【請求項２４】
基板（１１）を前記基板（１１）の融点よりも低い融点を有する可融性材料を含む部片と共に組み立てるためのシステムであって、
前記基板（１１）の上面（１６）を構造化するための請求項１７から２３のいずれか一項に記載の集合体と、
前記部片（１４）を前記基板（１１）の該上面（１６）に接触させるための手段と、
圧縮手段と、
前記可融性材料の少なくとも一部を溶融するのに十分な温度上昇を前記可融性材料内に作り出すことができるヒータとを備える、システム。
【請求項２５】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法で得られた、負の円錐度を有する上面（１６）の構造化を有する基板（１１）。
【請求項２６】
基板（１１）の上面（１６）を構造化するための請求項１７から２３のいずれか一項に記載の集合体の使用であって、それにより、前記装置（１００）はキャビティ（３）を有するパターン（１７）をエッチングすることができ、該キャビティは、
前記基板（１１）の該上面（１６）上のその開口部（４）において、該基板（１１）の該上面（１６）に本質的に垂直な平面内に規定される第１の端部（５１）および第２の端部（５２）と、
前記開口部（４）の該第１の端部（５１）と該第２の端部（５２）との間の距離によって規定される開口幅（５）とを含み、
該開口幅（５）は、前記基板（１１）の厚さにおいて該開口幅（５）に本質的に平行に規定されたキャビティ（３）の最大幅（６）より厳密には小さく、
前記装置（１００）の該光源（３３）のパラメータは、形成されたパターン（１７）の前記キャビティ（３）が前記基板（１１）を貫通しないように前記入射光ビームを生成するために、前記相対運動に従って規定される、集合体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第１の態様によれば、本発明は、基板を構造化する方法に関する。本発明はまた、２つの異なる材料を組み立てる方法、基板を構造化するための装置と、基板とを備える集合体、２つの異なる材料を組み立てるシステム、および本発明の第１の態様の構造化する方法に従って構造化される基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を構造化し、それによってその表面特性を変更し、特に第２の材料と共にアセンブリを作製することが知られている。接触面の変更は、例えば、基板と第２の材料との間の接触面を増大させることにある。接触面を増大させるために、例えば、機械的、化学的および／または光学的手段を用いて基板の表面を構造化する必要がある。
【０００３】
次に、アセンブリの機械的性能を向上させるために、第２の材料との接触に備えて基板の表面を構造化することが使用される。
【０００４】
中間材料を追加せずに基板と第２の材料との接触面を増大させることの制限は、原子間または分子間結合の数しか増大できないことである。弱い原子間結合または分子間結合を形成する基板および第２の材料の場合、基板と第２の材料との間の接触面の増大は、一般に良好なアセンブリを得ることを可能にしない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の態様によれば、本発明の目的の１つは、基板の表面を構造化するための方法であって、基板を次いで、その構造化された表面によって第２の材料に組み立てることができ、集合体は接着のより良好な機械的特性、特に、表面上に形成された構造内の第２の材料のより良好な機械的固定を有する、方法を提案することである。この目的のために、本発明は、第１の態様によれば、上面および下面を有する基板を構造化するための方法であって：
ａ）装置を提供するステップであって、装置が、
−基板の上面を機械加工することができる構造化入射光ビームを生成するための光源と、
−入射光ビームから、入射光ビームに対して空間的にオフセットされた出射光ビームを取るための光学システムであって、入射光ビームと出射光ビームとの間の空間オフセットを変更することができる、光学システムと、
−出射光ビームを集束するための集束手段と、
−基板ホルダと、
−出射光ビームと基板ホルダとの間に相対運動を生成するための運動装置とを備える、ステップと、
ｂ）基板を、法線によって特徴付けられるその上面を集束手段に向かって有するように基板ホルダ上に提供し、置くステップと、
ｃ）光源によって入射光ビームを生成するステップと、
ｄ）入射光ビームから、これが光学システムを通過し、次いで集束手段を通過しながら、光学システムによって課される出射光ビームと入射光ビームとの間のいかなる空間オフセットに対しても、出射光ビームの集束点において基板の上面の法線と共に、１°より大きい、好ましくは３°より大きい迎え角を描く、集束された出射光ビームを生成するステップと、
ｅ）基板の上面からパターンをエッチングするために、基板を支持する基板ホルダと集束された出射光ビームとの間の相対運動を開始するステップであって、形成されたパターンは、基板の上面において開口部を貫通する基板開口部内にキャビティを含む、ステップと、
形成されたパターンのキャビティが基板の上面と下面との間で非貫通になるように入射光ビームを生成するために、ステップｅ）で開始された相対運動に従って光源のパラメータを規定するステップを含む、方法を提案する。
【０００６】
本発明による方法により、そのキャビティまたは複数のキャビティが基板の上面から内側に向かって負の円錐度を有するパターンを作りだすことが可能になる。「負の円錐度」という用語が当業者によって理解できる場合でも、これは、後で特に図の説明の際に説明する。構造化されたパターン、より具体的にはそのキャビティまたは複数のキャビティのこのようなプロファイルにより、特にキャビティまたは複数のキャビティ内の第２の材料の機械的固定を促進することによってより良好な接着性を有する「構造化された基板＋第２の材料」の集合体を得ることが可能になる。
【０００７】
本発明による方法により、負の円錐度を有し、非貫通である凹部に対応するパターンをエッチングすることが可能になる。
【０００８】
レーザ機械加工装置、および例えば国際公開第２０１７／０２９２１０Ａ１号パンフレットに説明されている機械加工装置は、非常に真っ直ぐな縁を有する基板を穿孔または切断することを意図していることが一般に受け入れられている。このような機械加工装置は、１０ｍｍまたは２０ｍｍより高い寸法を超えない、比較的小さな部片を穿孔または切断するために使用される。そのような装置は、基板に対するビーム運動の高い精度を必要とし、精密な運動は、スキャナまたは検流ヘッドなどの光学システムによって達成されることが好ましい。そのような機械加工装置は、穿孔または切断装置が表面構造化を生み出すことを意図していないため、負の円錐度を有する非貫通構造を生み出すことには推奨されないと考えられる。よく制御された方法で表面の構造化を生み出すことができないドリルまたはのこぎりに類似するものは、この場合に特に適していると考えられる。それにも関わらず、本発明者は、基板の上面との光ビームの制御可能な迎え角を可能にする光学システムの使用により、構造化パターンが負の円錐度を有する表面構造化を生み出すことが可能になることを実証した。そのような構造化は、アセンブリを生み出すのに特に適している。
【０００９】
本発明による方法は、負の円錐度を有する凹部に対応するパターンをエッチングすることを可能にする。そのように作りだされたパターンは、好ましくは、凹部を含む基板と別の基板との間にアセンブリを作製することを意図しており、このアセンブリは本質的に固定アセンブリである。
【００１０】
本発明による方法は、基板の上面の法線に対して３°より大きい、好ましくは５°より大きい角度を描く出射光ビームと同時に起動させることができる、基板を動かすための運動装置によって構造化を効率的に生み出すことを可能にし、法線は、本質的に出射光ビームの集束点の近くでとられる。
精密機械加工（穿孔、切断）の場合、光学偏向手段（スキャナ、検流ヘッド）が小さい表面上での高速機械加工に特に適していることが一般に受け入れられている。いくつかのステッチメッシュを生み出し、より大きな表面をカバーするために基板を動かすことにより、最終的にはより大きな加工表面を実現することができる。
【００１１】
基板および光源の運動の同時起動により、本発明の文脈において、従来技術によって提案されている装置構成によって構造化を得ることが可能であっても、構造化されたゾーンのアセンブリを使用する必要なく、より大きい領域上に構造化を生み出すことが可能になる。したがって、本発明による方法は、基板の構造化を連続的に生み出することを可能にする。
【００１２】
レーザパラメータの決定は、主に運動手段の運動速度によって決定される相対運動速度、ならびに出力、エネルギー、繰り返し周波数、出射ビームのサイズ、最終的には材料の厚さおよび材料の性質に依存する。
【００１３】
好ましくは、運動装置は、最大１００ｍｍ、さらにより好ましくは最大１．５ｍの相対運動を可能にする。例えば、運動装置は、最大１０、さらに好ましくは最大４０ｍの運動を可能にするため、本質的に長い要素の表面をその全体長さに渡って構造化し、それによって多すぎるステッチの繰り返しによるパターンの繰り返しを制限することができる。
【００１４】
レーザ機械加工装置、および例えば国際公開第２０１７／０２９２１０Ａ１号パンフレットに説明されている機械加工装置は、これがビーム入射角の大幅な変更によってほとんどゼロのビーム運動で歳差運動を可能にするため、切断／穿孔において非常に効率的であることが一般に受け入れられており、切断／穿孔のこの非常に重要な属性は、構造化に関心がある当業者に知られている属性ではない。それにもかかわらず、本発明者らは、本発明による光学システムの使用により、負の円錐度を有するパターンによる構造化の良好な実行を得ることが可能になることを実証した。そのような構造化により、高い引張強度、せん断強度および剥離強度を有するアセンブリを生み出すのが可能になる。
