CN110891730A - 用于构建基材的方法、包括基材和用于构建所述基材的设备的组件、以及具有这种结构的基材 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于构建基材(11)的方法，并且包括以下步骤：提供设备(2)，该设备包括光源(21)、用于获得相对于入射光束(8)在空间上偏移的出射光束(7)并且适于改变该空间偏移的光学***(3)、用于聚焦出射光束(7)的聚焦装置(9)、基材保持器、用于在出射光束(7)与基材(11)之间产生运动的移动设备(60)；提供基材(11)并将基材放置在基材保持器上；对于由光学***(3)施加的出射光束(7)与入射光束(1)之间的任何空间偏移，用具有大于1°的迎角(107)的聚焦的出射光束(7)蚀刻基材(11)。

Description

用于构建基材的方法、包括基材和用于构建所述基材的设备 的组件、以及具有这种结构的基材
技术领域
根据第一方面，本发明涉及一种构建基材的方法。本发明还涉及一种组装两种不同材料的方法、包括用于构建基材的设备和所述基材的组件、一种组装两种不同材料的***、以及一种根据本发明第一方面的构建方法所构建的基材。
背景技术
构建基材是已知的，以便改变其表面性能，特别是与第二材料制造组件。接触表面的改变包括例如增加基材与第二材料之间的接触表面。增加接触表面需要例如用机械、化学和/或光学手段来构建基材的表面。
为了与第二材料发生接触做准备而构建基材的表面，然后用于改善组件的机械性能。
在不添加中间材料的情况下增加基材与第二材料之间的接触表面的限制在于仅增加原子间或分子间键的数量。在基材与第二材料形成弱的原子间或分子间键的情况下，增加基材与第二材料之间的接触表面的通常不能获取良好的组件。
发明内容
根据第一方面，本发明的目的之一是提出一种用于构建基材的表面的方法，然后可以将基材通过其构建表面组装到第二材料，该组件具有更好的机械粘附性能，特别是第二材料在形成于表面上的结构中的更好的机械锚固。为此目的，根据第一方面，本发明提出了一种用于构建具有上表面和下表面的基材的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供设备，该设备包括：
-光源，其用于产生能够加工基材的上表面的构建入射光束；
-光学***，其用于从所述入射光束获得相对于所述入射光束在空间上偏移的出射光束，所述光学***能够改变所述入射光束与所述出射光束之间的空间偏移；
-聚焦装置，其用于聚焦所述出射光束；
-基材保持器；
-移动设备，其用于在所述出射光束与所述基材保持器之间产生相对运动；
b)提供基材并将所述基材放置在所述基材保持器上，以使其以法线为特征的上表面朝向所述聚焦装置；
c)用光源产生入射光束；
d)当入射光束穿过光学***然后穿过聚焦装置时，由入射光束产生聚焦的出射光束，对于由所述光学***施加的出射光束与入射光束之间的任何空间偏移，该聚焦的出射光束与基材的上表面的法线一起在出射光束的聚焦点处描述大于1°、优选地大于3°的迎角；
e)启动支撑基材的基材保持器与聚焦的出射光束之间的相对运动，以便从基材的上表面蚀刻图案，所形成的图案包括在基材中的腔体，该腔体通过基材的上表面处的开口来开口；
根据在步骤e)中启动的所述相对运动来定义所述光源的参数，以便产生所述入射光束，使得所形成的图案的腔体在所述基材的所述上表面与所述下表面之间是非贯通的。
根据本发明的方法能够形成一种图案，该图案的一个或多个腔体具有从上表面朝向基材内部的负锥度。即使术语“负锥度”可以被本领域技术人员理解，但是它将在后面描述，特别是在讨论附图期间。所构建图案的这种轮廓、尤其是其一个或多个腔体的轮廓通过特别促进第二材料在一个或多个腔体中的机械锚固能够获得具有更好粘附性的“所构建基材+第二材料”组件。
根据本发明的方法能够蚀刻对应于那些具有负锥度且非贯通的凹槽的图案。
人们普遍认为，激光加工设备，且例如在文献WO 2017/029210A1中描述的加工设备，旨在对具有非常直的边缘的基材进行钻孔或切割。这种加工设备用于钻孔或切割尺寸不超过10mm或20mm的相对较小的工件。这种设备要求相对于基材具有很高的光束移动精度，精确移动优选地通过光学***(比如扫描仪或检流计头)来实现。似乎不推荐这种加工设备用于生产具有负锥度的非贯通结构，因为钻孔或切割设备不旨在用于制作表面结构。与不能以良好控制方式制作表面结构的钻头或锯子的类比似乎特别适合于目前的情况。然而，发明人已经证明，能够使光束与基材上表面具有可控制迎角的光学***的使用能够制作其构建图案具有负锥度的表面结构。这种结构特别适合于组件的生产。
根据本发明的方法能够蚀刻对应于具有负锥度的凹槽的图案。如此产生的图案优选地旨在在包括凹槽的基材与另一基材之间制造组件，该组件基本上是锚固组件。
根据本发明的方法能够借助于用于使基材移动的移动设备有效地制作结构，该移动设备能够与描述相对于基材上表面的法线成大于3°、优选地大于5°的角度的出射光束同时被启用，所述法线基本上在出射光束的聚焦点附近获得。人们普遍认为，对于精密加工(钻孔、切割)而言，光学偏转装置(扫描仪、检流计头)特别适合于在小表面上的快速加工。更大的加工表面最终能够通过移动基材来实现，以便制作若干压合网并覆盖更大的表面。
在本发明的上下文中，基材移动和光源的同时启用能够在大面积上制作结构，而不必利用所构建区域的组件，即使有可能利用现有技术提出的设备构造来获得结构。因此，根据本发明的方法能够连续地制作基材的结构。
激光参数的确定取决于主要由移动装置的移动速度决定的相对运动速度、以及功率、能量、重复频率、出射光束的大小等等，最后是取决于材料的厚度和材料的性质。
优选地，移动设备允许高达100mm、甚至更优选地高达1.5m的相对运动。例如，移动设备允许高达10m、甚至更优选地高达40m的移动，使得本来很长的元件的表面可以在其整个长度上构建，以便限制由于太多压合重复而导致的图案重复。
人们普遍认为，激光加工设备，例如在文献WO 2017/029210 A1中描述的加工设备，在切割/钻孔中非常有效，因为它能够在光束进射角大幅度改变的情况下以几乎为零的光束移动实现旋进运动，切割/钻孔的这一非常重要的属性不是本领域技术人员已知的对构建感兴趣的属性。然而，发明人已经证明，利用根据本发明的光学***能够获得构建具有负锥度的图案的良好执行。这种结构能够制造具有高拉伸、剪切和剥离强度的组件。
发明人还发现，与其它现有技术的光学***相比，通过根据本发明的方法实现的光学***能够获得更精细的凹槽尺寸。实际上，用于本发明的***能够使光束的会聚点更靠近基材的表面或在表面上。
优选地，由根据本发明的方法所使用的设备能够制造贯通孔和/或非贯通孔(或腔体)。优选地，光源产生脉冲式构建入射光束。优选地，构建入射光束的脉冲具有小于1000ns、更优选地在10-15s和10-6s之间、甚至更优选地在10-14s和10-8s之间的持续时间。例如，构建入射光束能够蚀刻贯通或不贯通的孔和凹槽。优选地，上表面基本上是平坦的。优选地，聚焦的出射光束能够蚀刻基材的上表面。
在超短脉冲和出射光束以聚焦的出射光束与基材上表面的法线的角度等于零的方式到达基材表面的构建或加工方法的情况下，于是所执行的构建或加工必须具有大于位于基材厚度中更深处的直径的入射直径。这种构建或加工形状的特性是超短脉冲和与基材表面成零出射光束角度以及所用激光束的强度分布的构建或加工方法所固有的。相对于用超短脉冲和与基材表面等于零的出射光束角度的构建或加工方法，根据本发明的用于构建基材的方法所使用的设备的优点在于，能够使出射光束以聚焦的出射光束与基材上表面的法线之间的受控角度到达基材表面，以便形成优选地具有负锥度的基材表面结构，从而促进第二材料在其中的锚固。
