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Stand der Technik
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Der Ansatz geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Es gibt Verfahren, bei denen zum Schutze eines Bildaufnehmers ein Kunststoffmaterial in einem aufgeheizten Spritzgießwerkzeug direkt auf eine Oberfläche eines Schaltungsträgers gespritzt wird. Dadurch wird der Bildaufnehmer gereinigt und anschließend geschützt.
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Die
DE 10 2013 106 392 B4 beschreibt ein Verfahren, mit dem eine Nanostruktur für entspiegelnde Mottenaugen direkt auf einen Kunststoffträger aufgebracht wird. Das Verfahren wird verwendet, um großflächige Displayoberflächen aus Kunststoff in Fahrzeugen zu entspiegeln.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Herstellen zumindest einer eine Nanostruktur aufweisenden Schicht auf zumindest einem Elektronikelement eines Leiterplatten-Nutzens für ein Kamerasystem sowie eine Spritzgießvorrichtung mit einer Strukturplatte mit zumindest einer Nanonegativstruktur zum Herstellen einer eine Nanostruktur aufweisenden Schicht gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein hier vorgestelltes Verfahren in nur einem Schritt des Spritzgießens ein Herstellen einer entspiegelnden Nanostruktur-Schicht auf einem Elektronikelement oder auch mehrerer Nanostruktur-Schichten auf mehreren Elektronikelementen ermöglicht.
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Es wird ein Verfahren zum Herstellen zumindest einer eine Nanostruktur aus einer Mehrzahl von zapfenförmigen Erhebungen, insbesondere mit einer Höhe von 100-200 nm aufweisenden entspiegelnden Schicht auf zumindest einem Elektronikelement eines Leiterplatten-Nutzens für ein Kamerasystem vorgestellt. Hierbei kann es sich um eine Nanostruktur handeln, wie sie in der
DE 10 2013 106 392 B4 offenbart ist. Der Leiterplatten-Nutzen weist zumindest zwei Leiterplatten auf, die in einem späteren Prozess voneinander getrennt werden können. Diese Leiterplatten dienen als Schaltungsträger und weisen jeweils zumindest ein Elektronikelement auf. Bei dem Elektronikelement kann es sich beispielsweise um einen Bildaufnehmer für ein Kamerasystem handeln. Der beschriebene Leiterplatten-Nutzen wird im Folgenden nur noch als „Nutzen“ bezeichnet.
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Das Verfahren weist einen Schritt des Zuführens und einen Schritt des Spritzgießens auf. Im Schritt des Zuführens wird zumindest ein Nutzenabschnitt des Nutzens in eine Spritzgießvorrichtung mit zumindest einer eine Nanonegativstruktur der herzustellenden Nanostruktur aufweisenden Strukturplatte zugeführt, wobei der Nutzenabschnitt das zumindest eine Elektronikelement umfasst. Im Schritt des Spritzgießens wird ein Schichtmaterial an das Elektronikelement gespritzt, wobei im Schritt des Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen das Elektronikelement und die Nanonegativstruktur der Strukturplatte gespritzt wird, um als die entspiegelnde Schicht eine abgeformte Strukturoberfläche der Nanonegativstruktur zu erzeugen.
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Mittels des hier vorgestellten Verfahrens ist vorteilhafterweise eine Herstellung einer eine Nanostruktur aufweisenden entspiegelnden Schicht durch ein Spritzgießen an eine entsprechende Nanonegativstruktur ermöglicht. Die entspiegelnde Schicht ist demnach schnell und einfach als ein Abdruck der Nanonegativstruktur erzeugbar. Dies ermöglicht unter Verwendung einer entsprechenden Strukturplatte vorteilhafterweise ein schnelles vielfaches Herstellen von derartigen entspiegelnden Schichten, beispielsweise auch gleichzeitig.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Bereitstellens aufweisen, in dem eine UV-Strahlung bereitgestellt wird, die dazu ausgebildet ist, um ein Vernetzen des im Schritt des Spritzgießens gespritzten Schichtmaterials auf oder an dem zumindest einen Elektronikelement zu bewirken. Als die UV-Strahlung ist eine Ultraviolettstrahlung zu verstehen, welche beispielsweise von einer UV-Lampe bereitgestellt werden kann. Durch das Vernetzen kann ein Aushärten des Schichtmaterials beschleunigt werden. So kann der Nutzen mit der Schicht ohne lange Wartezeiten zum Aushärten schnell weiterbearbeitet werden.
