专利名称：用于光学透明导通孔填充的改善方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明的技术领域关于用于以材料填充导通孔的方法和通过使用该方法所产生的产品。更特别地，本发明是关于以光学透明材料填充非常小的导通孔。甚至更特别地，本发明是关于以光学透明材料填充非常小的导通孔，使得当不发光时，导通孔为非常不引人注意的，且当从后方发光时，导通孔提供非常均勻、一致的光。
背景技术：
通过壳体投射光来提供信息为常见。范例包括但不限于计算机键盘，其包括用于例如「Caps LockJ或「Num LockJ功能的指示灯；包括「开/关」灯的计算机监视器；汽车， 其包括指示加热座椅是否启用或气囊是否打开的指示灯；具有指示灯的电视机；及诸多其它消费性电子器件。通常提供该种照明的方式是提供投射光，当灯熄灭时，该投射光为可见，而当灯打开时，该投射光为明亮以便进行指示。大量灯或灯用孔可能会破坏业内设计人员的目的。一种企图制造较不引人注意光的孔的方法为钻出非常小且尖细的孔，且以透明材料填充该孔。孔或导通孔可以使用机械钻头、雷射、放电加工或化学蚀刻而形成。用于制造光学导通孔的方法是描述于待审查的美国申请案第11/742，862号「Process for Optically Transparent Via Filling」(用于光学透明通路填充的工艺)，其受让于本发明的受让人。在这个方法中，钻出导通孔且以可加工的透明材料填充，凝固填充物透明材料， 并且接着清洁该表面，以便从对象的显露表面移除过量的凝固透明材料。我们所认定的可加工的材料是在塑料状态、可以被倾注或嵌入导通孔之中，且使导通孔的内部形状一致，从而密封该导通孔。该程序解释于图Ia至Id。在图Ia中，基板10具有前侧或装饰侧12以及背侧14，具有导通孔16的基板10以透明填充物18填充，且以来自于紫外线光源22的紫外线(UV)辐射20而照射，以凝固填充物18。图Ib显示了相同的基板10和导通孔16，该导通孔填充了凝固的填充物对。需注意的是UV辐射已经穿透并凝固填充物，该填充物延伸超过前侧12，其造成了经固化的填充物的「指状物」26，以延伸过量前侧12。在图Ic中， 机械装置(举例来说，刀片)观是用来从基板10的前侧12移除凝固材料的指状物26。如果指状物为足够的小，则凝固材料的指状物有时也可以通过简单地以布擦拭来移除。图Id 显示在移除指状物26之后的具有填充了凝固材料M的导通孔16的基板10。图2显示填充了固化填充物32的导通孔30的高解析光学显微影像，该影像是在移除了过量的固化填充物之后，从基板的前侧或装饰侧；34所拍摄。如图2所示，该程序在对象的显露表面上留下了在固化的透明材料32中的破裂表面，其会使导通孔变得难看、当不发光时更引人注意且损害发光外观，所有上述都不是所希望的。因此，存在着以透明材料填充导通孔的方法与设备而没有表面破裂的需求，以改善当导通孔发光和不发光时的美学外观。
发明内容
本发明所揭示的是用于以材料来封闭在相对较薄的基板或面板的导通孔的改善方法和以该方法制造的产品，其中该材料允许光穿透过透明填充物材料。我们认为导通孔是形成在面板或基板中的孔洞，该孔洞从一个表面延伸至另一个，其特色在于通过导通孔的内部墙和平面而限制的内部体积，其延伸出导通孔所穿透的表面。我们所认定的封闭是以此方式而导入材料进入导通孔的内部体积，以填充导通孔的剖面。需注意的是导通孔的整个导通孔体积可以或可以不被完全地填充，然而，通常会造成于一个表面的延伸超过导通孔的体积的过量材料。本发明的一个目标是揭示以此方法移除这些过量材料的方法与设备，以留下平滑且没有碎屑的表面，因而提供改善的填充透光导通孔。以此方式填充的面板或基板通常是由金属所制成，不过可以使用其它材料(举例来说，塑料或是合成材料)。透明填充物材料是以可加工的形式来导入进导通孔，且接着使其或允许其凝固或固化成为坚硬的光学透明材料，其通常附着至导通孔的内部墙，以支持在导通孔的剩余位置。可以使用的范例材料包含UV-可凝固聚合物或通过暴露在辐射下而凝固的其它聚合物，可通过化学反应而凝固的环氧树脂或其它多种类的化合物、通过冷却或热应用而凝固的化合物、以及通过液体的蒸发而凝固或硬化的化合物。任何的这些材料可以优势地使用在本发明中。范例的透光材料是由在明尼苏达州St. Paul的3M公司所制造的AHS-1100开发材料。