根据本发明的方法所使用的设备尤其能够通过控制构建角度或蚀刻角度来加工材料，以便根据例如所使用的材料和激光器获得受控的蚀刻角度。根据本发明的方法所使用的设备能够例如获得垂直于加工基材的表面的蚀刻面。该设备能够获得相对于基材表面具有选定角度的蚀刻面。蚀刻面或构建面是在用于蚀刻基材的加工过程期间形成的面。优选地，当构建或加工能够去除加工工件的表面下方的材料时，蚀刻或构建的角度具有负锥度，而不仅仅是在加工或构建工件的区域的竖直方向处。
优选地，对于出射光束相对于由光学***施加的入射光束的任何空间偏移而言，迎角大于1°，并且更优选地大于3°是合适的。
激光器优选地由高斯型光束定义。高斯光束特别适合于加工材料。均匀环境中的高斯光束是具有垂直于其传播方向的高斯强度分布的光束。在高斯激光束的情况下，激光束中心的光束强度大于其边缘的光束强度。
在具有高斯强度分布的激光束经过聚焦装置(例如聚焦透镜或远心透镜)期间，激光束优选地聚焦在焦斑或聚焦光斑处，即激光束密度最重要的区域处。聚焦光斑优选地由焦点指定。
根据本发明的方法能够获得具有负锥度的构建基材，以便制作具有第二材料的组件，由此获取的组件具有比未构建的基材更好的机械性能。构建具有负锥度的基材能够提高组件的机械性能，优选地在拉伸、撕裂、剪切和剥离方面。
根据本发明的方法的优点在于，它可以加工或构建大约在几mm2至几十cm2的大表面，其中构建宽度例如为100μm，每200μm重复一次。通过控制迎角和/或相对于聚焦的出射光束的定位基材，根据本发明的组件能够以受控的锥度(正锥度、零锥度或负锥度)来构建基材的表面、孔、蚀刻或切割。
优选地，所述基材与所述出射光束之间的相对运动是根据平行于所述上表面的平面中的相对运动，使得聚焦的出射光束可以在基本平坦的表面上从上表面蚀刻图案，该基本平坦的表面具有大于1cm2、优选地大于10cm2、甚至更优选地大于100cm2的面积。例如，50mm×10mm、优选地50mm×50mm、更优选地100mm×100mm。例如，100mm×1500mm、20mm×2000mm、20mm×5000mm、50mm×10mm、优选地50mm×50mm、更优选地100mm×100mm。
优选地，基材包括与所述上表面基本上隔开所述基材厚度的下表面，所述腔体在所述基材的所述上表面与所述下表面之间是非贯通的，并且在所述下表面处不开口。
优选地，所述移动设备被启用，以与所述光源同时地在所述基材与所述出射光束之间产生运动。
优选地，由光学***施加的入射光束与出射光束之间的空间偏移相对于聚焦装置是固定的空间偏移，以便蚀刻具有腔体的图案，所述腔体包括：
-在所述基材的所述上表面上的开口处，在基本垂直于基材的所述上表面的平面中限定的第一端和第二端，
-由所述开口的所述第一端和第二端之间的距离限定的开口宽度，
基本平行于所述开口宽度限定的腔体宽度，该腔体宽度基本上沿着基材的厚度从所述上表面减小。
优选地，腔体包括：
-在所述基材的所述上表面上的开口处，在基本垂直于基材的所述上表面的平面中限定的第一端和第二端，
-由所述开口的所述第一端和第二端之间的距离限定的开口宽度，
开口宽度严格地小于腔体的最大宽度，该最大宽度在基材厚度中基本平行于所述开口宽度而限定。
优选地，基本垂直于厚度测量的开口的延伸随着远离上表面朝向基材内部移动而增加。
优选地，腔体的特征在于负锥度角，该负锥度角包括在0°和7°之间、更优选地在0.01°和5°之间，所述负锥度角限定在基材上表面的法线与穿过开口宽度的第一端的直线之间。
优选地，基材的上表面以非贯通方式被蚀刻。
根据一优选实施例，光学***包括：
-反射镜：
o具有由法线限定的基本平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束的第一进射光束获得第一反射光束，
o可移动；
-用于移动所述可移动反射镜的驱动装置；
-重新定向***：
o其相对于反射镜定位，用于从第一反射光束获得到所述反射镜的第二进射光束，用于从第二进射光束在可移动反射镜上的反射获得出射光束。
例如，在根据本发明的方法中所使用的设备的该实施例的一个优点在于能够根据一维或二维来加工或构建，以便获得根据线的结构，例如为了蚀刻描述与基材表面成特定角度的结构。在根据本发明的方法中所使用的设备的该实施例的另一优点在于能够考虑或校正所使用的激光束的强度分布的不均匀性。
例如，通过使聚焦装置上游的出射光束根据单个轴或根据两个轴偏移，获得具有定义为基本平行于开口宽度的腔体宽度的腔体，该腔体宽度基本上沿着基材的厚度从上表面减小。例如，这些腔体可以通过固定的反射镜和偏转***获得，该偏转***能够使聚焦装置上游的出射光束根据一个或两个轴偏移。这些腔体或凹槽是以固定的聚焦激光束相对于基材法线的迎角获得的。在本发明的该实施例中，反射镜的定向能够改变凹槽的定向。在该实施例中，凹槽可以在出射光束相对于基材表面旋进或者不旋进的情况下形成。
优选地，偏转***能够根据尺寸为2×3cm的区域，例如根据尺寸为15×20cm的区域来引导出射光束，偏转***可以覆盖的区域的尺寸主要取决于物镜的焦距，并且更一般地取决于光学设备的构造。对于偏转***覆盖的较大区域，可以观察到图案形状的像差。然而，对于组装应用，这种像差不会导致所观察组件的质量下降。
用于本发明的光学***能够调节光束的迎角，同时与偏转***兼容。这对于制作结构是特别有利的，因为它能够仅用偏转***覆盖20至30mm的视场，现有技术的设备不能覆盖1至2mm的视场。
优选地，与偏转***结合的光学***包括具有长焦距的聚焦装置，用于在迎角方向上覆盖高达100mm或150mm的较大的视场。这能够根据100mm×100mm的尺寸进行构建，而不必使用移动设备。
根据另一优选实施例，光学***包括：
-反射镜：
o具有由法线限定的基本平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束的第一进射光束获得第一反射光束，
o可移动，使得其法线能够描述三维空间中的轨迹；
所述光学***被构造成使得对于可移动反射镜的所有可能的位置和定向，第一进射光束和反射镜的法线以0°至15°之间、优选地0.01°至10°之间、甚至更优选地3°至8°之间的角度分开；
-用于移动所述可移动反射镜的驱动装置；
-回复反射***：
o其相对于反射镜定位，用于针对反射镜的所有位置和定向从第一反射光束获得到反射镜的第二进射光束，用于从第二进射光束在可移动反射镜上的反射获得出射光束，并且
o对于可移动反射镜的所有可能的位置和定向，能够在反射镜上提供平行于第一反射光束的第二进射光束。
优选地，光学***被构造成使得对于可移动反射镜的所有可能的位置和定向，第一进射光束和反射镜的法线以0.01°至10°之间、优选地0.1°至8°之间、甚至更优选地3°至8°之间的角度分开。
优选地，可移动反射镜被构造成描述围绕与可移动反射镜的法线相交的旋转轴线的360°旋转，并且其中驱动装置被构造成能够使可移动反射镜围绕旋转轴线旋转。
优选地，回复反射***可相对于反射镜平移地移动。
优选地，光学***被构造成在聚焦装置的上游以及对于可移动反射镜的所有可能的位置和定向获得出射光束，该出射光束能够在垂直于其主传播方向的平面中描述直径小于30mm的圆或者最大轴小于30mm、更优选地小于25mm、且甚至更优选地小于20mm的椭圆或者最大轴小于30mm、更优选地小于25mm、且甚至更优选地小于20mm的椭圆。