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Im Schritt des Zuführens kann der Nutzenabschnitt des Nutzens in die Spritzgießvorrichtung zugeführt werden, bei der die Strukturplatte zumindest eine weitere Nanonegativstruktur der herzustellenden Nanostruktur aufweist, wobei der Nutzenabschnitt zumindest ein weiteres Elektronikelement umfasst, wobei im Schritt des Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen das weitere Elektronikelement und die weitere Nanonegativstruktur gespritzt wird, um als eine weitere entspiegelnde Schicht eine weitere abgeformte Strukturoberfläche der weiteren Nanonegativstruktur an dem weiteren Elektronikelement zu erzeugen. Eine Ausformung der weiteren Nanonegativstruktur kann hierbei einer Ausformung der Nanonegativstruktur entsprechen oder zumindest ähneln, um die beschriebene Nanostruktur auch auf dem weiteren Elektronikelement erzeugen zu können. So sind vorteilhafterweise in dem einen Schritt des Spritzgießens zwei Schichten auf zwei Elektronikelementen herstellbar. Entsprechend können auch drei Schichten auf drei Elektronikelementen oder vier Schichten auf vier Elektronikelementen hergestellt werden.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Verfahren gemäß einer Ausführungsform einen Schritt des weiteren Zuführens ansprechend auf den Schritt des Spritzgießens aufweist, wobei im Schritt des weiteren Zuführens der Nutzen bewegt wird, wodurch zumindest ein zusätzlicher Nutzenabschnitt des Nutzens der Spritzgießvorrichtung zugeführt wird, wobei der zusätzliche Nutzenabschnitt zumindest ein zusätzliches Elektronikelement umfasst. Entsprechend kann das Verfahren einen Schritt des weiteren Spritzgießens des Schichtmaterials an das zusätzliche Elektronikelement aufweisen, wobei im Schritt des weiteren Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen das zusätzliche Elektronikelement und die Nanonegativstruktur der Strukturplatte gespritzt wird, um als eine zusätzliche entspiegelnde Schicht eine zusätzliche abgeformte Strukturoberfläche der Nanonegativstruktur zu erzeugen.
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Ein derartiges Bewegen oder Durchführen des Nutzens durch die Spritzgießvorrichtung ermöglicht ein schnelles und automatisiertes Anspritzen von entspiegelnden Schichten an eine Vielzahl von Elektronikelementen. Auch der zusätzliche Nutzenabschnitt kann hierbei eine Mehrzahl von Leiterplatten mit jeweils einem zusätzlichen Elektronikelement aufweisen, welche beispielsweise im Schritt des weiteren Spritzgießens gleichzeitig angespritzt werden, um eine Mehrzahl der zusätzlichen entspiegelnden Schichten herzustellen.
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Im Schritt des Spritzgießens kann als das Schichtmaterial ein transparentes Schichtmaterial und/oder ein Kunststoffmaterial an das Elektronikelement gespritzt werden. Im Schritt des Spritzgießens kann vorteilhafterweise auch als das Schichtmaterial ein niedrigviskoses Schichtmaterial an das Elektronikelement gespritzt werden. Ein niedrigviskoses Schichtmaterial lässt sich besonders vorteilhaft in die zapfenförmige Nanonegativstruktur einfügen.
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Das Verfahren kann auch einen Schritt des Anordnens aufweisen, in dem vor dem Schritt des Spritzgießens eine Schutzkappe auf dem Elektronikelement angeordnet wird, wobei im Schritt des Spritzgießens das Schichtmaterial an die Schutzkappe des Elektronikelements gespritzt wird, wobei im Schritt des Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen die Schutzkappe und die Nanonegativstruktur der Strukturplatte gespritzt wird, um als die entspiegelnde Schicht eine abgeformte Strukturoberfläche der Nanonegativstruktur auf oder an der Schutzkappe des Elektronikelements zu erzeugen.
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Eine derartige Schutzkappe kann dazu ausgebildet sein, um ein Durchdringen einer Ultraviolettstrahlung zu dem Elektronikelement zu verhindern. Als Bildaufnehmer ausgeformte Elektronikelemente beispielsweise können empfindlich gegenüber ultravioletter Strahlung sein und sollten deshalb vor dieser geschützt werden.