【００１５】
また、本発明者らは、本発明による方法によって実施される光学システムにより、他の従来技術の光学システムと比較してより微細な溝寸法を得ることが可能になることも見出した。実際、本発明に使用されるシステムは、基板の表面のより近くまたは表面上にビームの収束点を有することを可能にする。
【００１６】
好ましくは、本発明による方法によって使用される装置は、貫通および／または非貫通穴（またはキャビティ）を生み出すことを可能にする。好ましくは、光源は、パルス構造化入射光ビームを生成する。好ましくは、構造化入射光ビームのパルスは、１０００ｎｓ未満、より好ましくは１０−１５秒から１０−６秒の間、さらにより好ましくは１０−１４秒から１０−８秒の間の持続時間を有する。たとえば、構造化入射光ビームは、穴および溝を貫通させて、または非貫通でエッチングすることができる。好ましくは、上面は本質的に平坦である。好ましくは、集束された出射光ビームは、基板の上面をエッチングすることができる。
【００１７】
超短パルス、および集束された出射光ビームと基板の上面の法線との、ゼロに等しい角度で基板の表面上に到達する出射光ビームによる構造化または機械加工方法の場合、実施される構造化または機械加工は、必ず、基板の厚さのより深いところにある直径よりも大きい入射直径を有している。構造化または機械加工形状のこの特性は、超短パルス、および基板表面とのゼロ出射光ビーム角度、ならびに使用されるレーザビームの強度プロファイルを用いた構造化または加工方法固有のものである。超短パルスと、基板の表面とのゼロに等しい出射光ビーム角度とで構造化または機械加工する方法に関連して、基板を構造化するための本発明による方法によって使用される装置の利点は、出射光ビームが、集束された出射光ビームと基板の上面の法線との間の制御された角度で基板の表面に到達することを可能にし、それによって好ましくは負の円錐度を有する基板の表面構造を形成し、したがってそれに対する第２の材料の固定を促進することである。
【００１８】
本発明による方法によって使用される装置により、特に、構造化角度またはエッチング角度を制御することによって材料を機械加工することが可能になり、それによって例えば使用される材料およびレーザに従って制御されたエッチング角度を得る。本発明による方法によって使用される装置は、例えば、機械加工された基板の表面に垂直なエッチング面を得ることを可能にする。この装置により、基板の表面に対して選択された角度のエッチング面を得ることができる。エッチングまたは構造化面は、基板をエッチングするための機械加工中に形成される面である。好ましくは、構造化または機械加工により、部片が機械加工または構造化される領域の垂直だけでなく、部片が機械加工される表面の下方の材料を除去できる場合、エッチングまたは構造化の角度は、負の円錐度を有する。
【００１９】
好ましくは、１°より大きい、より好ましくは３°よりも大きい迎え角は、光学システムによって課せられる入射光ビームに対する出射光ビームのいかなる空間オフセットに対しても当てはまる。
【００２０】
レーザは、ガウス型ビームによって規定されることが好ましい。ガウスビームは、材料の機械加工に特に適している。均一な環境でのガウスビームは、伝播方向に垂直な強度のガウス分布を有する光ビームである。ガウスレーザビームの場合、ビームの強度は、レーザビームの縁よりもレーザビームの中心でより大きくなる。
【００２１】
集束手段、例えば集束レンズまたはテレセントリックレンズを通るガウス強度プロファイルを有するレーザビームの通過中、レーザビームは、好ましくは焦点または集束スポット、すなわちレーザビームの密度が最も重要である領域に集束される。集束スポットは、好ましくは、集束点によって指定される。
【００２２】
本発明による方法により、第２の材料を用いてアセンブリを生み出すために負の円錐度を有する構造化基板を得ることが可能になり、このようにして得られたアセンブリは、非構造化基板を用いるよりも良好な機械的特性を有する。基板を負の円錐度で構造化することにより、アセンブリの機械的特性、好ましくは張力、引き裂き、せん断、および剥離を改善することが可能になる。
【００２３】
本発明による方法の利点は、これが、例えば２００μｍごとの繰り返しで１００μｍの構造幅で、数ｍｍ２から数十ｃｍ２の程度の大きな表面を機械加工または構造化できることである。集束された出射光ビームに対する基板の迎え角および／または位置決めを制御することにより、本発明による集合体は、制御された円錐度：正、ゼロ、または負の円錐度を有する基板の表面、穴、エッチングまたは切断を構造化することが可能になる。
【００２４】
好ましくは、基板と出射光ビームとの間の相対運動は、上面に平行な平面に従った相対運動であり、それにより、集束された出射光ビームは、１ｃｍ２より大きい、好ましくは１０ｃｍ２より大きい、さらにより好ましくは１００ｃｍ２より大きい領域を有する本質的に平坦な表面上の上面からパターンをエッチングすることができる。例えば、５０ｍｍ×１０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ×５０ｍｍ、より好ましくは１００ｍｍ×１００ｍｍである。例えば、１００ｍｍ×１５００ｍｍ、２０ｍｍ×２０００ｍｍ、２０×５０００ｍｍ、５０ｍｍ×１０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ×５０ｍｍ、より好ましくは１００ｍｍ×１００ｍｍである。
【００２５】
好ましくは、基板は、基板の厚さによって上面から本質的に分離された下面を備え、キャビティは、基板の上面と下面との間で非貫通であり、下面において非開口である。
【００２６】
好ましくは、運動装置は、光源と同時に、基板と出射光ビームとの間の運動を生成するために起動される。
【００２７】
好ましくは、光学システムによって課せられる入射光ビームと出射光ビームとの間の空間オフセットは、集束手段に対して固定された空間オフセットであり、それによって、
−基板の上面上の開口部において、基板の上面に本質的に垂直な平面内に規定される第１および第２の端部と、
−開口部の第１の端部と第２の端部との間の距離によって規定される開口幅と、
−開口幅に本質的に平行に規定されるキャビティ幅であって、基板の厚さに沿って上面から本質的に減少する、キャビティ幅とを備える、キャビティ幅を有するパターンをエッチングする。
【００２８】
好ましくは、キャビティは、
−基板の上面上のその開口部において、基板の上面に本質的に垂直な平面内に規定される第１および第２の端部と、
−開口部の第１の端部と第２の端部との間の距離によって規定される開口幅であって、
開口幅は、基板の厚さにおいて開口幅に本質的に平行に規定される、キャビティの最大幅より厳密には小さい、開口幅とを含む。
【００２９】
好ましくは、厚さに本質的に垂直に測定された開口部の延長部は、基板の上面から内側に向かって動くにつれて増大する。
【００３０】
好ましくは、キャビティは、０°から７°の間、より好ましくは０．０１°から５°の間に含まれる負の円錐角によって特徴付けられ、負の円錐角は、基板の上面の法線と、開口幅の第１の端部を通過する直線との間で規定される。
【００３１】
好ましくは、基板の上面は、非貫通方式でエッチングされる。
【００３２】
好ましい実施形態によれば、光学システムは：
−ミラーであって、
・入射光ビームからの第１の入射光ビームから第１の反射光ビームを得るために法線によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
・可動式である、ミラーと
−可動式ミラーを動かすための駆動手段と、
−リダイレクションシステムであって、
・可動式ミラー上の第２の入射光ビームの反射から出射光ビームを得るために、第１の反射光ビームから、ミラーへの第２の入射光ビームを得るようにミラーに対して位置決めされる、リダイレクションシステムとを備える。
【００３３】
例えば、本発明による方法で使用される装置のこの実施形態の１つの利点は、線に従った構造化を得るために、たとえば基板の表面と共に特定の角度を描く構造化をエッチングするために、一次元または二次元による機械加工または構造を可能にすることである。本発明による方法で使用される装置のこの実施形態の別の利点は、使用されるレーザビームの強度プロファイルの非均一性を考慮に入れるか、または変更できることである。
【００３４】
例えば、基板の厚さに沿って上面から本質的に減少している開口幅に本質的に平行に規定されるキャビティ幅を有するキャビティは、単一軸に従って、または２つの軸に従って、集束手段から上流の出射光ビームのオフセットによって得られる。例えば、これらのキャビティは、固定ミラーと、１つまたは２つの軸に従って集束手段の上流側で出射光ビームをオフセットできる偏向システムとを使用して得ることができる。これらのキャビティまたは溝は、基板の法線に対する、固定され集束されたレーザビームの迎え角によって得られる。本発明のこの実施形態では、ミラーの配向により、溝の配向を変えることが可能になる。この実施形態では、溝は、基板の表面に対する出射光ビームの歳差運動を伴って、または歳差運動なしで形成することができる。
【００３５】
好ましくは、偏向システムは、寸法２ｘ３ｃｍの領域に従って、例えば、寸法１５ｘ２０ｃｍの領域に従って出射光ビームを方向付けることが可能であり、偏向システムによってカバーすることができる領域の寸法は、主に、対物レンズの焦点距離、より一般的には光学装置の構成に依存する。偏向システムによってカバーされる広い領域では、パターンの形状の収差を観察することができる。ただし、組み立て用途の場合、このような収差によって、観察されるアセンブリの品質が低下することはない。
【００３６】