可以优势地使用其它透光填充物，其包含可以通过UV辐射以外的方法而凝固的填充物。凝固指的是通过透明填充物从实质上液体或可加工状态转变成固态或相对坚硬的状态的程序。透明填充物可以通过化学反应、热或其它电磁辐射、暴露于空气、液体的蒸发或其它方法而凝固。在此所叙述的具体实施例可以适用于使用这些其它的凝固方法。举例来说，在填充物是两种环氧树脂的情况下，其会在施加于导通孔之前先混合，且将会在经决定的时间量之内凝固，在填充物完全凝固之前，通过机械或压缩气体可以快速移除残余。亦需考虑的是替代上述材料，热塑性材料可以形成透明填充物。在此案例中，过量的材料必须在热塑性材料通过冷却而凝固之前而移除。根据本发明的一个具体实施例，该方法包含提供包含至少一个导通孔的面板且以光学透射材料封闭导通孔，接着在光学透射材料通过固化、冷却、液体蒸发而变成凝固或坚硬之前移除过量的材料。在凝固之前移除过量的材料会留下平滑且无特征的透明材料的暴露表面，从而当不发光时，该导通孔为较不引人注意，而当发光时，该导通孔提供更均勻一致的照明。可以通过机械工具(举例来说，刀片或橡胶清洁器)擦拭表面而移除过量的材料，或通过压缩的空气而移除过量的材料。这些步骤可以依循以溶剂擦拭或真空抽吸或这些方法的结合，以移除任何剩余的过量材料。此外，也揭示了根据在此所述的方法所制成的透光导通孔。举例来说，在此所教示的是具有透光特性的导通孔，其中在对象中的透光导通孔是以光学透射材料所填充，其中过量的光学透射材料是在材料凝固之前至少部份地从对象的表面移除。
在此的叙述参考随附的图式，其中相似的组件符号指的是在贯穿许多图中的相似部份。图la、lb、Ic以及Id显示凝固和从经填充的导通孔中移除过量的材料的现有技术的方法。图2是利用现有技术的方法的已经凝固且清洁的经填充导通孔的光学显微影像。
图3a、3b、3c以及3d显示凝固和使用机械工具从经填充的导通孔中移除过量的材料的方法。图^、4b以及如显示凝固和使用空气刀和真空从经填充的导通孔中移除过量的材料的方法。图5是根据本发明的具体实施例所实施的经填充的导通孔的光学显微影像。图6是根据本发明的具体实施例所实施的经填充的导通孔的扫描电子显微影像。图7是根据本发明的具体实施例所实施的经填充的导通孔的扫描电子显微影像。
具体实施例方式本发明的目标是提供用于产生改善的经填充孔洞于表面上的方法和设备。图3a 显示了具有前侧(或表面)或装饰侧(或表面)12以及背侧(或表面)14且具有导通孔16 的基板10的概略图，该导通孔是以透明填充物18所封闭。透明填充物18是使用发出UV 光52的UV光源50来部份地凝固。需注意的是UV光是以接近平行于基板的背侧14的角度而指向了基板，以避免辐射穿过导通孔且凝固了延伸超过前表面12的填充物部份54。图 3b显示基板10和在导通孔16的部份凝固填充物48。因为部份凝固填充物48的延伸超过前表面12的一部份没有被凝固，所以可以使用机械刀片或橡胶清洁器56来擦拭整个表面而移除该部份，从导通孔16的附近邻近处移除过量的填充物58。图3c显示具有部份凝固填充物48的基板10和在基板10的顶表面12上的过量的未凝固填充物58。在这个具体实施例中，UV光源60是放置成较垂直于背表面14，使得UV光线62完全地穿过部份凝固填充物48至顶表面12，从而完成凝固程序。在其它的具体实施例中，过量的填充物材料可以在任何凝固程序施行之前就移除。图3d显示具有完全凝固的填充物64的基板10，其为经清洁而移除存留在顶表面12上方的未凝固填充物之后的图。此清洁可以通过真空或溶剂清洗或其它相等方法而完成，且可以在导通孔的材料已经完全地凝固之前或之后实施。本发明的另一个具体实施例已经解释于图如至如。图如显示具有前侧12和背侧14且具有导通孔16的基板10。导通孔16是以可加工的透明填充物18而封闭。在图 4b中，空气刀80是用来导引压缩的空气流82至基板12的顶表面上，以从导通孔16的附近邻近处来移除过量的填充物58。在本发明的具体实施例中，真空喷嘴86从顶表面12移除过量的填充物58直到该过量的填充物从导通孔离开。图如显示在导通孔16的部份凝固填充物48，其是使用来自于UV源60的UV辐射62而从基板10的背表面14来凝固。亦需考虑的是可以通过热、冷却、溶剂蒸发、化学反应或其它方法而凝固。在凝固之后，前表面 10可以溶剂擦拭，以移除任何过量的填充物的存留痕迹。