椭圆的最大轴也可以称为椭圆的最长直径或最大直径。
优选地，回复反射***与反射镜之间的距离的改变能够引起所述直径或所述最大轴的改变。
优选地，直径或最大轴的变化能够引起聚焦装置下游的出射光束与基材上表面的法线之间的角度变化。
优选地，所述设备还包括定位在光学***与聚焦装置之间的偏转***，以使所述出射光束偏移。例如，偏转***是扫描仪，例如检流计扫描仪。优选地，偏转***定位在聚焦装置的上游。
优选地，聚焦装置包括远心透镜。
使用远心透镜来聚焦出射光束的优点在于，对于远心透镜上游的出射光束的定向变化，能够以聚焦的出射光束的恒定迎角进行构建或加工。优选地，远心透镜与偏转***一起使用，以能够在不改变其迎角的情况下改变出射光束的位置。
优选地，聚焦装置设计成将出射光束聚焦在基材的上表面上。
优选地，聚焦装置设计成对于可移动反射镜的所有可能的位置和定向将出射光束聚焦在聚焦平面中。
优选地，该设备进一步包括定位在光源与光学***之间的光束准直器，该光束准直器被构造成由入射光束横穿并改变入射光束的会聚，使得聚焦装置与出射光束的聚焦点之间的距离能够改变。
优选地，光学***被构造成使得出射光束在聚焦平面中的投影且对于可移动反射镜的所有的可能位置和定向具有基本圆形的外轮廓。
例如，聚焦装置下游的出射光束在其旋进期间的整合描述了相对于待构建、加工或蚀刻的基材表面具有一定迎角的锥体形状。例如，出射光束的旋进描述了在待构建、加工或蚀刻的基材上的基本上圆形的移动。
优选地，对于由所述光学***施加的出射光束与入射光束之间的任何空间偏移，迎角在1°和15°之间，优选地在2°和5°之间，更优选地在3°和4°之间。
优选地，光学***能够引起聚焦的出射光束相对于所述基材的上表面的旋进运动。
优选地，可移动反射镜的驱动装置能够施加反射镜的旋转速度，该旋转速度包括在1,000和200,000rpm之间、更优选地在5,000和100,000rpm之间、且甚至更优选地在10,000和50,000rpm之间，并且基材相对于聚焦的出射光束的相对运动速度包括在500mm/s和0.1mm/s之间、更优选地在200mm/s和0.5mm/s之间、且甚至更优选地在100mm/s和1mm/s之间。
例如，聚焦点处的聚焦光束的直径小于或等于腔体的开口宽度。
根据第二方面，本发明提出了一种将基材与工件组装在一起的方法，并且包括以下步骤：
-利用根据本发明第一方面的方法构建基材的上表面，用于生成基材的构建上表面的包括图案的第一部分；
-提供具有带有第二表面部分的表面的工件，该第二表面部分包括可熔材料，该可熔材料具有的熔点低于基材的构建上表面的第一部分的熔点；
-将基材的构建上表面的第一部分布置成与工件表面的第二部分接触；
-施加压力，以保持基材的构建上表面的第一部分与工件表面的第二部分之间的接触；
-提供加热器，用于在可熔材料中产生足以熔化该可熔材料的温度升高；以及
-借助于加热器来加热可熔材料，以在可熔材料中达到足以将该可熔材料的至少一部分熔化到基材的构建上表面的第一部分的图案中的温度。
针对根据本发明第一方面的方法所描述的不同变型和优点经必要修改后适用于根据第二方面的组装方法。
优选地，加热器是能够产生激光束的激光器，该激光束能够通过照射基材的构建上表面的第一部分来加热，并且工件对于光束至少部分地透明。例如，加热器是焊接激光器。通过使激光束的长度与待加热材料的最大吸收光谱相适应，将获得更好的组件。优选地，工件包含聚合物或玻璃。优选地，工件的可熔材料通过基材的上表面渗透到基材的构建上表面的第一部分的图案中。
优选地，工件的可熔材料包含单体和/或聚合物链，更优选地热塑性聚合物，且甚至更优选地弹性热塑性聚合物。优选地，可熔材料具有至少一个转变温度，并且优选地，该至少一个转变温度是玻璃化转变温度。例如，可熔材料被加热到其玻璃化转变温度以上。优选地，所述至少一个转变温度是熔化温度。例如，可熔材料被加热到其熔化温度以上。
根据第三方面，本发明的目的之一是提供一种组件，该组件包括基材和用于构建所述基材的设备，该基材随后可以与第二材料组装，并且其与该第二材料的组装具有更高的粘附力或机械强度。通过所形成的负锥度结构和基材表面所描述的角度实现了更好的机械强度。形成在基材表面上的负锥度结构通过特别促进第二材料在负锥度结构中的机械锚固能够将第二材料更好地粘附到基材。为此目的，根据该第三方面，本发明提出了一种组件，该组件包括具有上表面和下表面的基材以及用于构建所述基材的设备，所述设备包括：
-光源，其用于产生能够加工基材的上表面的构建入射光束；
-光学***，其用于从所述入射光束获得相对于入射光束在空间上偏移的出射光束，所述光学***能够改变入射光束与出射光束之间的空间偏移；
-聚焦装置，其用于聚焦出射光束；
-基材保持器；
-移动设备，其用于在出射光束与基材保持器之间产生相对运动；
基材放置在基材保持器上，以使其以法线为特征的上表面朝向聚焦装置，
所述设备被构造成使得对于由光学***施加的出射光束与入射光束之间的任何空间偏移，聚焦的出射光束与基材上表面的法线在出射光束的聚焦点处以大于1°、优选地大于3°的迎角分开。
所述光源(33)的参数根据用于产生所述入射光束的所述相对运动来定义，使得所形成图案(17)的腔体(3)在所述基材(11)的所述上表面(16)与所述下表面之间是非贯通的。
针对根据本发明第一和第二方面的方法所描述的不同变型和优点经必要修改后适用于根据第三方面的组件。
优选地，基材包括基本上与所述上表面相对的下表面，所述腔体在所述下表面处不开口。
优选地，移动设备能够在大于1cm2、优选地大于10cm2、且甚至更优选地大于100cm2的区域中在基材与出射光束之间产生相对运动，所述相对运动在平行于上表面的平面中产生，使得聚焦的出射光束能够从上表面蚀刻图案。例如，50mm×10mm、优选地50mm×50mm、更优选地100mm×100mm。例如，100mm×1500mm、20mm×2000mm、20mm×5000mm、50mm×10mm、优选地50mm×50mm、更优选地100mm×100mm。
优选地，所述设备被构造成使得对于由所述光学***施加的出射光束与入射光束之间的任何空间偏移，所述聚焦的出射光束和所述基材的所述上表面的法线在所述出射光束的聚焦点处以包括在1°至15°之间、优选地2°至5°之间、且甚至更优选地3°至4°之间的迎角分开。
包括在本发明中的设备的优点在于，它能够以受控的迎角在二维空间聚焦激光束。本发明的设备还能够根据用于根据线来构建的尺寸进行加工或构建，并且还能够以恒定出射光束的迎角形成圆形孔或更复杂的图案。
包括在本发明中的设备更具体地说光学***的优点在于，它相对较轻且节省空间。另外，可以通过反射镜与回复反射***的相对定位来容易地控制聚焦装置上游的侧向偏移以及因此在基材上的迎角。
用于构建或加工的激光束优选地被认为具有高斯强度分布。在平面中聚焦的激光束意指对于激光束的若干位置，聚焦光斑被包括在所述平面中。优选地，聚焦激光束的聚焦光斑包括景深。对于平面中的若干激光束位置，聚焦光斑被包括在所述平面中，即位于聚焦光斑的景深内的聚焦光斑的位置被包括在所述平面中。
优选地，聚焦平面平行于基材的上表面。优选地，聚焦平面与基材的上表面重合。优选地，聚焦装置包括光轴。优选地，聚焦装置是会聚透镜。
优选地，由光学***施加的入射光束与出射光束之间的空间偏移相对于聚焦装置是固定的空间偏移，使得由移动设备产生的相对运动能够蚀刻图案，使得所述腔体包括：
-在所述基材的所述上表面上的开口处，在基本垂直于基材的所述上表面的平面中限定的第一端和第二端，