本発明に使用される光学システムは、偏向システムに適合しながらビームの迎え角を調整することを可能にする。これは、構造化を生み出すことに特に有利であり、その理由は、偏向システムのみで２０から３０ｍｍのフィールドをカバーすることが可能であり、従来技術の装置は、１〜２ｍｍのフィールドをカバーできないためである。
【００３７】
好ましくは、偏向システムと組み合わせた光学システムは、迎え方向に最大１００ｍｍまたは１５０ｍｍのより大きなフィールドをカバーするための長い焦点距離を備えた集束手段を備える。これにより、運動装置を使用せずに、１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法に従って構造化を実施することが可能になる。
【００３８】
別の好ましい実施形態によれば、光学システムは：
−ミラーであって、
・入射光ビームからの第１の入射光ビームから第１の反射光ビームを得るための法線によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
・その法線が三次元空間に軌道を描くことができるように可動式であり、
光学システムは、第１の入射光ビームおよびミラーの法線が、可動式ミラーのすべての可能な位置および配向に対して０°から１５°の間の角度、好ましくは０．０１°から１０°の間、さらにはより好ましくは３°から８°の間の角度によって分離される、ミラーと、
−可動式ミラーを動かすための駆動手段と、
−再帰反射システムであって、
・可動式ミラー上の第２の入射光ビームの反射から出射光ビームを得るために、ミラーのすべての位置および配向に対して、ミラーへの第２の入射光ビームを第１の反射光ビームから得るようにミラーに対して位置決めされ、
・第２の入射光ビームをミラー上に、可動式ミラーのすべての可能な位置および配向に対して第１の反射光ビームに平行に提供することができる、再帰反射システムとを備える。
【００３９】
好ましくは、光学システムは、第１の入射光ビームおよびミラーの法線が、可動式ミラーのすべての可能な位置および配向に対して０．０１°から１０°の間、好ましくは０．１°から８°の間の角度、さらにより好ましくは３°から８°の間の角度によって分離されるように構成される。
【００４０】
好ましくは、可動式ミラーは、可動式ミラーの法線と交差する回転軸の周りで３６０°回転を描くように構成され、駆動手段は、可動式ミラーが回転軸の周りを回転できるように構成される。
【００４１】
好ましくは、再帰反射システムは、ミラーに対して並進式に可動のものである。
【００４２】
好ましくは、光学システムは、集束手段の上流に、そして可動式ミラーのすべての可能な位置および配向に対して、その主伝搬方向に垂直な平面において、３０ｍｍ未満の直径を有する円形、または最大軸が３０ｍｍ未満、より好ましくは２５ｍｍ未満、さらにより好ましくは２０ｍｍ未満である楕円形、または最大軸が３０ｍｍ未満、より好ましくは２５ｍｍ未満、さらにより好ましくは２０ｍｍ未満である楕円形を描くことができる出射光ビームを得るように構成される。
【００４３】
楕円の最大軸は、楕円の最長直径または最大直径と呼ぶこともできる。
【００４４】
好ましくは、再帰反射システムとミラーとの間の距離の変化は、直径または最大軸の変更を誘発することができる。
【００４５】
好ましくは、直径または最大軸の変動は、集束手段の下流の出射光ビームと基板の上面の法線との間の角度の変動を誘発することができる。
【００４６】
好ましくは、装置は、出射光ビームをオフセットするために、光学システムと集束手段との間に位置決めされた偏向システムも備える。例えば、偏向システムは、スキャナ、例えば検流計である。好ましくは、偏向システムは、集束手段の上流に位置決めされる。
【００４７】
好ましくは、集束手段は、テレセントリックレンズを備える。
【００４８】
出射光ビームを集束するためにテレセントリックレンズを使用する利点は、テレセントリックレンズの上流の出射光ビームの配向の変動に対して、集束された出射光ビームの一定の迎え角で構造化または機械加工を可能にすることである。好ましくは、テレセントリックレンズが偏向システムと共に使用されて、その迎え角を変更することなく、出射光ビームの位置の変更を可能にする。
【００４９】
好ましくは、集束手段は、基板の上面上に出射光ビームを集束させるように設計される。
【００５０】
好ましくは、集束手段は、可動式ミラーのすべての可能な位置および配向に対して集束平面内に出射光ビームを集束するように設計される。
【００５１】
好ましくは、装置は、光源と光学システムとの間に位置決めされ、入射光ビームが横断し、入射光ビームの収束を変更するように構成されたビームコリメータをさらに備え、それによって集束手段と出射光ビームの集束点との間の距離を変更することができる。
【００５２】
好ましくは、光学システムは、集束平面内に、そして可動式ミラーのすべての可能な位置および配向に対して、出射光ビームの投影が本質的に円形の外側輪郭を有するように構成される。
【００５３】
例えば、歳差運動中の集束手段の下流での出射光ビームの統合は、構造化、機械加工、またはエッチングされる基板の表面に対して迎え角を有する円錐の形状を描く。例えば、出射光ビームの歳差運動は、構造化、機械加工、またはエッチングされる基板上に本質的に円形の運動を描く。
【００５４】
好ましくは、迎え角は、光学システムによって課せられる出射光ビームと入射光ビームとの間のいかなる空間オフセットに対しても１°から１５°の間、好ましくは２°から５°の間、より好ましくは３°から４°の間である。
【００５５】
好ましくは、光学システムは、基板の上面に対して集束された出射光ビームの歳差運動を誘発することができる。
【００５６】
好ましくは、可動式ミラーの駆動手段は、１，０００から２００，０００ｒｐｍの間、より好ましくは５，０００から１００，０００ｒｐｍの間、さらにより好ましくは１０，０００から５０，０００ｒｐｍの間に含まれるミラーの回転速度を課すことができ、集束された出射光ビームに対する基板の相対運動速度は、５００ｍｍ／秒から０．１ｍｍ／秒の間、より好ましくは２００ｍｍ／秒から０．５ｍｍ／秒の間、さらにより好ましくは１００ｍｍ／秒から１ｍｍ／秒の間に含まれる。
【００５７】
例えば、集束点における集束されたビームの直径は、キャビティの開口幅以下である。
【００５８】
第２の態様によれば、本発明は、基板を部片と共に組み立てる方法であって、
−パターンを含む基板の構造化された上面の第１の部分を生成するために、本発明の第１の態様による方法を使用して基板の上面を構造化するステップと、
−基板の構造化された上面の第１の部分の融点より低い融点を有する可融性材料を含む第２の表面部分を有する表面を有する部片を提供するステップと、
−基板の構造化された上面の第１の部分を部片の表面の第２の部分に接触させて置くステップと、
−圧力をかけて基板の構造化された上面の第１の部分と、部片の表面の第２の部分との間の接触を維持するステップと、
−可融性材料を溶融するのに十分な温度上昇を可融性材料内に作りだすためのヒータを提供するステップと、
−基板の構造化された上面の第１の部分のパターン内で可融製材料の少なくとも一部を溶融するのに十分な温度に可融性材料内で到達するように、可融性材料をヒータによって加熱するステップとを含む、方法を提案する。
【００５９】
本発明の第１の態様による方法について説明する種々の変形形態および利点は、必要な変更を加えて、第２の態様による組み立てる方法に適用される。
【００６０】
好ましくは、ヒータは、基板の構造化された上面の第１の部分を照射することによって加熱できるレーザビームを生成することができるレーザであり、部片は、ビームに対して少なくとも部分的に透過性である。たとえば、ヒータは溶接レーザである。レーザビームの長さを、加熱される材料の最大吸収スペクトルに適合させることにより、より良好なアセンブリが得られる。好ましくは、部片は、ポリマーまたはガラスを含む。好ましくは、部片の可融性材料は、基板の上面を介して、基板の構造化された上面の第１の部分のパターンに浸透する。
【００６１】
好ましくは、部片の可融性材料は、モノマーおよび／またはポリマー鎖、より好ましくは熱可塑性ポリマー、さらにより好ましくはエラストマー熱可塑性ポリマーを含む。好ましくは、可融性材料は、少なくとも１つの転移温度を有し、好ましくは、この少なくとも１つの転移温度は、ガラス転移温度である。例えば、可融性材料は、ガラス転移温度を上回るように加熱される。好ましくは、少なくとも１つの転移温度は、溶融温度である。例えば、可融性材料は、その溶融温度を上回るように加熱される。
【００６２】
第３の態様によれば、本発明の目的の１つは、基板と、その後に第２の材料と共に組み立てることができ、この第２の材料とのアセンブリがより高い接着力または機械的強度を有する、基板を構造化するための装置とを備える集合体を提供することである。より良好な機械的強度は、形成された負の円錐構造と基板の表面とによって描かれる角度によって達成される。基板の表面上に形成された負の円錐構造により、特に負の円錐構造内の第２の材料の機械的固定を促進することによって、基板への第２の材料のより良好な接着が可能になる。この目的のために、本発明は、この第３の態様によれば、上面および下面を備える基板と、基板を構造化するための装置とを備える集合体であって、
−基板の上面を機械加工することができる構造化入射光ビームを生成するための光源と、
−入射光ビームから、入射光ビームに対して空間的にオフセットされた出射光ビームを得るための光学システムであって、入射光ビームと出射光ビームとの間の空間オフセットを変更することができる、光学システムと、
−出射光ビームを集束するための集束手段と、
−基板ホルダと、
−出射光ビームと基板ホルダとの間に相対運動を生成するための運動装置とを備え、
基板は、法線によって特徴付けられたその上面を、集束手段に向かって有するように基板ホルダ上に置かれ、