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Im Schritt des Spritzgießens kann das Schichtmaterial an das Elektronikelement gespritzt werden, wobei das Schichtmaterial eine Temperatur von 15 bis 25 Grad Celsius aufweist.
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Bei einer geringen Temperatur von 15 bis 25 Grad, welche als Raumtemperatur zu verstehen ist, kann vorteilhafterweise ein hoher Temperatureintrag in die Spritzgießvorrichtung, beispielsweise in ein verwendetes Spritzgießwerkzeug, und/oder eine Beschädigung eines empfindlichen Elektronikelements verhindert werden. Höhere Temperaturen können Bildaufnehmer beschädigen.
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Eine Spritzgießvorrichtung weist eine Strukturplatte auf, die zumindest eine Nanonegativstruktur zum Herstellen einer eine Nanostruktur aus einer Mehrzahl von zapfenförmigen Erhebungen, insbesondere mit einer Höhe von 100-200 nm aufweisenden entspiegelnden Schicht auf zumindest einem Elektronikelement eines Leiterplatten-Nutzens für ein Kamerasystem aufweist.
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Die Spritzgießvorrichtung kann zumindest eine Komponente eines Spritzgießwerkzeugs, beispielsweise einen Formeinsatz, aufweisen.
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Unter Verwendung einer solchen Spritzgießvorrichtung ist das zuvor vorgestellte Verfahren durchführbar. Die Nanonegativstruktur der Strukturplatte kann hierbei dazu ausgeformt sein, um die entspiegelnde Schicht herzustellen, bei der die zapfenförmigen Erhebungen der Nanostruktur matrixförmig angeordnet sind und/oder eine Breite im Mittel von weniger als 200 nm aufweisen und/oder um die entspiegelnde Schicht herzustellen, die eine mittlere effektive Brechzahl n von zwischen 1,08 und 1,25 aufweist. Eine derartige Schicht eignet sich gut zum Entspiegeln.
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Die Strukturplatte der Spritzgießvorrichtung kann zumindest eine benachbart zu der Nanonegativstruktur angeordnete Kennzeichnungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgeformt ist, um beim Herstellen der entspiegelnden Schicht benachbart zu der Nanostruktur eine Kennzeichnung auf oder in der Schicht zu erzeugen. Produktionsfehler beim Herstellen der Schicht sind somit schnell und einfach anhand der erzeugten Kennzeichnung nachvollziehbar.
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Die Strukturplatte kann als eine mittels eines Ätzverfahrens in einen Formeinsatz der Spritzgießvorrichtung geätzte Platte ausgeformt sein und/oder ein Kunststoffmaterial aufweisen und/oder transparent ausgeformt sein.
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Ein Kamerasystem mit einem Elektronikelement weist eine entspiegelnde Schicht auf, die unter Verwendung einer Variante des zuvor vorgestellten Verfahrens hergestellt wurde. Das Elektronikelement kann ein Bildaufnehmer des Kamerasystems sein, wobei der Bildaufnehmer dank der Schicht vorteilhafterweise sowohl entspiegelt als auch geschützt ist.
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Vorgestellt wird letztlich ein Verwenden einer Strukturplatte, um eine entspiegelnde Schicht auf zumindest einem Elektronikelement eines Leiterplatten-Nutzens für ein Kamerasystem herzustellen. Ein derartiges Verwenden schafft vorteilhafterweise eine neue Verwendung einer Strukturplatte.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine seitliche Darstellung eines Querschnitts einer Spritzgießvorrichtung mit einer Strukturplatte mit zumindest einer Nanonegativstruktur zum Herstellen einer eine Nanostruktur aufweisenden entspiegelnden Schicht auf zumindest einem Elektronikelement eines Leiterplatten-Nutzens für ein Kamerasystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine seitliche Darstellung eines Querschnitts einer Strukturplatte mit einer Nanonegativstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Aufsicht auf eine Strukturplatte mit einer Nanonegativstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine seitliche Darstellung eines Querschnitts einer Spritzgießvorrichtung mit einer Strukturplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine schematische Aufsicht auf eine Spritzgießvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine schematische Aufsicht auf eine Spritzgießvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen zumindest einer eine Nanostruktur aufweisenden entspiegelnden Schicht auf zumindest einem Elektronikelement eines Leiterplatten-Nutzens für ein Kamerasystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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1 zeigt eine seitliche Darstellung eines Querschnitts einer Spritzgießvorrichtung 100 mit einer Strukturplatte 105 mit zumindest einer Nanonegativstruktur 110 zum Herstellen einer eine Nanostruktur 115 aufweisenden entspiegelnden Schicht 120 auf zumindest einem Elektronikelement 125 eines Leiterplatten-Nutzens 130 für ein Kamerasystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Strukturplatte 105 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an der Spritzgießvorrichtung 100 aufgenommen und weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest zwei der Nanonegativstrukturen 110 auf. Jede der Nanonegativstrukturen 110 ist dazu ausgeformt, um eine der eine Nanostruktur 115 aus einer Mehrzahl von zapfenförmigen Erhebungen, insbesondere mit einer Höhe von 100-200 nm aufweisenden entspiegelnden Schichten 120 auf jeweils einem Elektronikelement 125 herzustellen.