-由所述开口的所述第一端和第二端之间的距离限定的开口宽度，
-基本平行于所述开口宽度限定的腔体宽度，该腔体宽度基本上沿着基材的厚度从上表面减小。
优选地，移动设备能够以高达100mm/s的速度、更优选地以高达50mm/s的速度、甚至更优选地以高达25mm/s的速度产生线性运动。
根据第四方面，本发明提出了一种用于将基材与工件组装在一起的***，该工件包含熔点低于基材熔点的可熔材料，该***包括：
-根据本发明第三方面的用于构建基材上表面的组件；
-用于使工件与基材的上表面接触的装置；
-压缩装置；
-加热器，其能够在可熔材料中产生足以熔化该可熔材料的至少一部分的温度升高。
对根据本发明第一和第二方面的方法以及根据本发明第三方面的组件所描述的不同变型和优点经必要修改后适用于根据第四方面的***。
根据第五方面，本发明提出了一种基材，其具有其上表面带有根据本发明第一方面的构建方法获得的负锥度的结构。
对根据本发明第一和第二方面的方法以及根据本发明第三和第四方面的组件和***所描述的不同变型和优点经必要修改后适用于根据第五方面的基材。
根据第六方面，本发明提出了一种在根据本发明第五方面的基材中形成的波导，负锥度结构包括第二材料，所述第二材料具有比所述基材的折射率更高的折射率，所述第二材料是聚合物材料，且更优选地是聚(甲基丙烯酸甲酯)。
对根据本发明第一和第二方面的方法以及根据本发明第三和第四方面的组件和***以及根据第五方面的基材所描述的不同变型和优点经必要修改后适用于根据第六方面的波导。
根据第七方面，本发明提出了一种包括根据本发明第五方面的基材的电路，负锥度结构包括导电材料，并且基材包括电绝缘材料。优选地，导电材料在200nm和12000nm之间的波长范围内具有比基材更高的光吸收系数。优选地，基材是柔性基材。优选地，导电材料包括锡。
对根据本发明第一和第二方面的方法、根据本发明第三和第四方面的组件和***以及根据第五方面的基材所描述的不同变型和优点经必要修改后适用于根据第七方面的电路。
根据第三方面的组件的用途，用于构建基材的上表面，使得设备能够蚀刻具有腔体的图案，所述腔体包括：
-在所述基材的所述上表面上的开口处，在基本垂直于基材的所述上表面的平面中限定的第一端和第二端，
-由所述开口的所述第一端和第二端之间的距离限定的开口宽度，
-所述开口宽度严格地小于腔体的最大宽度，所述最大宽度在基材厚度中基本平行于所述开口宽度而限定。
所述设备的所述光源的参数根据所述相对运动来定义，用于产生所述入射光束，使得所形成图案的腔体不贯通所述基材。
附图说明
通过阅读参考附图理解的以下详细描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1示出了根据本发明的用于构建基材的设备的实施例；
图2示出了根据本发明的包括在用于构建基材的设备中的光学***的实施例；
图3a、图3b、图3c示出了根据本发明第一方面的能够以负锥度构建基材的步骤；
图4示出了通过根据本发明的可能实施例的方法获得的基材的实施例；
图5示出了通过根据本发明的构建方法获得的基材的实施例；
图6示出了通过根据本发明的构建方法获得的基材的实施例。
具体实施方式
本发明用特定实施例描述并参考附图，但是本发明不受它们的限制。所描述的图或附图仅仅是示意性的，而不是限制性的。在本文的上下文中，术语“第一”和“第二”仅用于区分不同的元件，并不暗示它们之间的顺序。在附图中，相同或相似的元件可以具有相同的附图标记。
根据本发明第一方面的构建方法能够用光束7来构建和/或加工基材11的表面，该光束相对于基材11表面的法线106具有优选地大于1°的迎角107。不同的光学***2可以用于不同的实施例，以改变光束7相对于基材11的上表面16的法线106的迎角107。例如，一个或更多个实施例能够用使用可移动反射镜19的光学***2获得相对于入射光束1偏移的出射光束7。例如，具有法线26的可移动反射镜19能够描述二维或三维空间中的轨迹。例如，本发明的实施例能够借助于移动设备60通过基材相对于聚焦的出射光束7的移动在基材11上施加迎角107。例如，另一实施例能够借助于光学***2使出射光束7相对于入射光束1偏移以及由移动***60相对于出射光束7移动基材11来施加大于1°的迎角107。
图1示出了本发明的构建设备100的可能实施例的示图。构建设备100包括产生入射光束1的光源33，该光源优选地为激光源，并且甚至更优选地为脉冲激光源。构建设备100包括光学***2，该光学***能够从入射光束1获得出射光束7，该出射光束相对于所述入射光束1在空间上偏移。如图1中所示，出射光束通过穿过聚焦装置9(例如，会聚透镜)聚焦在基材11上。会聚透镜例如是对称双凸、不对称双凸、平凸或会聚凹凸透镜型。会聚透镜优选地为球形的。设备100还包括用于使基材11移动的移动装置60。基材11定位在移动设备60上，使得基材11能够相对于出射光束7相对地定位。光学***2能够使出射光束7在穿过聚焦装置9之前旋转。因此，穿过聚焦装置9之前的出射光束7总是平行于其自身，而不管其在其旋转运动期间的位置如何。实际上，光学***允许出射光束7侧向偏移，使得它总是平行于其自身。考虑到在出射光束7的入口处的垂直于出射光束7的平面，出射光束7在其旋转运动期间在该平面上的投影优选地描述为圆形。出射光束7描述了穿过聚焦装置9之后的旋进运动。出射光束7聚焦在待加工或构建的基材11上的一点、一光斑或小表面处。
在图1中，由光学***2施加在出射光束7上的旋转运动围绕轴线106产生，该轴线优选地称为旋进轴线。出射光束7产生旋进运动所围绕的轴线优选地与聚焦装置9的光轴106对准。因此，出射光束7聚焦在以聚焦装置9的光轴106为中心的一点、光斑或小表面处。聚焦装置9对出射光束7的聚焦是在由会聚透镜组成的聚焦装置9的光轴106上在位于对应于会聚透镜的图像焦点的距离处的点、光斑或小聚焦表面处完成的。例如，为了对基材11的上表面16进行构建，会聚透镜定位成使得其图像焦点处于在基材11的上表面16处。根据所需的构建或加工深度，(聚焦装置的)会聚透镜的图像焦点可以向基材11的上表面16之下进一步移动。例如，在穿过基材11进行构建或蚀刻的情况下，聚焦装置9的图像焦点移动到基材11的深度中。聚焦装置9的图像焦点的正确定位能够以非常直和锋利的边缘获得构建或蚀刻，即例如没有重铸部分。
例如，包括在聚焦装置9中的会聚透镜具有在10mm和160mm之间、更优选地在20mm和100mm之间的焦距。例如，可以更换会聚透镜，使得其焦距为80mm、50mm或30mm。例如，包括在聚焦装置9中的远心透镜具有在10mm和160mm之间、更优选在20mm和100mm之间的焦距。例如，当偏转装置定位在光学***2与聚焦装置9之间时，使用远心透镜。
对于给定聚焦装置9的会聚透镜的焦距，出射光束7在穿过聚焦装置9之前的侧向偏移幅度能够改变出射光束7相对于基材11的上表面16的法线106的迎角107。在这些条件下，侧向偏移幅度的增加导致更高的迎角107的值。迎角107优选地具有包括在3°与10°之间的迎角107。根据所需的迎角和所需构建或加工的精度，可以调节会聚透镜的焦距。焦距为80mm的会聚透镜允许例如大约5°的最大迎角107，并且对于基材11的位置允许实现最大尺寸为1000μm和最小尺寸为90μm的结构或孔。焦距为50mm的会聚透镜允许例如大约7°的最大迎角107，并且对于基材11的位置允许实现最大尺寸为500μm和最小尺寸为60μm的结构或孔。焦距为30mm的会聚透镜允许例如大约10°的最大迎角107，并且对于基材11的位置允许实现最大尺寸为200μm和最小尺寸为40μm的结构或孔。聚焦装置的选择、以及在会聚透镜的情况下其焦距的选择，允许改变出射光束7相对于来自基材11的上表面16的法线106的迎角107。