装置は、集束された出射光ビームおよび出射光ビームの集束点における基板の上面の法線が、光学システムよって課される出射光ビームと入射光ビームとの間のいかなる空間オフセットに対しても、１°より大きい、好ましくは３°より大きい迎え角によって分離されるように構成され、
光源（３３）のパラメータは、形成されたパターン（１７）のキャビティ（３）が基板（１１）の上面（１６）と下面との間で非貫通であるように入射光ビームを生成するために相対運動にしたがって規定される、集合体を提案する。
【００６３】
本発明の第１および第２の態様による方法について説明する種々の変形形態および利点は、必要な変更を加えて、第３の態様による集合体に適用される。
【００６４】
好ましくは、基板は、上面と本質的に反対側の下面を備え、キャビティは、下面において非開口である。
【００６５】
好ましくは、運動装置は、１ｃｍ２より大きい、好ましくは１０ｃｍ２より大きい、さらにより好ましくは１００ｃｍ２より大きい領域内で基板と出射光ビームとの間の相対運動を生成することができ、相対運動は、上面に平行な平面内で生成され、それにより、集束された出射光ビームは、上面からパターンをエッチングすることができる。例えば、５０ｍｍ×１０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ×５０ｍｍ、より好ましくは１００ｍｍ×１００ｍｍである。例えば、１００ｍｍ×１５００ｍｍ、２０ｍｍ×２０００ｍｍ、２０×５０００ｍｍ、５０ｍｍ×１０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ×５０ｍｍ、より好ましくは１００ｍｍ×１００ｍｍである。
【００６６】
好ましくは、装置は、集束された出射光ビームおよび出射光ビームの集束点における基板の上面の法線が、光学システムによって課せられる出射光ビームと入射光ビームとの間のいかなる空間オフセットに対しても１°から１５°の間、好ましくは２°から５°の間、さらにより好ましくは３°から４°の間に含まれる迎え角によって分離されるように構成される。
【００６７】
本発明に含まれる装置の利点は、これが、二次元の制御された迎え角を有するレーザビームの集束を可能にすることである。本発明の装置はまた、線による構造化のための次元に従った機械加工または構造化を可能にし、一定の出射光ビームの迎え角を有する円形穴またはより複雑なパターンの形成も可能にする。
【００６８】
本発明に含まれる装置、より具体的には光学システムの利点は、比較的軽量で省スペースであることである。加えて、集束手段の上流側の側方オフセット、したがって基板への迎え角は、再帰反射システムとミラーとの相対的な位置決めによって容易に制御することができる。
【００６９】
構造化または機械加工のためのレーザビームは、好ましくは、ガウス強度プロファイルを有すると考えられる。平面内の集束されたレーザビームは、レーザビームのいくつかの位置に対して、集束スポットが平面内に含まれることを意味する。好ましくは、集束されたレーザビームを集束するスポットは、被写界深度を含む。平面内のいくつかのレーザビーム位置に対して、集束スポットは、平面内に含まれ、すなわち集束スポットの被写界深度に配置される焦点スポットの位置は、平面内に含まれる。
【００７０】
好ましくは、集束平面は、基板の上面に平行である。好ましくは、集束平面は、基板の上面と一致する。好ましくは、集束手段は、光軸を含む。好ましくは、集束手段は、収束レンズである。
【００７１】
好ましくは、光学システムによって課せられる入射光ビームと出射光ビームとの間の空間オフセットは、集束手段に対して固定された空間オフセットであり、それにより、運動装置によって生成される相対運動は、キャビティが、
−基板の上面上のその開口部において、基板の上面に本質的に垂直な平面内に規定される第１および第２の端部と、
−開口部の第１の端部と第２の端部との間の距離によって規定される開口幅と、
−開口幅に本質的に平行に規定されるキャビティ幅であって、基板の厚さに沿って上面から本質的に減少する、キャビティ幅とを含むようにパターンのエッチングを可能にする。
【００７２】
好ましくは、運動装置は、最大１００ｍｍ／秒、より好ましくは最大５０ｍｍ／秒、さらにより好ましくは最大２５ｍｍ／秒の速度で直線運動を生成することを可能にする。
【００７３】
第４の態様によれば、本発明は、基板と基板の融点よりも低い融点を有する可融性材料を含む部片を組み立てるためのシステムであって、
−基板の上面を構造化するための本発明の第３の態様による集合体と、
−部片を基板の上面に接触させるための手段と、
−圧縮手段と、
−可融性材料の少なくとも一部を溶融するのに十分な温度上昇を可融性材料内に作りだすことができるヒータとを備える、システムを提案する。
【００７４】
本発明の第１および第２の態様による方法および本発明の第３の態様による集合体について説明する種々の変形形態および利点は、必要な変更を加えて、第４の態様によるシステムに適用される。
【００７５】
第５の態様によれば、本発明は、本発明の第１の態様の構造化する方法によって得られた負の円錐度を有する上面の構造化を有する基板を提案する。
【００７６】
本発明の第１および第２の態様による方法、ならびに本発明の第３および第４の態様による集合体およびシステムについて説明する種々の変形形態および利点は、必要な変更を加えて、第５の態様による基板に適用される。
【００７７】
第６の態様によれば、本発明は、本発明の第５の態様によって基板内に形成された導波路であって、負の円錐構造化は、第２の材料を含み、第２の材料は、基板の屈折率よりも高い屈折率を有し、第２の材料はポリマー材料であり、より好ましくはポリ（メチルメタクリレート）のものである、導波路を提案する。
【００７８】
本発明の第１および第２の態様による方法、および本発明の第３および第４の態様による集合体およびシステム、ならびに第５の態様による基板について説明する種々の変形形態および利点は、必要な変更を加えて、第６の態様による導波管に適用される。
【００７９】
第７の態様によれば、本発明は、本発明の第５の態様による基板を備える電気回路であって、負の円錐構造化は導電性材料を含み、基板は電気絶縁材料を含む、電気回路を提案する。好ましくは、導電性材料は、２００ｎｍから１２０００ｎｍの間の波長範囲内で基板よりも高い光吸収係数を有する。好ましくは、基板は可撓性基板である。好ましくは、導電性材料はスズを含む。
【００８０】
本発明の第１および第２の態様による方法、および本発明の第３および第４の態様による集合体およびシステム、ならびに第５の態様による基板について説明する種々の変形形態および利点は、必要な変更を加えて、第７の態様による電気回路に適用される。
【００８１】
基板の上面を構造化するための第３の態様による集合体の使用であって、それにより、装置はキャビティを有するパターンをエッチングすることを可能にし、キャビティは、
−基板の上面上のその開口部において、基板の上面に本質的に垂直な平面内に規定される第１および第２の端部と、
−開口部の第１の端部と第２の端部との間の距離によって規定される開口幅とを含み、
−開口幅は、基板の厚さにおいて開口幅に本質的に平行に規定されたキャビティの最大幅より厳密には小さく、
装置の光源のパラメータは、形成されたパターンのキャビティが基板を貫通しないように入射光ビームを生成するために、相対運動によって規定される、集合体の使用。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照する理解のために以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【図１】本発明による基板を構造化するための装置の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による基板を構造化するための装置に含まれる光学システムの実施形態を示す図である。
【図３ａ】本発明の第１の態様による負の円錐度を有する基板の構造化を可能にするステップを示す図である。
【図３ｂ】本発明の第１の態様による負の円錐度を有する基板の構造化を可能にする別のステップを示す図である。
【図３ｃ】本発明の第１の態様による負の円錐度を有する基板の構造化を可能にする別のステップを示す図である。
【図４】本発明の可能な実施形態による方法によって得られた基板の実施形態を示す図である。
【図５】本発明による構造化する方法によって得られた基板の実施形態を示す図である。
【図６】本発明による構造化する方法によって得られた基板の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
本発明は、特定の実施形態および図面を参照して説明されるが、本発明はそれらによって制限されない。説明する図面または図は概略的なものであり、制限するものではない。本文書の文脈において、用語「第１」および「第２」は、異なる要素を区別するためにのみ使用され、それらの間の順序を意味するものではない。図において、同一または類似の要素は同じ参照番号を有することができる。
【００８４】
本発明の第１の態様による構造化方法は、好ましくは１°より大きい、基板１１の表面の法線１０６に対する迎え角１０７を有する光ビーム７によって基板１１の表面を構造化および／または機械加工することを可能にする。異なる光学システム２を異なる実施形態に使用して、基板１１の上面１６の法線１０６に対する光ビーム７の迎え角１０７を変えることができる。例えば、１つまたは複数の実施形態は、可動式ミラー１９を使用する光学システム２によって、出射光ビーム１に対してオフセットされた出射光ビーム７を得ることを可能にする。例えば、法線２６を有する可動式ミラー１９は、二次元または三次元空間の軌道を描くことができる。例えば、本発明の実施形態は、運動装置６０により、集束された出射光ビーム７に対する基板の運動によって基板１１上に迎え角１０７を課すことを可能にする。例えば、別の実施形態は、光学システム２によって、また、基板１１を運動システム６０によって出射光ビーム７に対して動かすことによって、入射光ビーム１に対する出射光ビーム７のオフセットによって１°より大きい迎え角１０７を課すことを可能にする。