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Zumindest ein hier dargestellter Nutzenabschnitt des Leiterplatten-Nutzens 130, im Folgenden auch nur noch „Nutzen“ 130 genannt, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum Herstellen der entspiegelnden Schicht 120 der Spritzgießvorrichtung 100 zugeführt angeordnet. Der Nutzenabschnitt weist zumindest einen, gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest zwei oder vier, der Elektronikelemente 125 auf. Jedes der Elektronikelemente 125 ist an oder auf einer Leiterplatte, auch Schaltungsträger genannt, des Nutzens 130 angeordnet und jeweils benachbart zu einer der Nanonegativstrukturen 110 der Strukturplatte 105 angeordnet.
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Ein Schichtmaterial 135 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel bereits an die Elektronikelemente 125 angespritzt worden, wobei das Schichtmaterial 135 jeweils zwischen die Elektronikelemente 125 und die benachbart angeordneten Nanonegativstrukturen 110 der Strukturplatte 105 gespritzt worden ist, um als die entspiegelnden Schichten 120 jeweils eine abgeformte Strukturoberfläche der Nanonegativstrukturen 110 zu erzeugen.
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Die Spritzgießvorrichtung 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine UV-Einrichtung mit zumindest einer UV-Lampe 140, gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von UV-Lampen 140, auf, die dazu ausgebildet ist, um eine UV-Strahlung bereitzustellen, die dazu ausgebildet ist, um ein Vernetzen des gespritzten Schichtmaterials 135 auf oder an dem zumindest einen Elektronikelement 125 zu bewirken.
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Das Schichtmaterial 135 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel transparent und/oder als ein Kunststoffmaterial ausgeformt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Schichtmaterial 135 mit einer Raumtemperatur von 15 bis 25 Grad Celsius an die Elektronikelemente 125 gespritzt worden.
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Im Folgenden werden Details der Spritzgießvorrichtung 100 noch einmal genauer beschrieben:
- 1 zeigt eine Prinzipskizze eines UV-Spritzgießwerkzeugs in Form der Spritzgießvorrichtung 100 mit einer Schutzschicht auf dem Nutzen 130.
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Die hier gezeigte Spritzgießvorrichtung 100 umfasst außer der Strukturplatte 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiterhin einen Werkzeugrahmen 145, in den ein unterer Formeinsatz 150 aufgenommen ist, auf welchem der Nutzen 130 angeordnet ist. Zudem umfasst die Spritzgießvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen oberen Formeinsatz 155. Der untere Formeinsatz 150 und der obere Formeinsatz 155 sind durch eine Trennebene 160 getrennt.