移动装置60例如是由计算机控制的数控移动装置。移动装置60允许例如根据5个轴进行平移。在具有可旋转运动的反射镜19的光学***2的构造中，可以限定反射镜的连续旋转，其中反射镜的角度位置独立于待加工或构建的基材的位置。还可以根据待加工或构建的基材的位置来施加反射镜19的角度位置，以便能够针对基材11的特定位置以迎角107来加工或构建基材11。基材保持器59定位在移动装置60上。基材保持器59能够相对于移动装置60很好地保持基材。基材保持器59能够将移动装置60引起的平移运动很好地传递到基材11。
光源33优选地为能够波长为258nm、266nm、343nm、355nm、515nm、532nm、1030nm和1064nm的单色激光源。根据本发明的设备100允许使用上述波长，而不限于250nm至1100nm范围内的其它波长。
图2示出了设备100且特别是光学***2和移动设备60的实施例的示例。在图2所示的光学***的实施例中，入射光束1是由光源33产生的光束，并且优选地在进入光学***2之前在光学***外部传播，而进射光束4仅在光学***2内部传播。进射光束4可以通过使入射光束1偏转或使入射光束1不偏转来获得。在图2的实施例中，入射光束1和进射光束4在同一直线轨迹上。光学***2包括反射镜19，其允许通过进射光束4的反射获得第一反射光束23。光学***2还包括回复反射***21，其允许将第一反射光束23重新引导到反射镜19上。换言之，朝向反射镜19的第二进射光束8通过使第一反射光束23穿过回复反射***21而获得。第二进射光束8然后被反射镜19反射并形成出射光束7。光学***2被构造成使得出射光束7可以相对于入射光束1在空间上偏移，同时在聚焦装置9上游保持平行于入射光束1的方向。在图2所示的示例中，入射光束1和出射光束7横向偏移。在图2中，反射镜19可以围绕旋转轴线5完整地旋转，并且驱动装置6允许反射镜19围绕其旋转轴线5旋转。设备100的光学***2被构造成使得对于可移动反射镜19的所有可能位置和定向，第一进射光束4与反射镜19的法线26以0°和15°之间的角度15分开。为了附图的清晰起见，该角度15在图2中没有按比例示出。光学***2被构造成使得反射镜19与回复反射***21之间的位置变化能够引起入射光束1与出射光束7之间的偏移变化。光学***例如安装在移动板上。在图2所示的实施例中，根据可移动反射镜19的角度位置，出射光束7将遵循不同的轨迹。优选地，对于可移动反射镜19的每个角度位置获得的出射光束7的每个轨迹都平行。光学***2还包括一个或更多个聚焦装置9，以将出射光束7聚焦在基材11上。由反射镜19的旋转产生的位于聚焦装置9上游的出射光束7的旋转运动允许产生聚焦装置9下游的出射光束7的旋进运动。出射光束7的旋进运动优选地在旨在被构建或加工的基材11上的一点、一光斑或小表面处产生。旋进运动在图2、图3a、图3b和图3c中由描述圆的一部分的箭头示出。最后，该设备包括能够使基材11相对于出射光束7相对地移动的移动装置60。移动装置60能够使基材例如根据方向101、102和103移动。方向101、102和103优选地定义三维笛卡尔坐标系。
除了允许使可移动反射镜19旋转的驱动装置6之外，还可以存在用于施加可移动反射镜19的平移运动的装置和/或用于改变可移动反射镜19倾斜度的装置(反射镜19可在两个或更多个不平行方向上倾斜，并且驱动装置能够改变反射镜19的倾斜度，这些驱动装置例如是压电***)。反射镜19的平移运动和旋转运动的结合点是通过反射镜19与回复反射***21之间的相对旋转运动、聚焦装置9下游的出射光束7的旋进以及通过反射镜19与回复反射***21之间的相对平移运动来产生，以改变与基材11的迎角107。驱动***的示例有电动机、无刷电机。
包括在光学***2中的回复反射***21包括例如道威棱镜和直角等腰棱镜。回复反射***的另一实施例包括例如道威棱镜、直角等腰棱镜、半波片、屋脊棱镜和偏振半反射镜。
图3a、图3b和图3c示出了来自光学***2的出射光束7在其于聚焦装置9下游的旋进运动期间的三个不同位置。图3a、图3b和图3c示出了能够产生出射光束7的光学***2，该出射光束在聚焦装置9上游围绕聚焦装置9的光学中心106在空间上偏移。聚焦装置9例如是会聚透镜。在会聚透镜的上游，图3a示出了向会聚透镜的光学中心左侧偏移的出射光束7，图3b示出了从会聚透镜的光学中心106向前或向后偏移的出射光束7，并且图3c示出了向光学中心106右侧偏移的出射光束7。优选地，图3b中所示的相对于光学中心106向前或向后偏移对应于与图3a和图3c中从光学中心106向左或向右偏移相同的距离。优选地，由出射光束7在会聚透镜9的上游表面上描述的投影是圆形的。优选地，由出射光束7在会聚透镜9的上游表面上描述的圆形的中心与会聚透镜9的光学中心重合。
图3a、图3b和图3c示出了出射光束7在会聚透镜上的位置允许改变出射光束7与基材11的上表面16的法线106的迎角107。出射光束7的迎角107由会聚透镜的选择和出射光束相对于会聚透镜的光学中心的侧向偏移来控制。出射光束7在透镜上游的旋转运动允许在会聚透镜9下游产生具有可以选择的迎角的旋进运动。根据所选择的迎角107，基材11以受控的锥度被构建或加工。迎角107的控制允许例如补偿激光束的能量分布，以便以零锥度获得构建或加工。迎角107的控制允许例如补偿激光束的能量分布，以便以负锥度获得构建或加工。
图3a、图3b和图3c示出了能够形成负锥度的结构、孔或加工的聚焦的出射光束7的位置。负锥度的特征例如在于负锥度角108，该负锥度角由基材11的上表面16的法线106和由聚焦的出射光束7构建或加工的部分的边缘描述。例如，当构建或加工基材时，会聚透镜9的位置相对于基材的上表面16被改变，以便改变透镜的图像焦点的位置，从而改变出射光束7的点、光斑或小聚焦表面。构建深度例如以非穷举方式由旋进速度、由每个光脉冲之间的间隔、由每个光脉冲的能量、由光束的波长、由基材的吸收系数、由基材的物理性能等等来定义。
图4示出了根据本发明第二方面的根据一实施例构建的基材。图4示出了根据本发明的方法形成的以凹槽17形状的两个平行的结构或图案17。这些凹槽17根据该方法且特别是通过执行以下步骤来形成：a)提供设备100；b)提供基材11，使得它可以相对于聚焦的出射光束7由移动设备60移动；c)用光源33产生能够从基材11的上表面16蚀刻基材的入射光束1；d)当入射光束1穿过光学***2然后穿过聚焦装置9时，由入射光束1产生聚焦的出射光束7，该聚焦的出射光束描述了相对于基材11的上表面16的旋进运动；e)借助于移动设备60使基材11相对于描述旋进运动的聚焦的出射光束7相对地移动，以便从所述基材11的上表面16蚀刻图案17以及更特别地蚀刻凹槽17，所形成的凹槽17包括在基材11的上表面16处通过开口4来开口的腔体3。
在图4和图5中，每个图案或形成的凹槽17包括腔体3以及侧壁8，在基本垂直于上表面16的平面中描述的腔体3在其位于基材11的上表面16上的开口4处包括由上表面16与侧壁8之间的交叉点限定的第一端51和第二端52。可以通过开口4的第一端51和第二端52之间的距离来限定开口宽度5。腔体3的最大宽度6平行于基材11的上表面16，使得腔体3的最大宽度6与腔体3的侧壁8一起限定最大宽度6的第一端61和第二端62。腔体3的最大深度7也可以描述为凹槽17或结构17相对于基材11的上表面16的深度。在图4和图5中，腔体3的开口宽度5严格地小于腔体3的最大宽度6。腔体3是在图4中表示为凹槽17或表面结构的腔体。使得腔体3的开口宽度5小于最大宽度6或在表面以下的宽度的凹槽或结构被称为负锥度凹槽或结构。