【００８５】
図１は、本発明の構造化装置１００の可能な実施形態の図を示す。構造化装置１００は、好ましくはレーザ源であり、さらに好ましくは入射光ビーム１を生成するパルスレーザ源である光源３３を備える。構造化装置１００は、入射光ビーム１から、入射光ビーム１に対して空間的にオフセットされた出射光ビーム７を得ることを可能にする光学システム２を備える。図１に示すように、出射光ビームは、例えば収束レンズなどの集束手段９を通過することによって基板１１上に集束される。収束レンズは、例えば、対称両凸、非対称両凸、平面凸または収束メニスカス型である。収束レンズは、好ましくは、球面である。装置１００は、基板１１を動かすための運動手段６０も備える。基板１１は、基板１１を出射光ビーム７に対して相対的に位置決めすることを可能にする運動装置６０上に位置決めされる。光学システム２は、集束手段９を通過する前に出射光ビーム７を回転させることを可能にする。したがって、集束手段９を通過する前の出射光ビーム７は、その回転運動中の位置に関係なく、常にそれ自体に平行である。実際、光学システムは、出射光ビーム７の側面オフセットを、これがそれ自体に常に平行になるように可能にする。出射光ビーム７に垂直な出射光ビーム７の入口での平面を考慮すると、回転運動中のこの平面上への出射光ビーム７の投影は、好ましくは円を描く。出射光ビーム７は、集束手段９を通過した後歳差運動を描く。出射光ビーム７は、機械加工または構造化される基板１１上の点、スポット、または小さい表面に集束される。
【００８６】
図１では、光学システム２によって出射光ビーム７に課される回転運動は、軸１０６の周りに生成され、好ましくは歳差運動軸と呼ばれる。出射光ビーム７の歳差運動が生成される軸は、好ましくは、集束手段９の光軸１０６と位置合わせされる。したがって、出射光ビーム７は、集束手段９の光軸１０６を中心とする点、スポットまたは小さな表面に集束される。集束手段９による出射光ビーム７の集束は、収束レンズの画像焦点に対応する収束レンズからなる集束手段９の光軸１０６上に距離を置いて配置される点、スポットまたは小さい集束面上で行われる。例えば、基板１１の上面１６の構造化を行うために、収束レンズは、その画像焦点が基板１１の上面１６にあるように位置決めされる。所望の構造化または機械加工の深さに応じて、（集束手段の）収束レンズの画像焦点は、基板１１の上面１６の下方でさらに動かすことができる。例えば、基板１１を貫通する構造化またはエッチングの場合、集束手段９の画像焦点は、基板１１の深さに動かされる。集束手段９の画像焦点の正確な位置決めにより、非常に真っ直ぐで鋭いエッジを有する、すなわち、例えば再成形部分のない構造化またはエッチングを得ることが可能になる。
【００８７】
例えば、集束手段９内に含まれる収束レンズは、１０ｍｍから１６０ｍｍの間、より好ましくは２０ｍｍから１００ｍｍの間の焦点距離を有する。たとえば、焦点距離が８０ｍｍ、５０ｍｍ、または３０ｍｍになるように収束レンズを交換することができる。例えば、集束手段９内に含まれるテレセントリックレンズは、１０ｍｍから１６０ｍｍの間、より好ましくは２０ｍｍから１００ｍｍの間の焦点距離を有する。例えば、偏向手段が光学システム２と集束手段９との間に位置決めされる場合、テレセントリックレンズが使用される。
【００８８】
所与の集束手段９の収束レンズの焦点距離について、集束手段９を通過する前の出射光ビーム７の側方オフセットの振幅により、基板１１の上面１６の法線１０６に対する出射光ビーム７の迎え角１０７を変更することが可能になる。これらの条件下では、側方オフセットの振幅が増大するにつれて、迎え角１０７の値は大きくなる。迎え角１０７は、好ましくは、３°から１０°の間に含まれる迎え角１０７を有する。所望の迎え角、および所望の構造化または機械加工の精度に応じて、収束レンズの焦点距離を調整することができる。焦点距離が８０ｍｍの収束レンズにより、たとえば約５°の最大迎え角１０７が可能になり、基板１１の位置について、最大サイズが１０００μｍ、最小サイズが９０μｍの構造化または穴の実現が可能になる。焦点距離が５０ｍｍの収束レンズは、例えば、約７°の最大迎え角１０７を可能にし、基板１１の位置について、最大サイズが５００μｍ、最小サイズが６０μｍの構造化または穴の実現が可能になる。焦点距離が３０ｍｍの収束レンズは、例えば、約１０°の最大迎え角１０７を可能にし、基板１１の位置について、最大サイズが２００μｍ、最小サイズが４０μｍの構造化または穴の実現が可能になる。集束手段の選択、および収束レンズの場合その焦点距離の選択により、基板１１の上面１６から来る法線１０６に対する出射光ビーム７の迎え角１０７を変更することが可能になる。
【００８９】
運動手段６０は、例えば、コンピューターによって制御される数値制御運動手段である。運動手段６０は、例えば、５軸による並進を可能にする。回転式に可動のミラー１９を備えた光学システム２の構成では、機械加工または構造化される基板の位置に依存しないミラーの角度位置でミラーの連続回転を規定することが可能である。基板１１の特定の位置に対して入射角１０７で基板１１を機械加工または構造化することができるように、機械加工または構造化される基板の位置に従ってミラー１９の角度位置を課すことも可能である。基板ホルダ５９は、運動手段６０上に位置決めされる。基板ホルダ５９は、運動手段６０に対して基板を良好に保持することを可能にする。基板ホルダ５９は、運動手段６０によって誘発された並進運動の基板１１への良好な伝達を可能にする。
【００９０】
光源３３は、好ましくは、２５８ｎｍ、２６６ｎｍ、３４３ｎｍ、３５５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３２ｎｍ、１０３０ｎｍおよび１０６４ｎｍの波長が可能な単色レーザ光源である。本発明による装置１００は、２５０ｎｍから１１００ｎｍの範囲の他の波長に制限されることなく、上述の波長の使用を可能にする。
【００９１】
図２は、装置１００、特に光学システム２および運動装置６０の実施形態の一例を示している。図２に示す光学システムの実施形態では、入射光ビーム１は光源３３によって生成された光ビームであり、好ましくは光学システム２に入る前に外側を進行しており、一方で入射光ビーム４は光学システム２の内側のみを進行する。入射光ビーム４は、入射光ビーム１を偏向させることにより、または入射光ビーム１を偏向させることなく得ることができる。図２の実施形態では、入射光ビーム１および入射光ビーム４は、同じ直線軌道上にある。光学システム２は、入射光ビーム４の反射によって反射された第１の光ビーム２３を得ることを可能にするミラー１９を備える。光学システム２は、ミラー１９上の第１の反射光ビーム２３の方向を変えることを可能にする再帰反射システム２１も備える。換言すれば、ミラー１９に向かう第２の入射光ビーム８は、第１の反射光ビーム２３が再帰反射システム２１を通過することによって得られる。次に、第２の入射光ビーム８は、ミラー１９によって反射され、出射光ビーム７を形成する。光学システム２は、出射光ビーム７を、集束手段９の上流では入射光ビーム１の方向に平行のままにしながら、入射光ビーム１に対して空間的にオフセットできるように構成される。図２に示す例では、入射光ビーム１および出射光ビーム７は横方向にオフセットされている。図２では、ミラー１９は回転軸５の周りを完全に回転することができ、駆動手段６は、ミラー１９がその回転軸５の周りを回転することを可能にする。装置１００の光学システム２は、第１の入射光ビーム４およびミラー１９の法線２６が、可動式ミラー１９のすべての可能な位置および配向に対して、０°から１５°の間の角度１５によって分離されるように構成される。この角度１５は、図を明確にするために図２では縮尺通りに示されていない。光学システム２は、ミラー１９と再帰反射システム２１との間の位置の変化により、入射光ビーム１と出射光ビーム７との間のオフセットの変動を誘発することが可能になるように構成される。例えば、光学システムは、運動プレート上に装着される。図２に示す実施形態では、可動式ミラー１９の角度位置に応じて、出射光ビーム７は、異なる軌道をたどる。好ましくは、可動式ミラー１９の各角度位置について得られた出射光ビーム７の軌道のそれぞれは、平行である。また、光学システム２は、基板１１上に出射光ビーム７を集束させるための１つまたは複数の集束手段９を備える。集束手段９の上流でのミラー１９の回転によって生成される出射光ビーム７の回転運動により、集束手段９の下流で出射光ビーム７の歳差運動を生み出すことが可能になる。出射光ビーム７の歳差運動は、好ましくは、構造化または機械加工されることを意図した基板１１上の点、スポットまたは小さい表面において生み出される。歳差運動は、図２、３ａ、３ｂ、３ｃに円の一部を描く矢印によって示される。最後に、装置は、出射光ビーム７に対して相対的に基板１１を運動させることを可能にする運動手段６０を備える。運動手段６０は、例えば、方向１０１、１０２、および１０３に従って基板を動かすことを可能にする。方向１０１、１０２、および１０３は、好ましくは��３次元デカルト座標系を規定する。
【００９２】
可動式ミラー１９の回転を可能にする駆動手段６に加えて、可動式ミラー１９の並進運動を課すための手段および／または可動式ミラー１９の傾斜を変更するための手段が、存在してもよい（ミラー１９は２つ以上の非平行の方向に傾けることができ、駆動手段は、ミラー１９の傾斜を変更することができ、これらの駆動手段は、たとえば圧電システムである）。ミラー１９の並進運動と回転運動を組み合わせるポイントは、ミラー１９と再帰反射システム２１との間の相対的な回転運動によって、集束手段９の下流に出射光ビーム７の歳差運動が生成され、ミラー１９と再帰反射システム２１との間の相対的な並進運動によって、基板１１との迎え角１０７が変更されることである。駆動システムの例は、電気モータ、ブラシレスモータである。