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Zur Herstellung der entspiegelnden Schicht 120 wird die Spritzgießvorrichtung 100 benötigt, welche gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Spritzgießmaschine und ein Mehrkavitäten-Spritzgießwerkzeug mit Leiterplatten-Nutzen-Durchführung 162 und eine UV-Lampe 140, beispielsweise eine UV-Flächenlampe umfasst. Die Durchführung 162 ist in dem unteren Formeinsatz 150 integriert, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel erhöht zum Werkzeugrahmen 145 eingebaut ist. Der obere Formeinsatz 155 besteht gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem Stahlrahmen 165, der Aussparungen für Kavitäten 170 aufweist und gemäß diesem Ausführungsbeispiel die transparente Kunststoffplatte mit Mikrostrukturen, also die Strukturplatte 105, sowie die UV-Lampe 140 aufnimmt und fixiert. Die Strukturplatte 105 besteht gemäß einem Ausführungsbeispiel aus zumindest einem Cycloolefin-Copolymer, kurz COC, und/oder einem Cycloolefin-Polymer, kurz COP, und weist durch eine Maskierung beim Ätzprozess nur an den Kavitätsoberflächen der Kavitäten 170 die Nanonegativstruktur 110 auf, die auch als eine Mottenaugen-Mikrostruktur bezeichnet werden kann. Somit ist die Strukturplatte 105 in Form einer stabilen Kunststoffplatte für mehrere Kavitäten 170 im oberen Formeinsatz 155 fixiert und ist bei Bedarf einfach austauschbar.
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Das gemäß diesem Ausführungsbeispiel niedrigviskose und/oder transparente Schichtmaterial 135 in Form eines UV-Kunststoffs wurde über einen Angussverteiler 175, der auch auf einer Leiterplatten-Nutzenoberfläche des Nutzens 130 verläuft, bei Raumtemperatur in die Kavitäten 170 des Spritzgießwerkzeugs der Spritzgießvorrichtung 100 eingefüllt. Siehe hierzu auch die 5 bis 6.
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Sobald alle Hohlräume, zuvor als Kavitäten 170 bezeichnet, mit dem UV-Kunststoff ausgefüllt wurden, wird die UV-Lampe 140 oder die UV-Lampen 140 eingeschaltet und die transparente Schicht 120 chemisch vernetzt. Nach einem Aushärten des Kunststoffes wird der Nutzen 130 von Fixierungsstiften 180, die in Freisparungen 185 eingepasst sind, gehoben und gemäß diesem Ausführungsbeispiel um vier Kavitäten 170 weiter gesetzt. Somit wandern ein ausgehärteter Angusskanal des Angussverteilers 175 und die überspritzten Schaltungsträger des Nutzens 130 für einen nächsten Schuss aus der Trennebene 160. Bei den in 5 oder 6 gezeigten 16-ner Nutzen 130 wird dieser Vorgang viermal wiederholt. Nach der Aushärtung der Schichten 120, die auch als Optikschichten bezeichnet werden können, mit dem jeweils ebenfalls entspiegelnden Negativabdruck der geätzten Mikrostrukturen in Form der Nanostrukturen 115 ist der Leiterplatten-Nutzen 130 aus dem Werkzeug entnehmbar und ohne Abkühlzeit direkt zur Separierung weiterleitbar.
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2 zeigt eine seitliche Darstellung eines Querschnitts einer Strukturplatte 105 mit einer Nanonegativstruktur 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Strukturplatte 105 mit beispielhaft nur einer Nanonegativstruktur 110 handeln.
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Die Nanonegativstruktur 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Vertiefungen 200 auf, die dazu ausgeformt sind, um die entspiegelnde Schicht herzustellen, bei der die zapfenförmigen Erhebungen der Nanostruktur matrixförmig angeordnet sind und/oder die Erhebungen eine Breite im Mittel von weniger als 200 nm aufweisen und/oder um die entspiegelnde Schicht herzustellen, die eine mittlere effektive Brechzahl n von zwischen 1,08 und 1,25 aufweist.
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Die Strukturplatte 105 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine mittels eines Ätzverfahrens in den Formeinsatz der Spritzgießvorrichtung geätzte Platte ausgeformt und/oder weist ein Kunststoffmaterial auf und/oder ist transparent ausgeformt.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Strukturplatte 105 außerdem zumindest eine benachbart zu der Nanonegativstruktur 110 angeordnete Kennzeichnungseinrichtung 205 auf, die dazu ausgeformt ist, um beim Herstellen der entspiegelnden Schicht benachbart zu der Nanostruktur eine Kennzeichnung auf oder in der Schicht zu erzeugen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kennzeichnungseinrichtung 205 dazu ausgeformt, um auf oder in der Schicht eine Nummer oder Kavitätennummer zu erzeugen.
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3 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Strukturplatte 105 mit einer Nanonegativstruktur 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Dabei kann es sich um die anhand von 2 beschriebene Strukturplatte 105 handeln, bei der die Vertiefungen 200 zur Herstellung der matrixförmigen Erhebungen der entspiegelnden Schicht matrixförmig angeordnet sind.
