JP5124568B2 - 光透過性部分を有するパネルの製造方法及びその方法を用いて製造されたパネル - Google Patents

Description

本技術的主題の分野は、ビアを光透過性材料で充填する方法およびこうした方法の使用によって生産される製品に関する。

情報を提供するためにハウジングを通して光を投影することは普通のことである。例は、「Ｃａｐｓ Ｌｏｃｋ」または「Ｎｕｍ Ｌｏｃｋ」などの機能用の表示光を含むコンピュータキーボード、「オン／オフ」光を含むコンピュータモニタ、加熱式座席がオンであるかオフであるか、あるいは、エアバッグがオンであるかオフであるかを表示する光を含む自動車、インジケータ光を有するテレビジョン、および大多数の他の家電製品を含むが、それに限定されない。

こうした照明を実現する一般的な方法は、光がオフであるとき可視であり、光がオンであるとき表示のために明るく点灯する投影光を設けることである。工業デザイナの目的に合うよう、光または光用の穴を集めることは難しい場合がある。

比較的薄い基板またはパネル内のビアを、透明充填材を通して光の透過を可能にする材料で充填する方法およびこうした方法によって作られる製品が開示される。

本発明のうち請求項１に係る方法は、パネルの一部分に光透過性の領域を形成するための方法であって、
前記パネルにおいて前記パネルの第１表面から前記パネルの反対側の第２表面にかけて複数のごく小さな孔のパターンを穿孔するステップであって、レーザのレーザスポットを前記パネルに適用することによって前記光透過性の領域を画定して前記複数の孔の各々を形成し、前記複数の孔の各々は、前記パネルの前記第２表面において小径端を有し前記パネルの前記第１表面において大径端を有するように、円錐形状をなし、各孔の前記小径端は、所望の前記光透過性の領域が裸眼に対して視覚的に連続でかつ途切れのないパネル表面を形成するように、寸法設定され、前記パネルの材料は非光透過性であるステップと、
前記パターンを穿孔した後に、光透過性材料で前記複数の孔を充填するステップであって、前記光透過性材料が硬化可能なポリマーを備えるステップと、
前記複数の孔を充填した後に、前記光透過性材料を硬化するステップと
を含むことを特徴とする。
また、本発明のうち請求項２に係る方法は、請求項１に記載の方法において、各孔が、６０〜２００マイクロメートルの第１径を有する第１端および１０〜５０マイクロメートルの第２径を有する第２端を含むことを特徴とする。
本発明のうち請求項３に係る方法は、請求項１に記載の方法において、穿孔の後および充填の前に、ＣＯ_２スノージェット、超音波洗浄、および高圧空気のうちの少なくとも１つを使用して前記孔を清浄するステップをさらに含むことを特徴とする。
本発明のうち請求項４に係る方法は、請求項１に記載の方法において、前記材料は、前記パネルの前記第１表面をＵＶ光に暴露することによって硬化されることを特徴とする。
本発明のうち請求項５に係る方法は、請求項１に記載の方法において、前記複数の孔を充填するステップは、前記複数の孔の前記第２表面のみから前記複数の孔を充填するステップを含み、前記パネルの前記第１表面及び前記パネルの前記第２表面の少なくとも１つを清浄する清浄ステップを備え、前記光透過性材料を硬化するステップは、前記清浄ステップの後に、前記材料を硬化することを特徴とする。
本発明のうち請求項６に係る方法は、請求項１に記載の方法において、前記レーザは、前記小径端の直径よりも小さいスポットサイズを有するダイオード励起固体パルスレーザであることを特徴とする。
本発明のうち請求項７に係る方法は、請求項１に記載の方法において、前記第１表面から前記第２表面にいたるまでの前記パネルの前記材料の厚さは、前記複数の孔の各々に関連した前記第１表面及び前記第２表面の各々における開口の直径よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明のうち請求項９に係るパネルは、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を用いて製造されたパネルを有することを特徴とする。
更に、本発明のうち請求項１０に係るハウジングは、請求項９に記載のハウジングにおいて、光源が前記ハウジング内に位置するとともに各孔の前記大径端に面しており、各孔の前記小径端は前記ハウジングの外部に面していることを特徴とする。
本明細書で教示される、光透過性材料によって充填ビアを形成する方法の一実施形態によれば、方法は、パネル内でビアを穴開けすること、および、ビアを光透過性材料で充填することを含む。
本明細書に開示される方法に従って作られるパネルもまた開示される。たとえば、光透過性パネルであって、パネル内の少なくとも１つのビアによって取り込まれた光透過性ポリマである、光透過性パネルを有するハウジングが、本明細書で教示される。