【００９３】
光学システム２に含まれる再帰反射システム２１は、例えば、ダブプリズムおよび直角二等辺プリズムを含む。再帰反射システムの別の実施形態は、例えば、ダブプリズム、直角二等辺プリズム、半波ブレード、ルーフプリズム、偏光半反射ミラーを含む。
【００９４】
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃは、集束手段９の下流での歳差運動中の３つの異なる位置にある光学システム２からの出射光ビーム７を示す。図３ａ、図３ｂ、および図３ｃは、集束手段９の上流にあり、集束手段９の光学中心１０６の周りで空間的にオフセットされた出射光ビーム７を生成することを可能にする光学システム２を示す。集束手段９は、例えば収束レンズである。収束レンズの上流で、図３ａは、収束レンズの光学中心の左にオフセットされた出射光ビーム７を示し、図３ｂは、収束レンズの光学中心１０６の前方または後方にオフセットされた出射光ビーム７を示し、図３ｃは、光学中心１０６の右側にオフセットされた出射光ビーム７を示す。好ましくは、図３ｂに示す光学中心１０６に対する前方または後方オフセットは、図３ａおよび３ｃの光学中心１０６からの左または右のオフセットと同じ距離に対応する。好ましくは、収束レンズ９の上流表面上の出射光ビーム７によって描かれる投影は、円である。好ましくは、収束レンズ９の上流表面上の出射光ビーム７によって描かれる円の中心は、収束レンズ９の光学中心と一致する。
【００９５】
図３ａ、図３ｂ、および図３ｃは、収束レンズ上の出射光ビーム７の位置が、基板１１の上面１６の法線１０６によって変更される出射光ビーム７の迎え角１０７を変更することを可能にすることを示す。出射光ビーム７の迎え角１０７は、収束レンズの選択と、収束レンズの光学中心に対する出射光ビームの側方オフセットによって制御される。レンズの上流の出射光ビーム７の回転運動により、選択することができる迎え角を有する収束レンズ９の下流に歳差運動を作り出すことが可能になる。選択された迎え角１０７に応じて、基板１１は、制御された円錐度で構造化または機械加工される。迎え角１０７の制御により、例えば、ゼロ円錐度を有する構造化または機械加工を得るようにレーザビームのエネルギー分布を補償することが可能になる。迎え角１０７の制御により、例えば、負の円錐度を有する構造化または機械加工を得るようにレーザビームのエネルギー分布を補償することが可能になる。
【００９６】
図３ａ、図３ｂ、および図３ｃは、負の円錐構造、穴または機械加工の形成を可能にする集束された出射光ビーム７の位置を示す。負の円錐度は、例えば、基板１１の上面１６の法線１０６および集束された出射光ビーム７による構造化または機械加工された部分の縁部によって描かれる負の円錐角１０８によって特徴付けられる。例えば、基板を構造化または機械加工する場合、収束レンズ９の位置は、基板の上面１６に対して変更され、それによってレンズの画像焦点の位置を変更し、したがって出射光ビーム７の点、スポットまたは小さい集束面を変更する。構造化の深さは、例えば、歳差運動の速度、各光パルス間の間隔、各光パルスのエネルギー量、光ビームの波長、基板の吸収係数によって、基板の物理的特性によって網羅的でない方法で規定される。
【００９７】
図４は、本発明の第２の態様による実施形態に従って構造化された基板を示す。図４は、本発明による方法に従って形成された溝１７の形状の２つの平行な構造またはパターン１７を示す。これらの溝１７は、本方法によって、特に以下のステップを実行することによって形成される：ａ）装置１００を提供するステップ、ｂ）集束された出射光ビーム７に対して運動装置６０によって動かすことができるような基板１１を提供するステップ、ｃ）基板１１をその上面１６からエッチングすることができる入射光ビーム１を光源３３によって生成するステップ、ｄ）入射光ビーム１から、これが光学システム２、次いで集束手段９を通過しながら、基板１１の上面１６に対する歳差運動を描く集束された出射光ビーム７を生成するステップ、ｅ）基板１１の上面１６からパターン１７、より具体的には溝１７をエッチングするために、運動装置６０によって、歳差運動を描く集束された出射光ビーム７に対して相対的に基板１１を動かすステップであって、溝１７は、基板１１の上面１６において開口部４を貫通するキャビティ３開口部を含んで形成される、ステップ。
【００９８】
図４および図５では、各パターンまたは形成された溝１７は、キャビティ３および側壁８を含み、上面１６に本質的に垂直な平面内に描かれたキャビティ３は、基板１１の上面１６上のその開口部４に、上面１６と側壁８との間の交差部によって規定される第１の端部５１および第２の端部５２を備える。開口部４の第１の端部５１と第２の端部５２との間の距離によって開口幅５を規定することが可能である。キャビティ３の最大幅６は、基板１１の上面１６に平行であり、それにより、キャビティ３の最大幅６は、キャビティ３の側壁８と共に最大幅６の第１の端部６１および第２の端部６２を規定する。キャビティ３の最大深さ７は、基板１１の上面１６に対する溝１７または構造化１７の深さとして説明することもできる。図４および図５では、キャビティ３の開口幅５は、キャビティ３の最大幅６より厳密には小さくなっている。キャビティ３は、図４に、溝１７または表面構造として表されるキャビティである。表面の下方の最大幅６より小さいキャビティ３の開口幅５を有する溝または構造は、負の円錐度の溝または構造と呼ばれる。
【００９９】
溝１７の壁８と基板１１の上面１６の法線１０６との間に描かれる負の円錐角１０８は、表面の構造化を規定することを可能にする。角度１０８がゼロに等しいか非常に近い場合、ゼロの溝の円錐度を得ることも可能である。本発明の装置および方法により、正の円錐度も得ることができる。
【０１００】
構造化の開口部４の幅５は、好ましくは、１ｍｍから１０μｍの間に含まれ、より好ましくは５００μｍから３０μｍの間に含まれ、さらにより好ましくは１５０μｍから５０μｍの間に含まれる。構造化の最大幅６は、好ましくは、１．１ｍｍから１５μｍの間に含まれ、より好ましくは５５０μｍから４５μｍの間に含まれ、さらにより好ましくは２００μｍから６０μｍの間に含まれる。
【０１０１】
溝は１μｍから２ｍｍ、より好ましくは５から５００μｍ、さらにより好ましくは１０から２００μｍの範囲であり得る深さ７を有する。本発明者らは、この最後の深さ間隔７が、構造化された基板１１に第２の材料を接着するのに最適であることを発見した。５０μｍから１５０μｍの間に含まれる深さ７が、特に好ましい。
【０１０２】
図６は、本発明の特定の実施形態のために形成された溝の例を示している。図６は、基板１１、形成された溝の上面１６に本質的に垂直であり、キャビティ３を含む平面図で示す。これらの形成された溝は、変化し得る幅を有するが、好ましくは、基板１１の上面１６に対する法線１０６に対して非ゼロの円錐角１０８を有する。別の実施形態では、これらの溝は、基板の厚さにおいて一定の幅を有し、基板１１の上面１６に対する法線１０６に対して非ゼロの円錐角１０８を有する。法線１０６に対して角度付けされたこれらの溝は、法線１０６の方向に、基板の上面１６の下方に配置されたキャビティ３の一部と、開口部４の下方に配置されたキャビティの一部とを有する。厚さが幅５の、上面１６に対して角度付けされ形成されたいくつかの溝を、図６に示すように、すなわち切断平面図において互いに対称性を有することによって形成することができる。例えば、複数の溝の場合、切断平面図では、１つおきの溝が同じ配向を有する。これらの角度付けられた溝の形成は、例えば、可動式ミラー１９を必要とする光学システム２と、単純なミラーとすることができるリダイレクションシステムとを必要とする。これらの溝は、例えば、図４に示す溝で得られるものに匹敵する第２の材料によって、アセンブリ特性を得ることを可能にする。実際、図６に示す溝は、図４に示す溝の機械的固定特性の分解として見ることができる。第２の材料によって作りだされる第２の材料の機械的固定は、開口部４の下方だけでなく、基板の表面の下方にも存在する。したがって、図６に示すような角度付けられた溝により、これらが十分に接近していれば、図４の溝によって作りだされたものと同様の第２の材料の機械的固定効果を得ることが可能になる。法線１０６に対する傾斜溝の壁８の角度は、好ましくはゼロではなく、より好ましくは０°〜３０°の間に含まれ、さらにより好ましくは１°から２０°の間に含まれる。例えば、角度付けられた溝は、これらの溝に沿って変化し、円錐形のプロファイルを有することができる開口幅５を有する。基板１１の上面１６に２つ以上のキャビティ３を形成することにより、第２の材料の良好な機械的固定を得るため、および機械試験中の第２の材料内の凝集破壊を得るための構造を作りだすことが可能になる。
【０１０３】
構造化された基板の溝に第２の材料を導入することにより、導波路を作成することが可能である。次に、第２の材料が、基板の上面によって負の円錐構造に挿入される。好ましくは、第２の材料は、負の円錐構造内で重合されるポリマーである。第２の材料は、基板の屈折率よりも高い屈折率を有する。第２の材料は、ポリマー材料、およびまたはより好ましくはポリ（メチルメタクリレート）を含む。例えば、金属、ガラス、セラミックまたはポリマー材料を含む基板を、第２の材料と組み合わせて使用することができる。第２の材料を含む負の円錐構造化は、制御された方法で、すなわち構造化に対して長手方向に電磁波の輸送を可能にする。構造化は、例えば、直線であるか、曲線またはその両方を描く。導波路と別の光学装置との光学結合は、基板の側面の一方で行うことができる。第２の材料で満たされた負の円錐構造により、光ファイバを介した多重反射（基板１１と第２の材料との間のインターフェース上および第２の材料と空気との間の表面上）による波の伝播が可能になる。