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4 zeigt seitliche Darstellung eines Querschnitts einer Spritzgießvorrichtung 100 mit einer Strukturplatte 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Spritzgießvorrichtung 100 mit der Strukturplatte 105 handeln, wie sie in einer der 1 bis 3 beschrieben ist. Bei dem Nutzen 130 kann es sich um den in 1 beschriebenen Nutzen 130 handeln, mit dem Unterschied, dass die Elektronikelemente 125 gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils eine Schutzkappe 400 aufweisen, welche jeweils zwischen den Elektronikelementen 125 und den angespritzten entspiegelnden Schichten angeordnet sind.
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4 zeigt mit anderen Worten ausgedrückt eine Prinzipskizze eines UV-Spritzgießwerkzeugs mit Schutzkappe 400 und Schutzschicht.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektronikelemente 125 als Bildaufnehmer ausgeformt, die durch UV-Licht von der UV-Lampe 140 geschädigt werden können. Aus diesem Grund ist zum Schutz der Bildaufnehmer jeweils eine gemäß diesem Ausführungsbeispiel dünne und/oder transparente Schutzkappe 400 aus UV-Licht absorbierendem Polycarbonat, kurz PC, und/oder Polymethylmethacrylat, kurz PMMA, positioniert und durch den vernetzenden Kunststoff des Schichtmaterials eingeschlossen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Schutzkappen 400 vor dem Anspritzen des Schichtmaterials auf den Elektronikelementen 125 angeordnet worden. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist diese UV-Schutzschicht in Form der Schutzkappen 400 aber auch schon beim Aufbau des Kamerachips berücksichtigt worden.
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Eine Aufgabe der hier vorgestellten Spritzgießvorrichtung 100 ist es, entspiegelte Optikschichten aus Kunststoff gleichzeitig auf mehreren Schaltungsträgern mit empfindlichen Bildaufnehmern und anderen Elektronikkomponenten in einem Prozessschritt ohne Temperatureintrag zu fertigen. Diese Aufgabe erfüllt die hier vorgestellte Spritzgießvorrichtung 100, wodurch vorteilhafterweise in sehr kurzer Zykluszeit ein kostengünstiges und gegenüber Umwelteinflüssen robustes Kamerasystem herstellbar ist. Eine mittels der Schicht erzeugte Verkapselung des Kameramoduls dient hierbei einerseits als ein entspiegeltes Element für den Bildaufnehmer und andererseits als mediendichter Schutz auch für eine dazu gehörende Elektronik.
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Die Spritzgießvorrichtung 100 ermöglicht somit ein UV-Spritzgießverfahren, in dem in einem Prozessschritt ohne Temperatureintrag entspiegelte Optikschichten aus Kunststoff auf mehreren Schaltungsträgern mit empfindlichen Bildaufnehmern gleichzeitig gefertigt werden. Somit verringern sich die Zykluszeiten pro Bauteil und damit die Systemkosten.
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Die empfindlichen Elektronikelemente 125 auf dem Schaltungsträger werden hierbei beim Einsatz eines gemäß diesem Ausführungsbeispiel niedrigviskosen UV-Kunststoffs mit hoher Haftwirkung nicht durch eine Oberflächenbehandlung oder eine hohe Werkzeugtemperatur beansprucht und nur mit sehr geringem Fülldruck bei Raumtemperatur zu einer Schutzschicht umflossen. Gleichzeitig wird ein Negativ einer entspiegelnden Mikrostruktur von einem gemäß diesem Ausführungsbeispiel plasmageätzten Formeinsatz in Form der Strukturplatte 105 abgeformt. Der Formeinsatz ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine transparente Kunststoffplatte, die in einem Ätzprozess unter Vakuum eine spezielle Mikrostruktur partiell bekommen hat. Das abgeformte Negativ dieser Struktur ist ebenfalls entspiegelnd und wird durch das angewandte Verfahren der Spritzgießvorrichtung 100 als die Schicht mit der Nanostruktur auf die Optikschicht des Schaltungsträgers übertragen.
