本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于以應(yīng)力消除方式從玻璃、玻璃陶瓷或半導(dǎo)體制造穿孔工件的方法。將所述工件加熱至轉(zhuǎn)變溫度，然后在在合適頻率或脈沖形狀的高壓電場的基礎(chǔ)上對所述工件進(jìn)行穿孔。然后以釋放所述穿孔步驟所產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的速率使所述穿孔工件從所述轉(zhuǎn)變溫度范圍冷卻至室溫。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于以應(yīng)力消除方式從玻璃、玻璃陶瓷或半導(dǎo)體制造穿孔工件的方法。
技術(shù)介紹
通過借助于局部電熱加熱直至材料揮發(fā)以使得在電介質(zhì)中產(chǎn)生待形成的孔，可以對諸如塑料、半導(dǎo)體或玻璃的介電材料的箔或薄片進(jìn)行穿孔。在所述穿孔點(diǎn)，進(jìn)行所述材料的局部加熱以局部降低擊穿電場強(qiáng)度。那么如果越過所述材料施加合適頻率或脈沖形狀的高壓電場，則將導(dǎo)致?lián)舸┎⑶译娏鲗⒘鬟^所述材料。如果和半導(dǎo)體、玻璃、玻璃陶瓷和許多塑料的情況一樣，所述材料隨溫度在電導(dǎo)率方面顯示出足夠大的增加，則這導(dǎo)致在所述材料中擊穿溝道的“電熱自聚焦”:其中所述材料更熱，所述電流密度也增加并且繼續(xù)進(jìn)一步局部加熱所述材料直至它揮發(fā)，并且所述蒸氣基本上“轟開”所述穿孔。文獻(xiàn)WO 2009/059768 Al和WO 2009/074338 Al描述了通過向預(yù)定穿孔點(diǎn)選擇性供給熱能并施加電場以產(chǎn)生由電流和功率調(diào)制元件所限定的電流從而在電絕緣基底中制造穿孔。不對整個工件進(jìn)行加熱。從DE 10 2007 062 979 Al可知用于制造具有改進(jìn)抗熱震性的玻璃制品的方法， 所述玻璃制品即作為炊具的內(nèi)部板材的玻璃板。通過用局部熱源掃過相關(guān)表面，在成形后直接將這種槽形玻璃板在它外部表面上快速表層加熱至在軟化點(diǎn)或以上范圍中的溫度。對于所述加熱玻璃板的后處理，使它在退火爐中經(jīng)受緩慢冷卻和余熱步驟。當(dāng)對玻璃或玻璃狀材料的工件進(jìn)行電熱穿孔時，在所述孔邊緣的區(qū)域中可能出現(xiàn)非常高的應(yīng)力條件。取決于所述工件的幾何結(jié)構(gòu)(孔的尺寸和圖案，工件的厚度和維度)和玻璃類型，可能導(dǎo)致等于和高于50MPa的有害拉應(yīng)力，其可能還與有害的切向拉應(yīng)力有關(guān)系。當(dāng)在所述工件中所述孔的間距必須非常小時，特別是當(dāng)繼之另外的處理步驟例如如果要涂覆該工件時，則這種工件的變形、分裂或裂縫的風(fēng)險特別大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的是提供用于制造玻璃、玻璃陶瓷或半導(dǎo)體的穿孔工件的方法， 其以應(yīng)力消除方式進(jìn)行電熱穿孔。根據(jù)本專利技術(shù)，將待穿孔工件加熱至高達(dá)在所述工件材料在該溫度下軟化的轉(zhuǎn)變溫度附近的溫度范圍，但是并不在這個溫度范圍中保持很久以至于出現(xiàn)工件變形的風(fēng)險。在合適的頻率或脈沖形狀的高壓電場的基礎(chǔ)上，對所述工件進(jìn)行穿孔。在這個過程中，電流增加，由此加熱所述穿孔材料并使其揮發(fā)。此時使在所述穿孔邊緣區(qū)域中溫度高于其它區(qū)域溫度的穿孔工件如此緩慢地冷卻以至于釋放了所述穿孔步驟產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。還可以經(jīng)由擺式退火(Pendelgliihens erfolgen)完成所述冷卻步驟,其中在冷卻至室溫之前對所述穿孔工件進(jìn)行再加熱。適當(dāng)?shù)兀瑢⒃偌訜徇M(jìn)行至高達(dá)在所述工件材料轉(zhuǎn)變溫度附近的溫度范圍。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)如下效果，即在很大程度上避免形成熱感應(yīng)應(yīng)力條件，或者已經(jīng)存在的應(yīng)力條件被降低或甚至消失。具體實(shí)施方式將根據(jù)示意性顯示了穿孔工件制造過程的附圖來描述本專利技術(shù)。將玻璃、玻璃陶瓷或半導(dǎo)體的板形工件I放置于爐2中，在爐2中將所述工件加熱至在所述工件材料的轉(zhuǎn)變溫度附近的溫度。在所述轉(zhuǎn)變溫度下，所述材料軟化，然而在這個溫度下在短停留時間期間所述工件沒有失去它的形狀。該溫度對應(yīng)于在IO12和1014dPa · s 之間的粘度范圍，即從恰好低于所述轉(zhuǎn)變溫度至恰好高于所述轉(zhuǎn)變溫度的范圍。