在凹槽17的壁8与基材11的上表面16的法线106之间描述的负锥度角108允许限定表面的结构。当角108等于或非常接近零时，还可以获得零锥度的凹槽。通过本发明的设备和方法还可以获得正锥度。
该结构的开口4的宽度5优选地包括在1mm和10μm之间，更优选地包括在500μm和30μm之间，并且甚至更优选地包括在150μm和50μm之间。该结构的最大宽度6优选地包括在1.1mm和15μm之间，更优选地包括在550μm和45μm之间，并且甚至更优选地包括在200μm和60μm之间。
凹槽具有可以在1μm至2mm、更优选地在5至500μm、甚至更优选地在10至200μm的范围内的深度7。发明人已发现，最后的深度间隔7对于将所构建的基材11与第二材料粘附是最佳的。包括在50μm和150μm之间的深度7是特别优选的。
图6示出了针对本发明的特定实施例形成的凹槽的示例。图6在基本垂直于基材11的上表面16的平面中示出了所形成的凹槽，并且包括腔体3。这些形成的凹槽具有可以变化的宽度，但是优选地相对于基材11的上表面16的法线106具有非零锥度角108。在另一实施例中，这些凹槽在基材的厚度上具有恒定的宽度，并且相对于基材11的上表面16的法线106具有非零锥度角108。这些相对于法线106成角度的凹槽在法线106的方向上具有位于基材的上表面16之下的腔体3的一部分和位于开口4之下的腔体的一部分。如图6中所示，可以形成相对于上表面16成角度地形成且在厚度上具有宽度5的若干凹槽，即通过在切割平面中相对于彼此具有对称性而形成。例如，对于多个凹槽，每隔一个凹槽在切割平面中具有相同的定向。这些成角度凹槽的形成需要例如光学***2，该光学***需要可移动反射镜19和可以是简单反射镜的重新定向***。这些凹槽允许例如用第二材料获得与图4所示的凹槽获得的组件性能可比的组件性能。实际上，图6所示的凹槽可以看作是图4所示凹槽的机械锚固性能的分解。第二材料的机械锚固由存在于基材表面之下而不仅仅是开口4之下的第二材料产生。因此，图6中所示的成角度凹槽(只要它们足够靠近在一起)允许获得类似于由图4中的凹槽产生的第二材料的机械锚固效果。成角度凹槽的壁8与法线106的角度优选地不为零，并且更优选地包括在0°和30°之间，甚至更优选地包括在1°和20°之间。例如，成角度凹槽具有可以沿着这些凹槽变化的开口宽度5，并且具有锥形轮廓。在基材11的上表面16处形成两个或更多腔体3允许产生结构，以获得第二材料的良好机械锚固，并在机械测试期间在第二材料中获得内聚破裂。
通过将第二材料引入所构建的基材的凹槽中，可以产生波导。然后将第二材料由基材上表面***负锥度结构中。优选地，第二材料是在负锥度结构内聚合的聚合物。第二材料具有比基材的折射率更高的折射率。第二材料包括聚合物材料和/或更优选地聚(甲基丙烯酸甲酯)。包括金属、玻璃、陶瓷或聚合材料的基材可以例如与第二材料结合使用。包括第二材料的负锥度结构允许电磁波以受控方式传输，即纵向传输到该结构。该结构例如是直线或者描述为曲线或者两者兼有。波导与另一光学设备的光学耦合可以在基材的一个侧面上完成。填充有第二材料的负锥度结构允许波以光纤的方式通过多次反射(在基材11与第二材料之间的界面上以及在第二材料与空气之间的表面上)传播。
包括根据本发明第三方面的基材11的电路通过将导电材料***负锥度结构中而形成。导电材料例如在200nm-2000nm的波长范围内具有比基材11的吸收系数更高的吸收系数。导电材料例如是锡，其于是具有比基材11更低的熔点。基材是具有高电阻的材料。导电材料例如熔化并浇铸在负锥度结构内部，以便至少部分地填充负锥度结构。优选地，基材11是电绝缘的，即它允许导电元件彼此电绝缘。例如，通过毛细作用引入处于粘性状态的导电材料。基材11例如是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)或聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)类型的透明材料，用于其绝缘性能和机械柔性。柔性材料是一种可以包裹在最小直径为1cm的圆柱形支撑件周围的材料。柔性材料可用于连续的卷对卷沉积过程中。例如，基材由胶木制成。例如，可以通过以下方式进行电连接：固定通过负锥度的开口4与导电材料接触的待电连接部件，并用加热激光在所需位置处局部加热导电材料。加热激光例如透射穿过透明基材。导电材料优选地包括金属、锡或金属颗粒。
已经针对特定实施例描述了本发明，这些特定实施例纯粹是说明性的，不应被认为是限制性的。一般而言，本发明并不局限于上面示出和/或描述的示例。动词“包括”及其词形变化的使用不能以任何方式排除除了上述要素之外的要素的存在。使用不定冠词“一/一种”或定冠词“该/所述”来引入一个要素并不排除多个这些要素的存在。权利要求中的附图标记不限制它们的范围。
本发明还可以描述如下。用于构建基材11的方法包括以下步骤：提供设备100，该设备包括：光源33、用于获得相对于入射光束1在空间上偏移的出射光束7并能够改变该空间偏移的光学***2、用于聚焦出射光束7的聚焦装置9、基材保持器59、用于在出射光束7与基材11之间产生运动41的移动设备60；提供基材11并将基材放置在基材保持器59上；对于由光学***2施加的出射光束7与入射光束1之间的任何空间偏移，用具有大于1°的迎角107的聚焦的出射光束7蚀刻基材。

Claims (26)

1.一种用于构建具有上表面(16)和下表面的基材(11)的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供设备(100)，该设备包括：
-光源(33)，其用于产生能够加工所述基材(11)的所述上表面(16)的构建入射光束(1)；
-光学***(2)，其用于从所述入射光束(1)获得相对于所述入射光束(1)在空间上偏移的出射光束(7)，所述光学***(2)能够改变所述入射光束(1)与所述出射光束(7)之间的空间偏移；
-聚焦装置(9)，其用于聚焦所述出射光束(7)；
-基材保持器(59)；
-移动设备(60)，其用于在所述出射光束(7)与所述基材保持器(59)之间产生相对运动(41)；
b)提供所述基材(11)并将所述基材放置在所述基材保持器(59)上，以使其以法线(106)为特征的上表面(16)朝向所述聚焦装置(9)；
c)用所述光源(33)产生所述入射光束(1)；
d)当所述入射光束穿过所述光学***(2)然后穿过所述聚焦装置(9)时，由所述入射光束(1)产生聚焦的出射光束(7)，对于由所述光学***(2)施加的出射光束(7)与入射光束(1)之间的任何空间偏移，该聚焦的出射光束与所述基材(11)的所述上表面(16)的所述法线(106)一起在所述出射光束(7)的聚焦点处描述大于1°、优选地大于3°的迎角(107)；
e)启动支撑所述基材(11)的所述基材保持器(59)与所述聚焦的出射光束(7)之间的相对运动，以便从所述基材(11)的上表面(16)蚀刻图案(17)，所形成的图案(17)包括所述基材(11)中的腔体(3)，该腔体通过所述基材(11)的上表面(16)处的开口(4)来开口；