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Die Schaltungsträger werden als kompakter und stabiler Leiterplatten-Nutzen 130 aus gemäß diesem Ausführungsbeispiel 16 Modulen angeliefert und haben gemäß diesem Ausführungsbeispiel noch keine Anschlusskabel. Dadurch ist ermöglicht, dass mehrere Schaltungsträger und somit auch mehrere Kavitäten für die Optikschichten in Kombination mit einer flächigen UV-Lampe 140 in einem Spritzgießwerkzeug integrierbar sind.
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Über den Angussverteiler 175 ist der UV-Kunststoff bei Raumtemperatur auf alle Kavitäten gleichmäßig verteilt worden. Direkt nach der kompletten Füllung aller Kavitäten wird die UV-Lampe 140 eingeschaltet und die Optikschicht chemisch vernetzt. Nach der Aushärtung der Optikschichten kann der Leiterplatten-Nutzen 130 aus dem Werkzeug der Spritzgießvorrichtung 100 entnommen und ohne Abkühlzeit direkt weiterverarbeitet werden. Mit der mittels der Kennzeichnungseinrichtung abgeformten Kavitätennummer auf der transparenten Schicht in einem nicht optischen Bereich ist jedes Bauteil einer entsprechenden Position im Spritzgießwerkzeug zuordenbar. Bei Qualitätsproblemen kann somit vorteilhafterweise die entsprechende Kavität direkt identifiziert und gegebenenfalls gereinigt oder nachbearbeitet werden. Dank der guten Fließfähigkeit des transparenten UV-Kunststoffs sind neben Oberflächen mit einer geringen Rauigkeit auch Freiformflächen oder Teilbereiche mit den entspiegelnden Mikrostrukturen sehr gut abformbar und dünne Spalte unter Elektronikbauteilen optimal ausfüllbar.
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5 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Spritzgießvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 4 beschriebene Spritzgießvorrichtung 100 handeln, bei der aus Gründen der Übersichtlichkeit der obere Formeinsatz nicht dargestellt ist.
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Anders ausgedrückt zeigt 5 eine Prinzipskizze eines Mehrkavitäten-Spritzgießwerkzeugs für einen Nutzen 130. Gemäß diesem Ausführungsbispiel weist der Nutzen 130 16 Schaltungsträger 500 auf, welche zuvor auch als Leiterplatten bezeichnet wurden. Der Nutzen 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zu einer Einspritzrichtung 505 durch das Spritzgießwerkzeug der Spritzgießvorrichtung 100 geführt, wobei immer vier Kavitäten 170 pro Spritzgießzyklus gefüllt werden.
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In die Strukturen oder benachbart zu den Strukturen in der Schicht ist fortlaufend jeweils eine Kavitätennummer 510 in einem nicht optisch relevanten Bereich eingraviert. Durch die Kavitätennummern 510 ist jedes Bauteil bei einer anschließenden Qualitätskontrolle einer speziellen Position im Spritzgießwerkzeug zuordenbar. Jeder Angusspunkt 515 an der Optikschicht hat eine andere Position zur Kavitätennummer 510.
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6 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Spritzgießvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 5 beschriebene Spritzgießvorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass das Spritzgießwerkzeug dazu ausgebildet ist, um zwei der Nutzen 130 aufzunehmen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind mittels der Spritzgießvorrichtung 100 gleichzeitig acht der entspiegelnden Schichten an die Elektronikelemente 125 anspritzbar.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen zumindest einer eine Nanostruktur aufweisenden entspiegelnden Schicht auf zumindest einem Elektronikelement eines Leiterplatten-Nutzens für ein Kamerasystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Dabei kann es sich um ein Verfahren 700 handeln, das von der anhand einer der vorangegangenen Figuren beschriebenen Spritzgießvorrichtung ansteuerbar und/oder unter Verwendung der Spritzgießvorrichtung ausführbar ist.
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Das Verfahren 700 kann auch als ein Spritzgießverfahren zur temperaturneutralen Herstellung von entspiegelten Optikschichten auf einem Leiterplatten-Nutzen mit mehreren Schaltungsträgern bezeichnet werden.
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Mittels des Verfahrens ist die entspiegelnde Schicht auf dem Elektronikelement herstellbar, wobei die Schicht die Nanostruktur aus einer Mehrzahl von zapfenförmigen Erhebungen aufweist, welche insbesondere eine Höhe von 100-200 nm aufweisen.