將以這種方式進(jìn)行預(yù)先熱處理的工件I放置于包括加工空間30以及電極和反電極31、32的穿孔裝置3中。高壓發(fā)生器33激發(fā)電極31、32以使得對所述工件I施加合適頻率或脈沖形狀的高壓電場。在箭頭34標(biāo)記的單個點(diǎn)處可感知所述高壓電場。在這些點(diǎn)處，所述高壓電場超過工件I材料的介電強(qiáng)度，以使得電流流過所述工件，這對所述材料進(jìn)行局部加熱，由此電流增加并且熱產(chǎn)生增加，直至所述材料在這些點(diǎn)處揮發(fā)。單個孔10可以說是被轟開。以基本上垂直于所述工件表面的方式形成這些孔10，并且這些孔10具有近似圓形的輪廓。一旦形成所述孔10，則將工件I再轉(zhuǎn)移至此時作為退火爐操作的爐2中。所述冷卻速率為使得所述穿孔步驟所產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力釋放的速率。所述冷卻速率可以在-O. 5至-5°c / 分鐘的范圍中。對于玻璃工件，在所述轉(zhuǎn)變溫度附近的溫度范圍中優(yōu)選約_2°C /分鐘的冷卻速率。在遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)變溫度的溫度范圍中可以更快速地進(jìn)行冷卻，因?yàn)閼?yīng)力釋放已經(jīng)發(fā)生。在不含堿玻璃或低堿玻璃的情況下，所述轉(zhuǎn)變溫度為約700°C。使用的加熱溫度為 650 0C M 730 0C ο根據(jù)本專利技術(shù)另一實(shí)施方式，可以將爐2作為擺式退火爐進(jìn)行操作。這意味著將所述穿孔工件再加熱至高達(dá)在所述轉(zhuǎn)變溫度附近的范圍，并且再使其冷卻，以使得可預(yù)期所述工件的完全釋放。權(quán)利要求1.用于以應(yīng)力消除方式從玻璃、玻璃陶瓷或半導(dǎo)體制造穿孔工件的方法，其包括如下步驟a)提供待穿孔的工件，所述工件具有如下特性，其具有轉(zhuǎn)變溫度，且所述工件的材料在該轉(zhuǎn)變溫度處軟化；b)優(yōu)選將所述整個工件加熱至高達(dá)在所述轉(zhuǎn)變溫度附近的溫度范圍；c)使用合適頻率或脈沖形狀的高壓電場對所述工件進(jìn)行穿孔，在該電場中增大的電流在待穿孔位置處流動，其加熱所述穿孔材料并使其揮發(fā)；d)以釋放所述穿孔步驟所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的速率將所述穿孔工件從所述轉(zhuǎn)變溫度范圍冷卻至室溫。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使工件軟化至IO12和1014dPa · s之間的粘度范圍中。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中所述冷卻速率在-O. 5至-5°C /分鐘的范圍中。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在冷卻期間在所述轉(zhuǎn)變溫度范圍附近作為工件的穿孔玻璃板的冷卻速率是-2V /分鐘±50%ο5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其中對于由不含堿玻璃或低堿玻璃制成的工件使用在650°C至730°C范圍中的加熱溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟d)中，在冷卻至室溫之前對所述穿孔工件進(jìn)行再加熱。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中將再加熱進(jìn)行至高達(dá)在所述工件材料轉(zhuǎn)變溫度附近的溫度范圍。全文摘要本專利技術(shù)涉及用于以應(yīng)力消除方式從玻璃、玻璃陶瓷或半導(dǎo)體制造穿孔工件的方法。將所述工件加熱至轉(zhuǎn)變溫度，然后在在合適頻率或脈沖形狀的高壓電場的基礎(chǔ)上對所述工件進(jìn)行穿孔。然后以釋放所述穿孔步驟所產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的速率使所述穿孔工件從所述轉(zhuǎn)變溫度范圍冷卻至室溫。文檔編號B26F1/28GK102985239SQ201180031902 公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日專利技術(shù)者庫爾特·納特爾曼, 烏爾里希·珀什爾特 申請人:肖特公開股份有限公司本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：庫爾特·納特爾曼，烏爾里希·珀什爾特，
申請(專利權(quán))人：肖特公開股份有限公司，
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