根据在步骤e)中启动的所述相对运动来定义所述光源(33)的参数，以便产生所述入射光束，使得所形成的图案(17)的腔体(3)在所述基材(11)的所述上表面(16)与所述下表面之间是非贯通的。
2.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述基材(11)与所述出射光束(7)之间的相对运动是在平行于所述上表面(16)的平面中的相对运动，使得聚焦的出射光束(7)能够在基本平坦的表面上从所述上表面(16)蚀刻图案(17)，该基本平坦的表面具有大于1cm2、优选地大于10cm2、甚至更优选地大于100cm2的面积。
3.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述基材(11)包括与所述上表面(16)基本上隔开所述基材(11)的厚度的下表面，所述腔体(3)在所述基材(11)的所述上表面(16)与所述下表面之间是非贯通的，并且在所述下表面处不开口。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述移动设备(60)被启用，以与所述光源(33)同时地在所述基材(11)与所述出射光束(7)之间产生运动。
5.根据前一权利要求的方法，其特征在于，由所述光学***(2)施加的入射光束(1)与出射光束(7)之间的空间偏移相对于所述聚焦装置(9)是固定的空间偏移，以便蚀刻具有腔体(3)的图案，所述腔体(3)包括：
-在所述基材(11)的所述上表面(16)上的开口(4)处，在基本垂直于基材(11)的所述上表面(16)的平面中限定的第一端(51)和第二端(52)，
-由所述开口(4)的所述第一端(51)和第二端(52)之间的距离限定的开口宽度(5)，
-基本平行于所述开口宽度(5)限定的腔体宽度(3)，该腔体宽度基本上沿着所述基材(11)的厚度从所述上表面(16)减小。
6.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于，所述腔体(3)包括：
-在所述基材(11)的所述上表面(16)上的开口(4)处，在基本垂直于基材(11)的所述上表面(16)的平面中限定的第一端(51)和第二端(52)，
-由所述开口(4)的所述第一端(51)和第二端(52)之间的距离限定的开口宽度(5)，
所述开口宽度(5)严格地小于腔体(3)的最大宽度(6)，所述最大宽度在所述基材(11)的厚度中基本平行于所述开口宽度(5)而限定。
7.根据前两项权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述腔体(3)的特征在于负锥度角(108)，该负锥度角包括在0°和7°之间、优选地在0.01°和5°之间，所述负锥度角(108)限定在基材(11)的上表面(16)的法线(106)与穿过所述开口宽度(5)的所述第一端(51)的直线之间。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述光学***(2)包括：
-反射镜(19)：
o具有由法线(26)限定的基本平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束(1)的第一进射光束(4)获得第一反射光束(23)，
o能移动；
-用于移动所述可移动反射镜(19)的驱动装置(6)；
-重新定向***：
o其相对于所述反射镜(19)定位，用于从所述第一反射光束(23)获得到所述反射镜(19)的第二进射光束(8)，用于从所述第二进射光束(8)在所述可移动反射镜(19)上的反射获得所述出射光束(7)。
9.根据权利要求1至7中任一项的方法，其特征在于，所述光学***(2)包括：
-反射镜(19)：
o具有由法线(26)限定的基本平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束(1)的第一进射光束(4)获得第一反射光束(23)，
o能移动，使得其法线(26)能够描述三维空间中的轨迹；
所述光学***(2)被构造成使得对于所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和定向，所述第一进射光束(4)和所述反射镜(19)的所述法线(26)以0°至15°之间、优选地0.01°至10°之间、甚至更优选地3°至8°之间的角度(15)分开；
-用于移动所述可移动反射镜(19)的驱动装置(6)；
-回复反射***(21)：
o其相对于所述反射镜(19)定位，用于针对所述反射镜(19)的所有位置和定向从所述第一反射光束(23)获得到所述反射镜(19)的第二进射光束(8)，用于从所述第二进射光束(8)在所述可移动反射镜(19)上的反射获得所述出射光束(7)，并且
o对于所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和定向，能够在所述反射镜(19)上提供平行于所述第一反射光束(23)的所述第二进射光束(8)。
10.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述光学***被构造成使得对于所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和定向，所述第一进射光束(4)和所述反射镜(19)的所述法线(26)以0.01°至10°之间、优选地0.1°至8°之间、甚至更优选地3°至8°之间的角度(15)分开。
11.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述设备(100)进一步包括定位在所述光学***(2)与所述聚焦装置(9)之间的偏转***，以使所述出射光束(7)偏移。
12.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述聚焦装置(9)被设计用于将所述出射光束(7)聚焦在所述基材(11)的上表面(16)上。
13.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述聚焦装置(9)被设计成对于所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和定向，用于将所述出射光束(7)聚焦在聚焦平面中。
14.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，对于由所述光学***(2)施加的出射光束(7)与入射光束(1)之间的任何空间偏移，迎角(107)在1°和15°之间、优选地在2°和5°之间、更优选地在3°和4°之间。
15.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述光学***(2)能够引起所述聚焦的出射光束(7)相对于所述基材(11)的上表面(16)的旋进运动。
16.一种将基材(11)与工件组装在一起的方法，并且包括以下步骤：
-利用根据前述权利要求中任一项所述的方法构建基材(11)的上表面(16)，用于生成基材(11)的构建上表面(16)的包括图案(17)的第一部分；
-提供具有带有第二表面部分的表面的工件，该第二表面部分包括可熔材料，该可熔材料具有的熔点低于所述基材(11)的构建上表面(16)的第一部分的熔点；
-将所述基材(11)的构建上表面(16)的第一部分布置成与所述工件的表面的第二部分接触；
-施加压力，以保持所述基材(11)的构建上表面(16)的第一部分与所述工件的表面的第二部分之间的接触；