本明細書の教示の別の例は、光透過性セクションを有するハウジングである。光透過性セクションは、光透過性セクション内でビアを穴開けすること、ビアを硬化性ポリマで充填すること、および、ポリマを硬化させることを含む方法によって形成される。
本明細書の説明は添付図面を参照し、添付図面では、同じ参照数字はいくつかの図を通して同じ部品を指す。

図１〜１８を参照すると、少なくとも１つのビアを光透過性材料で充填する方法が、以下で示され、述べられる。図１９は、方法のうちの１つの方法によって得られる製品を示す。本開示は、ビア穴開け技法を利用して、光透過性材料でその後充填されるマイクロビアを生成する。ビア穴開けは、無関係な電子部品製造分野で知られている。ビアは、多層相互接続基板内で作成され、銅などの導体と整列して、回路内の異なる層間の電気接続を可能にする。

ビアを光透過性材料で充填する方法１０およびステップが図１に示される。パネルまたは基板１２が設けられる。図示するパネル１２は、材料の比較的薄く連続したシートである。パネル１２は、パネル厚さ２０を規定する、第１面または裏面１４および対向する第２面または前面１８を含む。前面１８は、裸眼に対して比較的平滑であり、かつ、実質的に凹凸がない。パネル１２は、当業者に知られている陽極酸化アルミニウムまたは他の材料から作られてもよい。

方法１０は、パネル１２を通して複数のマイクロビアまたは孔３０を孔開けすることを含む。図２〜４、８、および９に示すように、方法の一態様では、ビア３０は、側壁３４、パネル第１面１４の第１開口４０と、パネル面１８の対向する第２開口４４とを有する円錐形状である。第１ビア開口４０は、第２ビア開口４４と比較して径が大きい。一態様では、第１ビア開口４０は、径が約９０〜１００マイクロメートル（μｍ）であり、第２ビア開口４４は、径が約３０〜４０マイクロメートル（μｍ）である。それより大きいかまたは小さい円錐開口ならびに他のビア形状および構成が使用さえてもよいことが理解される。

図示するビアは、ダイオード励起固体パルスレーザなどのレーザ２４を使用して、円形または螺旋パターンでパネルから穴開けされる、または、機械加工される。３０ｋＨｚのパルス繰り返し周波数および約６０ナノ秒のパルス幅を有するＮｄ：ＹＡＧ３５５ｎｍスポット２２が、好ましい円錐形状ビア３０を機械加工するときに有用であることが示された。例示的なビア３０の穴開けは、裏面１４からパネル１２を通して前面１８に向かって行われる。特定の用途に合わせるために、当業者に知られている、異なる特性を有する他のタイプのレーザ、および、ビアを穴開けすることによる他の機械加工プロセスが使用されてもよい。

方法１０は、任意選択で、穴開けされたビア３０を清浄するステップ４６であって、それにより、機械加工プロセス中に形成された廃物または堆積物を除去する、清浄するステップを含む。ＣＯ_２スノージェット清浄およびイソプロピルが、ビアを清浄するときに有効であることが示された。当業者に知られている他のビア清浄技法が使用されてもよい。たとえば超音波浴を使用した超音波清浄が、たとえば、使用されてもよい。同様に、ビアを清浄するドリル２４と同様に移動可能に配置された供給源から、スノージェットに似た高圧空気の印加が行われてもよい。

図１および５〜９に示すように、方法１０は、充填材コーティング５０をビア３０内に塗布することを含む。充填材５０は、可視光透過性材料であってよい。示すように、充填材５０は、パネル１２への塗布時に液相である光透過性の紫外（ＵＶ）硬化性アクリル酸ポリマである。光透過性特性を有する他のプラスチックまたはポリマが使用されてもよい。例示的なＵＶ硬化性充填材は、硬化されると、実質的に透明である。図１を見ると最もよくわかるように、充填材５０は、ビア３０の第２の任意選択で小さな開口４４の上部にわたってパネル第２面１８に塗布されることができる。図１、８、および９に最もよく示されるように、例示的な液相充填材５０の粘度が比較的低いこと、円錐形状ビア３０の幾何形状、および重力によって、充填材５０は、ビア３０内に、そして、ビア３０を通って第２面１８から第１面１４へ流れ、ビア３０を効率的に充填することが確認された。過剰の充填材５０は、図１を見ると最もよくわかるように、パネル１２の第２面１８上（６６として示す）および第１面１４上（６２として示す）に広がる可能性がある。図示する充填材５０は、シリンジタイプのデバイス５４によって塗布される。当業者によって知られている他の充填材５０の塗布デバイスおよび技法が使用されてもよい。例は、インクジェット技法およびパッド印刷技法を含む。