【０１０４】
本発明の第３の態様による基板１１を含む電気回路は、導電性材料を負の円錐構造に挿入することにより形成される。導電性材料は、例えば、２００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲で基板１１の吸収係数よりも高い吸収係数を有する。導電性材料は、例えばスズであり、これは、基板１１よりも低い融点を有する。基板は、高い電気抵抗を有する材料である。導電性材料は、例えば、負の円錐構造化を少なくとも部分的に満たすために、負の円錐性構造化の内部で溶融および鋳造される。好ましくは、基板１１は電気的に絶縁性であり、すなわち導電性要素を互いから電気的に絶縁することができる。例えば、粘性状態の導電性材料は、毛細管現象によって導入される基板１１は、例えば、その絶縁特性および機械的可撓性のために、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）またはポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）タイプの透過性材料である。可撓性材料は、最小直径１ｃｍの円筒状支持体に巻き付けることができる材料である。可撓性材料は、ロールツーロール堆積の連続プロセスで使用することができる。たとえば、基板は、ベークライトで作製される。例えば、電気的接続は、構成要素を、負の円錐度の開口部４を介して導電性材料と接触して電気的に接続されるように固着し、所望の場所の導電性材料を加熱レーザによって局所的に加熱することによって行うことができる。加熱レーザは、例えば透過性基板を透過する。導電性材料は、好ましくは、金属、スズまたは金属粒子を含む。
【０１０５】
本発明は特定の実施形態に関連して説明してきたが、これらは純粋に例示的な値であり、限定的と見なされるべきではない。一般に、本発明は、上記で例示および／または説明した例に制限されない。「備える」という動詞とその活用形の使用は、言及された要素以外の要素の存在を決して排除することはできない。要素を導入するための不定冠詞「１つ（ａ）」または定冠詞「その（ｔｈｅ）」の使用は、これらの要素が複数存在することを排除するものではない。特許請求の範囲内の参照番号は、その範囲を制限しない。
【０１０６】
本発明は、以下のように説明することもできる。基板１１を構造化する方法であって、以下のステップ：
−装置１００を提供するステップであって、装置が、光源３３と、入射光ビーム１に対して空間的にオフセットされた出射光ビーム７を得、この空間オフセットを変更することができるための光学システム２と、出射光ビーム７を集束するための集束手段９と、基板ホルダ５９と、出射光ビーム７と基板１１との間に運動４１を生成するための運動装置６０とを備える、ステップと、基板１１を基板ホルダ５９上に提供し、置くステップと、光学システム２によって課された出射光ビーム７と入射光ビーム１との間のいかなる空間オフセットに対しても１°より大きい迎え角１０７を有する集束された出射光ビーム７で基板をエッチングするステップとを含む、方法。
【図１】
2020525289.tif 000003
【図２】
2020525289.tif 000004
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
2020525289.tif 000009
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年2月25日(2020.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面（１６）および下面を有する基板（１１）を構造化するための方法であって：
ａ）装置（１００）を提供するステップであって、該装置は、
前記基板（１１）の該上面（１６）を機械加工することができる構造化入射光ビーム（１）を生成するための光源（３３）と、
前記入射光ビーム（１）から、該入射光ビーム（１）に対して空間的にオフセットされた出射光ビーム（７）を得るための光学システム（２）であって、前記入射光ビーム（１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記空間オフセットを変更することができる、光学システム（２）と、
前記出射光ビーム（７）を集束するための集束手段（９）と、
基板ホルダ（５９）と、
前記出射光ビーム（７）と前記基板ホルダ（５９）との間に相対運動（４１）を生成するための運動装置（６０）とを備える、ステップと、
ｂ）前記基板（１１）を、法線（１０６）によって特徴付けられるその上面（１６）を前記集束手段（９）に向かって有するように前記基板ホルダ（５９）上に提供し、置くステップと、
ｃ）前記光源（３３）によって前記入射光ビーム（１）を生成するステップと、
ｄ）前記入射光ビーム（１）から、これが前記光学システム（２）、次いで前記集束手段（９）を通過しながら、前記光学システム（２）によって課される出射光ビーム（７）と入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°より大きい、好ましくは３°より大きい迎え角（１０７）を、前記出射光ビーム（７）の集束点における前記基板（１１）の前記上面（１６）の前記法線（１０６）と共に描く、集束された出射光ビーム（７）を生成するステップと、
ｅ）前記基板（１１）の該上面（１６）からパターン（１７）をエッチングするために、前記基板（１１）を支持する前記基板ホルダ（５９）と、前記集束された出射光ビーム（７）との間の相対運動を開始するステップであって、前記形成されたパターン（１７）は、前記基板（１１）の該上面（１６）において開口部（４）を貫通する前記基板（１１）開口部内にキャビティ（３）を含む、ステップと、
前記形成されたパターン（１７）のキャビティ（３）が前記基板（１１）の該上面（１６）と該下面との間で非貫通になるように、前記入射光ビームを生成するためにステップ（ｅ）において開始された前記相対運動にしたがって前記光源（３３）のパラメータを規定するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記基板（１１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記相対運動が、前記上面（１６）に平行な平面内の相対運動であり、それにより、前記集束された出射光ビーム（７）は、１ｃｍ２より大きい、好ましくは１０ｃｍ２より大きい、さらにより好ましくは１００ｃｍ２より大きい領域を有する本質的に平坦な表面上の前記上面（１６）から、パターン（１７）をエッチングすることができることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学システム（２）によって課せられる前記入射光ビーム（１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記空間オフセットが、前記集束手段（９）に対して固定された空間オフセットであり、それによって、
前記基板（１１）の該上面（１６）上の開口部（４）において、前記基板（１１）の該上面（１６）に本質的に垂直な平面内に規定される第１の端部（５１）および第２の端部（５２）と、
前記開口部（４）の該第１の端部（５１）と第２の端部（５２）との間の距離によって規定される開口幅（５）と、
該開口幅（５）に本質的に平行に規定されるキャビティ幅（３）であって、前記基板（１１）の厚さに沿って該上面（１６）から本質的に減少する、キャビティ幅（３）とを含む、キャビティ（３）を有するパターンをエッチングすることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記光学システム（２）が、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
可動式である、ミラーと
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）と、
リダイレクションシステムであって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、前記第１の反射光ビーム（２３）から、前記ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を得るように前記ミラー（１９）に対して位置決めされる、リダイレクションシステムとを備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光学システム（２）が、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
その法線（２６）が三次元空間内で軌道を描くことができるように可動式であり、
前記光学システム（２）は、前記第１の入射光ビーム（４）および前記ミラー（１９）の前記法線（２６）が、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して０°から１５°の間、好ましくは０．０１°から１０°の間、さらにより好ましくは３°から８°の間の角度（１５）によって分離されるように構成される、ミラーと、
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）と、