图5显示从装饰侧或前侧34所拍摄的本发明所制造的填充导通孔30的光学显微相片。需注意的是填充物90的平滑外观会使经填充的导通孔在不发光时较不引人注意， 且使导通孔外观可以更均勻地在较广的视角上照射。图6显示从面板的前侧34所拍摄的导通孔30的扫描电子显微影像，该导通孔以根据本发明的具体实施例而提供的透明材料92所填充，其使用了机械方法来移除过量的未凝固填充物。虽然经填充的导通孔的外观在现有技术中有大幅地改善，举例来说，如图2 所示，在凝固的填充物上，小量的碎屑和表面纹理是明显的。图7显示了从面板的前侧34 所拍摄的具有透明填充物94的导通孔30的扫描电子显微影像，其是根据本发明的具体实施例所实施，其使用压缩的空气和真空来从导通孔移除过量的填充物。此照片显示了填充物94没有可察觉的残余且没有明显的表面纹理。 亦将了解的是可以互换较佳具体实施例的细节，而仍会在本发明教示的范围内。
权利要求
1.一种以透明材料填充导通孔的方法，其包含以下步骤提供具有导通孔的面板，通过在可加工状态的透明材料封闭该导通孔，一部份的该封闭透明材料是实质地在该导通孔内部，而一部份的该封闭透明材料是实质地在该导通孔的外部，该方法包含在该透明材料是可加工状态时，分离该外部部份和内部部份。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过导引高速流体于该面板处以分离该外部部份和该内部部份。
3.根据权利要求1所述的方法，其中通过实质齐平于该面板来扫过机械刀片而分离该外部部份和该内部部份。
4.根据权利要求1所述的方法，其包含更进一步的步骤供应真空至该外部部份。
5.根据权利要求1所述的方法，其包含更进一步的步骤供应溶剂至该外部部份。
6.根据权利要求1所述的方法，其中该透明材料为凝固。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该凝固是通过辐射、加热、冷却、蒸发或化学反应的一个而实施。
8.—种以透明材料填充面板中的导通孔的设备，其包含以在可加工状态的透明材料封闭该导通孔的工具，一部份的该透明材料是实质地在导通孔内部，而一部份是实质地在该导通孔的外部，该设备包含分离装置，其在该透明材料是可加工状态时，将该透明材料的外部部份与该透明材料的内部部份分离。
9.根据权利要求8所述的设备，其中该分离装置是流体刀。
10.根据权利要求8所述的设备，其中该分离装置是机械刀片。
11.根据权利要求8所述的设备，其包含真空装置，该真空装置从该面板移除该透明材料的该外部部份。
12.根据权利要求8所述的设备，其包含用于凝固该透明材料的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，其中该凝固是通过辐射、加热、冷却、蒸发或化学反应的一个而实施。
14.一种导通孔，其形成于面板中且是以可加工状态的透明材料填充，一部份的该透明材料是实质地在该导通孔内部，而一部份的该透明材料是实质地在该导通孔的外部，且随后凝固该透明材料，该导通孔包含由于在凝固透明材料之前先将该外部透明材料与该内部透明材料分离，所以提供了具有实质平滑、没有碎屑且没有破裂的表面的导通孔，以及在该分离之后，凝固该光学透明材料。
15.根据权利要求14所述的导通孔，其中该分离装置是流体刀。
16.根据权利要求14所述的导通孔，其中该分离装置是机械刀片。
17.根据权利要求14所述的导通孔，其包含在该凝固之后，以溶剂清洁该面板。
18.根据权利要求14所述的导通孔，其中该凝固是通过辐射、加热、冷却、蒸发或化学反应的一个而实施。
全文摘要
本发明呈现了以透明材料填充导通孔的方法与设备，其中该方法包含以下步骤提供具有导通孔的面板，通过在可加工状态的透明材料封闭导通孔，使得一部分的封闭材料是在导通孔内部，而一部份的材料是在该导通孔的外部。分离该外部和内部的部分，使得当透明填充材料凝固时，透明填充材料形成平滑且无特征的表面。这使得当发光时，经填充的导通孔在大范围的视角上具有实质上均匀且一致的外表。
文档编号B29D11/00GK102165250SQ200980138265
公开日2011年8月24日 申请日期2009年8月20日 优先权日2008年8月20日
发明者史帝夫·柯恩, 威廉·安东尼, 杰弗瑞·豪尔顿, 格兰·F·西门森 申请人:伊雷克托科学工业股份有限公司