代替の態様では、充填材５０は、裏面１４に塗布されてもよいため、述べたのと同じ方法でビア３０を通して裏面１４から前面１８に向かって流れる。
硬化性充填材が使用されるとき、方法１０は、充填材５０をＵＶ光に暴露することによって、例示的な液相シリカベース充填材５０を硬化させるステップ７６を含んでもよい。ＵＶ光に対する暴露７６は、ビア３０内部で、また、ビア３０を通してケイ酸塩充填材５０のフリーラジカル重合を始動させる。ＵＶ光を当てる一方法では、ＵＶ光は、裏面１４およびビア３０（すなわち、大きな開口４０）に当てられて、ビア３０内の充填材５０の硬化を促進する。硬化すると、例示的な充填材５０は、光透過性があり、ビア３０を貫通して充填材５０およびパネル１２を通る可視光の通過を可能にする。

方法１０は、図１に示すように、パネルの可視前面１８から過剰のまたは未硬化の充填材堆積物６６を除去するステップ８２を含む。たとえば、充填材の過剰な堆積物６６は、簡単なイソプロパノール拭取りによって前面１８から除去されてもよく、視覚的に平滑でかつ透明な表面が残る。過剰な堆積物６６を除去する他の方法および技法が使用されてもよい。

方法１０は、任意選択で、過剰な堆積物６６を除去するステップの後に、可視パネル面１８に隣接するビア３０内の充填材５０を暴露するステップ９０であって、それにより、ビア３０全体にわたる充填材５０の硬化を補助する、暴露するステップを含んでもよい。図９を参照すると、パネルの可視面１８に最も近い充填材５０は、前面１８のわずかに下にあり、充填材５０と前面１８との間に凹所９４を形成する。

図１０〜１８を見ると最もよくわかるように、可視パネル表面１８のすぐ近くの充填材の処理は、充填材５０および充填材５０を通過する可視光のユーザにとっての視覚的な見え方を変える、または、高めるために変わってもよい。方法１０の代替の態様では、硬化した過剰の充填材堆積物６６は、凸形状をとってもよい、すなわち、図９に示すようにビア３０内に窪むのと対照的に形成されてもよい。たとえば、図１０〜１２および図１３〜１５は、硬化した過剰の充填材堆積物６６についての２つのこうした凸形態を示す。図１０〜１２では、凸形状は、第２ビア開口４４を越えて延び、かつ、第２ビア開口４４を囲む。図１３〜１５では、凸形状は、第２ビア開口４４のエリアにほぼ限定される。異なる形状または構成によって、充填材５０を通過する可視光が変化を受けて、レンズの形状または構成を変更するのと同様に、ユーザに対して異なる視覚的な見え方または視覚的な作用を生じてもよい。別の例として、図１６〜１８は、凹形状または凸形状の代わりに、同一平面充填、すなわち、充填材５０が、第２面または前面１８の表面と同一平面にある実施形態を示す。

硬化した充填材５０および前面１８は、方法１０によって、パネル１２を通して光を透過することが可能な保護ビア３０をもたらす。ビアおよび光透過性充填材の使用は、図１９に示すように、裸眼に対して平滑でかつ連続したパネル表面を生成し、内部照明からビアを通して制御された画像を表示することが可能である。図１９は、ＬＥＤであってよい背面光７０、蛍光または白熱光、あるいは他の照明デバイスを含むパネル１２を示す。パネル１２は、ハウジング内に挿入されたセクションであってよく、または、図１９に示すようにハウジング７２の一体セクションであってよい。

得られるパネル１２は、携帯電子デバイス、たとえば、ＭＰ３プレーヤ、コンピュータ、携帯電話、ＤＶＤプレーヤなどを含むあらゆる種類の用途で使用されることができる。開示された方法および得られるパネルは、照明されたメッセージ、画像、または他の認識可能な特徴をユーザに対して生成する能力を有する、視覚的に連続でかつ途切れのないパネル表面が所望される実際上全ての用途において適用可能である。