再帰反射システム（２１）であって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、前記ミラー（１９）のすべての位置および配向に対して、該ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を前記第１の反射光ビーム（２３）から得るように該ミラー（１９）に対して位置決めされ、
前記第２の入射光ビーム（８）を前記ミラー（１９）上に、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して前記第１の反射光ビーム（２３）に平行に提供することができる、再帰反射システムとを備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記光学システムが、前記第１の入射光ビーム（４）および前記ミラー（１９）の該法線（２６）が、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して０．０１°から１０°の間、好ましくは０．１°から８°の間、さらにより好ましくは３°から８°の間の角度（１５）によって分離されるように構成されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記迎え角（１０７）が、前記光学システム（２）によって課される前記出射光ビーム（７）と前記入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°から１５°の間、好ましくは２°から５°の間、より好ましくは３°から４°の間であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記光学システム（２）が、前記基板（１１）の前記上面（１６）に対する前記集束された出射光ビーム（７）の歳差運動を誘発することができることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
基板（１１）を部片と共に組み立てる方法であって、
パターン（１７）を含む前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の第１の部分を生成するために、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法を使用して前記基板（１１）の上面（１６）を構造化するステップと、
前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の該第１の部分の融点より低い融点を有する可融性材料を含む第２の表面部分を有する表面を有する前記部片を提供するステップと、
前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分を前記部片の表面の前記第２の部分に接触させて置くステップと、
圧力をかけて前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分と、前記部片の表面の前記第２の部分との間の接触を維持するステップと、
前記可融性材料を溶融するのに十分な温度上昇を該可融性材料内に作りだすためのヒータを提供するステップと、
前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分の前記パターン（１７）内で前記可融製材料の少なくとも一部を溶融するのに十分な温度に該可融性材料内で到達するように、該可融性材料を前記ヒータによって加熱するステップとを含み、
好ましくは、前記ヒータは、前記基板（１１）の構造化された上面（１６）の前記第１の部分を照射することによって加熱することができるレーザビームを生み出すことができるレーザであり、前記部片は、前記ビームに対して少なくとも部分的に透過性であることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
上面（１６）および下面を有する基板（１１）と、該基板（１１）を構造化するための装置（１００）とを備える集合体であって、前記装置（１００）は、
前記基板（１１）の該上面（１６）を機械加工することができる構造化入射光ビーム（１）を生成するための光源（３３）と、
前記入射光ビーム（１）から、該入射光ビーム（１）に対して空間的にオフセットされた出射光ビーム（７）を得るための光学システム（２）であって、該入射光ビーム（１）と該出射光ビーム（７）との間の前記空間オフセットを変更することができる、光学システムと、
前記出射光ビーム（７）を集束するための集束手段（９）と、
基板ホルダ（５９）と、
前記出射光ビーム（７）と前記基板ホルダ（５９）との間に相対運動（４１）を生成するための運動装置（６０）とを備え、
前記基板（１１）は、法線（１０６）によって特徴付けられるその上面（１６）を、前記集束手段（９）に向かって有するように前記基板ホルダ（５９）上に置かれ、
前記装置（１００）は、前記集束された出射光ビーム（７）および前記出射光ビーム（７）の集束点における前記基板（１１）の該上面（１６）の該法線（１０６）が、前記光学システム（２）によって課せられる前記出射光ビーム（７）と前記入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°より大きい、好ましくは３°より大きい迎え角（１０７）によって分離されるように構成され、
前記光源（３３）のパラメータは、形成されたパターン（１７）のキャビティ（３）が前記基板（１１）の該上面（１６）と該下面との間で非貫通となるように前記入射光ビームを生成するための前記相対運動に従って規定される、集合体。
【請求項１１】
前記運動装置（６０）が、１ｃｍ２より大きい、好ましくは１０ｃｍ２より大きい、さらにより好ましくは１００ｃｍ２より大きい領域内で前記基板（１１）と前記出射光ビーム（７）との間の前記相対運動を生成することができ、該相対運動は、前記上面（１６）に対して平行な平面内に生成され、それにより、前記集束された出射光ビーム（７）は、前記上面（１６）からパターン（１７）をエッチングすることができることを特徴とする、請求項１０に記載の集合体。
【請求項１２】
前記装置（１００）が、前記集束された出射光ビーム（７）および前記出射光ビーム（７）の集束点における前記基板（１１）の該上面（１６）の法線（１０６）が、前記光学システム（２）によって課せられる前記出射光ビーム（７）と前記入射光ビーム（１）との間のいかなる空間オフセットに対しても１°から１５°の間、好ましくは２°から５°の間、さらにより好ましくは３°から４°の間の迎え角（１０７）によって分離されるように構成されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の集合体。
【請求項１３】
前記光学システム（２）が、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
可動式である、ミラーと、
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）、および
リダイレクションシステムであって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、前記ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を前記第１の反射光ビーム（２３）から得るように前記ミラー（１９）に対して位置決めされる、リダイレクションシステム、または、
ミラー（１９）であって、
前記入射光ビーム（１）からの第１の入射光ビーム（４）から第１の反射光ビーム（２３）を得るために法線（２６）によって規定される本質的に平坦な反射面を有し、
その法線（２６）が三次元空間内で軌道を描くことができるように可動式であり、
前記光学システム（２）は、前記第１の入射光ビーム（４）および前記ミラー（１９）の前記法線（２６）が、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して０°から１５°の間、好ましくは０．０１°から１０°の間、さらにより好ましくは３°から８°の間の角度（１５）によって分離されるように構成される、ミラー、
該可動式ミラー（１９）を動かすための駆動手段（６）、および
再帰反射システム（２１）であって、
前記可動式ミラー（１９）上の前記第２の入射光ビーム（８）の反射から前記出射光ビーム（７）を得るために、該ミラー（１９）のすべての位置および配向に対して、該ミラー（１９）への第２の入射光ビーム（８）を前記第１の反射光ビーム（２３）から得るように該ミラー（１９）に対して位置決めされ、
前記第２の入射光ビーム（８）を前記ミラー（１９）上に、前記可動式ミラー（１９）のすべての可能な位置および配向に対して前記第１の反射光ビーム（２３）に平行に提供することができる、再帰反射システムを備えることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の集合体。
【請求項１４】
前記装置（１００）が、前記光学システム（２）と前記集束手段（９）との間に位置決めされて前記出射光ビーム（７）をオフセットする偏向システムをさらに備えることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の集合体。
【請求項１５】
基板（１１）を前記基板（１１）の融点よりも低い融点を有する可融性材料を含む部片と共に組み立てるためのシステムであって、
前記基板（１１）の上面（１６）を構造化するための請求項１０から１４のいずれか一項に記載の集合体と、
前記部片（１４）を前記基板（１１）の該上面（１６）に接触させるための手段と、
圧縮手段と、
前記可融性材料の少なくとも一部を溶融するのに十分な温度上昇を前記可融性材料内に作り出すことができるヒータとを備える、システム。
【国際調査報告】
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