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Das Verfahren weist einen Schritt 705 des Zuführens und einen Schritt 710 des Spritzgießens auf. Optional umfasst das Verfahren 700 gemäß diesem Ausführungsbeispiel außerdem einen Schritt 715 des Bereitstellens, einen Schritt 720 des weiteren Zuführens, einen Schritt 725 des weiteren Spritzgießens und einen Schritt 730 des Anordnens.
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Im Schritt 705 des Zuführens wird zumindest ein Nutzenabschnitt des Nutzens in eine Spritzgießvorrichtung mit zumindest einer eine Nanonegativstruktur der herzustellenden Nanostruktur aufweisenden Strukturplatte zugeführt, wobei der Nutzenabschnitt das zumindest eine Elektronikelement umfasst. Im Schritt 710 des Spritzgießens wird ein Schichtmaterial an das Elektronikelement gespritzt, wobei im Schritt 710 des Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen das Elektronikelement und die Nanonegativstruktur der Strukturplatte gespritzt wird, um als die entspiegelnde Schicht eine abgeformte Strukturoberfläche der Nanonegativstruktur zu erzeugen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 705 des Zuführens der Nutzenabschnitt des Nutzens in die Spritzgießvorrichtung zugeführt, bei der die Strukturplatte zumindest eine weitere Nanonegativstruktur der herzustellenden Nanostruktur aufweist, wobei der Nutzenabschnitt zumindest ein weiteres Elektronikelement umfasst, wobei im Schritt 710 des Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen das weitere Elektronikelement und die weitere Nanonegativstruktur gespritzt wird, um als eine weitere entspiegelnde Schicht eine weitere abgeformte Strukturoberfläche der weiteren Nanonegativstruktur an dem weiteren Elektronikelement zu erzeugen.
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Im Schritt 715 des Bereitstellens wird eine UV-Strahlung bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, um ein Vernetzen des im Schritt 710 des Spritzgießens gespritzten Schichtmaterials auf oder an dem zumindest einen Elektronikelement zu bewirken.
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Im Schritt 720 des weiteren Zuführens wird ansprechend auf den Schritt 710 des Spritzgießens und/oder den Schritt 715 des Bereitstellens der Nutzen bewegt, wodurch zumindest ein zusätzlicher Nutzenabschnitt des Nutzens der Spritzgießvorrichtung zugeführt wird, wobei der zusätzliche Nutzenabschnitt zumindest ein zusätzliches Elektronikelement umfasst. Im Schritt 725 des weiteren Spritzgießens wird das Schichtmaterial an das zusätzliche Elektronikelement gespritzt, wobei im Schritt 725 des weiteren Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen das zusätzliche Elektronikelement und die Nanonegativstruktur der Strukturplatte gespritzt wird, um als eine zusätzliche entspiegelnde Schicht eine zusätzliche abgeformte Strukturoberfläche der Nanonegativstruktur zu erzeugen.
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Im Schritt 730 des Anordnens wird vor dem Schritt 710 des Spritzgießens und/oder vor dem Schritt 705 des Zuführens eine Schutzkappe auf dem Elektronikelement angeordnet, wobei im Schritt 710 des Spritzgießens das Schichtmaterial an die Schutzkappe des Elektronikelements gespritzt wird, wobei im Schritt 710 des Spritzgießens das Schichtmaterial zwischen die Schutzkappe und die Nanonegativstruktur der Strukturplatte gespritzt wird, um als die entspiegelnde Schicht eine abgeformte Strukturoberfläche der Nanonegativstruktur auf oder an der Schutzkappe des Elektronikelements zu erzeugen.
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Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Ein hier vorgestellter Ansatz ist direkt am erzeugten Bauteil, insbesondere an der hergestellten Schicht, durch Betrachtung einer Oberfläche mit spezieller Mikrostruktur und/oder der in 2 beschriebenen Kavitätennummern nachweisbar. An Positionen der Angusspunkte, durch die Analyse des UV-Kunststoffes sowie durch Bauteilschnitte ist das Fertigungsverfahren vom Fachmann sofort erkennbar.
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Das hier vorgestellte Verfahren 700 kann für eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen Schaltungsträger mit empfindlichen optischen Elektronikbauteilen bei Raumtemperatur mit einer entspiegelnden Optikoberfläche mediendicht verpackt werden sollen, eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013106392 B4 [0003, 0006]