現在のところ、最も実用的であり、かつ、好ましい実施形態であると考えられるものに関連して、本方法が述べられたが、本方法は、開示された実施形態に限定されるのではなく、逆に、本発明の精神および範囲ならびに添付特許請求の範囲内に含まれる種々の変更ならびに等価なステップおよび配置構成を包含することが意図されることが理解される。

本開示の方法のシーケンスの略図である。 円錐形状ビアまたは穴の幾何形状の略図である。 大きなビア開口を有するパネルの第１面または裏面を示す、円錐形状ビアを有するパネルから撮影した電子顕微鏡像である。 円錐ビアの小さい開口を有するパネルの第２面または可視面を示すビアの電子顕微鏡像である。 充填材がビア内に入った状態の、例示的なビアの小さな開口を有するパネルの可視面の電子顕微鏡像である。 パネルの可視面から観察されるときの、円錐ビアを通した光の透過を示すための、充填材を充填された例示的なビアを有し、かつ、背面照明を有するパネルの可視面の光学顕微鏡像である。 図６に示すパネルの可視面の拡大光学顕微鏡像である。 充填材を充填された、いくつかのビアの電子顕微鏡像断面図である。 図８に示す充填された円錐ビアの拡大電子顕微鏡像断面図である。 パネルの可視面上の充填材の代替の構成の略図である。 図１０に示す代替の充填材構成の電子顕微鏡像である。 図１１に示す代替の充填材構成の光学顕微鏡像である。 パネルの可視面上の充填材の代替の構成の略図である。 図１２に示す代替の充填材構成の電子顕微鏡像である。 図１４に示す代替の充填材構成の光学顕微鏡像である。 パネルの可視面上の充填材の代替の構成の略図である。 図１６に示す代替の充填材構成の電子顕微鏡像である。 図１７に示す代替の充填材構成の光学顕微鏡像である。 充填されたビアを含む光透過性パネルを利用したハウジングの略図である。

Claims (10)

1. パネルの一部分に光透過性の領域を形成するための方法であって、
   前記パネルにおいて前記パネルの第１表面から前記パネルの反対側の第２表面にかけて複数のごく小さな孔のパターンを穿孔するステップであって、レーザのレーザスポットを前記パネルに適用することによって前記光透過性の領域を画定して前記複数の孔の各々を形成し、前記複数の孔は、前記パネルの前記第２表面において小径端を有し前記パネルの前記第１表面において大径端を有するように、円錐形状をなし、各孔の前記小径端は、所望の前記光透過性の領域が裸眼に対して視覚的に連続でかつ途切れのないパネル表面を形成するように、寸法設定され、前記パネルの材料は非光透過性であるステップと、
   前記パターンを穿孔した後に、光透過性材料で前記複数の孔を充填するステップであって、前記光透過性材料が硬化可能なポリマーを備えるステップと、
   前記複数の孔を充填した後に、前記光透過性材料を硬化するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 各孔が、６０〜２００マイクロメートルの第１径を有する第１端および１０〜５０マイクロメートルの第２径を有する第２端を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 穿孔の後および充填の前に、ＣＯ_２スノージェット、超音波洗浄、および高圧空気のうちの少なくとも１つを使用して前記孔を清浄するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記材料は、前記パネルの前記第１表面をＵＶ光に暴露することによって硬化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記複数の孔を充填するステップは、前記複数の孔の前記第２表面のみから前記複数の孔を充填するステップを含み、
   前記パネルの前記第１表面及び前記パネルの前記第２表面の少なくとも１つを清浄する清浄ステップを備え、前記光透過性材料を硬化するステップは、前記清浄ステップの後に、前記材料を硬化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記レーザは、前記小径端の直径よりも小さいスポットサイズを有するダイオード励起固体パルスレーザであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記第１表面から前記第２表面にいたるまでの前記パネルの前記材料の厚さは、前記複数の孔の各々に関連した前記第１表面及び前記第２表面の各々における開口の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記パネルの前記第１表面における隣接する前記孔間のスペースから前記大径端の直径を引いた残りは、前記大径端の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を用いて製造されたパネルを有することを特徴とするハウジング。
10. 光源が前記ハウジング内に位置するとともに各孔の前記大径端に面しており、各孔の前記小径端は前記ハウジングの外部に面していることを特徴とする請求項９に記載のハウジング。

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