-提供加热器，用于在所述可熔材料中产生足以熔化该可熔材料的温度升高；以及
-借助于所述加热器来加热所述可熔材料，以在所述可熔材料中达到足以将该可熔材料的至少一部分熔化到所述基材(11)的构建上表面(16)的第一部分的图案(17)中的温度；
优选地，所述加热器是能够产生激光束的激光器，该激光束能够通过照射所述基材(11)的构建上表面(16)的第一部分来加热，并且其中所述工件对于光束至少部分地透明。
17.一种包括具有上表面(16)和下表面的基材(11)以及用于构建所述基材(11)的设备(100)的组件，所述设备(100)包括：
-光源(33)，其用于产生能够加工所述基材(11)的所述上表面(16)的构建入射光束(1)；
-光学***(2)，其用于从所述入射光束(1)获得相对于所述入射光束(1)在空间上偏移的出射光束(7)，所述光学***(2)能够改变所述入射光束(1)与所述出射光束(7)之间的空间偏移；
-聚焦装置(9)，其用于聚焦所述出射光束(7)；
-基材保持器(59)；
-移动设备(60)，其用于在所述出射光束(7)与所述基材保持器(59)之间产生相对运动(41)；
所述基材(11)放置在所述基材保持器(59)上，以使其以法线(106)为特征的上表面(16)朝向所述聚焦装置(9)，
所述设备(100)被构造成使得对于由所述光学***(2)施加的出射光束(7)与入射光束(1)之间的任何空间偏移，所述聚焦的出射光束(7)和所述基材(11)的所述上表面(16)的所述法线(106)在所述出射光束(7)的聚焦点处以大于1°、优选地大于3°的迎角(107)分开，
所述光源(33)的参数根据用于产生所述入射光束的所述相对运动来定义，使得所形成的图案(17)的腔体(3)在所述基材(11)的所述上表面(16)与所述下表面之间是非贯通的。
18.根据前一权利要求所述的组件，其特征在于，所述基材(11)包括基本上与所述上表面(16)相对的下表面，所述腔体(3)在所述下表面处不开口。
19.根据前两项权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述移动设备(60)能够在大于1cm2、优选地大于10cm2、且甚至更优选地大于100cm2的区域中在所述基材(11)与所述出射光束(7)之间产生所述相对运动，所述相对运动在平行于所述上表面(16)的平面中产生，使得聚焦的出射光束(7)能够从所述上表面(16)蚀刻图案(17)。
20.根据前三项权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述设备(100)被构造成使得对于由所述光学***(2)施加的出射光束(7)与入射光束(1)之间的任何空间偏移，所述聚焦的出射光束(7)和所述基材(11)的所述上表面(16)的法线(106)在所述出射光束(7)的聚焦点处以1°至15°之间、优选地2°至5°之间、且甚至更优选地3°至4°之间的迎角(107)分开。
21.根据前四项权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述光学***(2)包括：
-反射镜(19)：
o具有由法线(26)限定的基本平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束(1)的第一进射光束(4)获得第一反射光束(23)，
o能移动；
-用于移动所述可移动反射镜(19)的驱动装置(6)；
-重新定向***：
o其相对于所述反射镜(19)定位，用于从所述第一反射光束(23)获得到所述反射镜(19)的第二进射光束(8)，用于从所述第二进射光束(8)在所述可移动反射镜(19)上的反射获得所述出射光束(7)，
或者，
-反射镜(19)：
o具有由法线(26)限定的基本平坦的反射表面，用于从来自所述入射光束(1)的第一进射光束(4)获得第一反射光束(23)，
o能移动，使得其法线(26)能够描述三维空间中的轨迹；
所述光学***(2)被构造成使得对于所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和定向，所述第一进射光束(4)和所述反射镜(19)的所述法线(26)以0°至15°之间、优选地0.01°至10°之间、且甚至更优选地3°至8°之间的角度(15)分开，
-用于移动所述可移动反射镜(19)的驱动装置(6)；
-回复反射***(21)：
o其相对于所述反射镜(19)定位，用于针对所述反射镜(19)的所有位置和定向从所述第一反射光束(23)获得到所述反射镜(19)的第二进射光束(8)，用于从所述第二进射光束(8)在所述可移动反射镜(19)上的反射获得所述出射光束(7)，并且
o对于所述可移动反射镜(19)的所有可能的位置和定向，能够在所述反射镜(19)上提供平行于所述第一反射光束(23)的所述第二进射光束(8)。
22.根据前五项权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述设备(100)进一步包括定位在所述光学***(2)与所述聚焦装置(9)之间的偏转***，以使所述出射光束(7)偏移。
23.根据前六项权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，由所述光学***(2)施加的入射光束(1)与出射光束(7)之间的空间偏移相对于所述聚焦装置(9)是固定的空间偏移，使得由所述移动设备(60)产生的相对运动能够蚀刻图案(17)，使得所述腔体(3)包括：
-在所述基材(11)的所述上表面(16)上的开口(4)处，在基本垂直于基材(11)的所述上表面(16)的平面中限定的第一端(51)和第二端(52)，
-由所述开口(4)的所述第一端(51)和第二端(52)之间的距离限定的开口宽度(5)，
-基本平行于所述开口宽度(5)限定的腔体宽度(3)，该腔体宽度基本上沿着所述基材(11)的厚度从所述上表面(16)减小。
24.一种用于将基材(11)与工件组装在一起的***，所述工件包括可熔材料，该可熔材料的熔点具有低于所述基材(11)的熔点，所述***包括：
-根据前七项权利要求中任一项所述的的组件，用于构建所述基材(11)的上表面(16)；
-用于使所述工件(14)与所述基材(11)的所述上表面(16)接触的装置；
-压缩装置；
-加热器，其能够在所述可熔材料中产生足以熔化该可熔材料的至少一部分的温度升高。
25.一种基材(11)，其具有其上表面(16)带有根据权利要求1至15中任一项所述的方法获得的负锥度的结构。
26.一种根据权利要求17至23中任一项所述的组件的用途，用于构建基材(11)的上表面(16)，使得所述设备(100)能够蚀刻具有腔体(3)的图案(17)，所述腔体包括：
-在所述基材(11)的所述上表面(16)上的开口(4)处，在基本垂直于基材(11)的所述上表面(16)的平面中限定的第一端(51)和第二端(52)，
-由所述开口(4)的所述第一端(51)和第二端(52)之间的距离限定的开口宽度(5)，
-所述开口宽度(5)严格地小于腔体(3)的最大宽度(6)，所述最大宽度在所述基材(11)的厚度中基本平行于所述开口宽度(5)而限定，
所述设备(100)的所述光源(33)的参数根据所述相对运动来定义，用于产生所述入射光束，使得所形成的图案(17)的腔体(3)不贯通所述基材(11)。
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