WO2008071441A2 - Coating for moulds - Google Patents

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WO2008071441A2
WO2008071441A2 PCT/EP2007/011004 EP2007011004W WO2008071441A2 WO 2008071441 A2 WO2008071441 A2 WO 2008071441A2 EP 2007011004 W EP2007011004 W EP 2007011004W WO 2008071441 A2 WO2008071441 A2 WO 2008071441A2
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Ulrike Stöhr
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Schott Ag
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    • C03B2215/30Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material
    • C03B2215/32Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material of metallic or silicon material

Definitions

  • the present invention relates to a molding tool and a method of machining a molding tool for pressing glass optical components.
  • Such a molding tool is, for example, a molding block and is used for blank or precision pressing of optical components or optical components, such as lenses and / or prisms.
  • Mold blocks for blank or precision pressing of optical components, in particular of glass comprise in many cases an upper mold and a lower mold.
  • a viscous gob is hot-formed between the upper and lower molds.
  • a heated preform made of glass with a suitable viscosity is introduced into the likewise heated mold and / or the preform is heated to a suitable viscosity within the mold block, deformed by pressing and cooled.
  • it can also be a cold preform introduced into a cold mold and only then are both heated together.
  • An advantage of bright-pressed components lies in the fact that the optically active surfaces no longer need to be reworked, so that subsequent operations such as grinding and polishing can be omitted.
  • the quality of the optically active surfaces is significantly influenced by the quality of the surfaces of the molds, the so-called mold surfaces.
  • the mold surfaces of the molds for molding of optical components are usually provided with a coating.
  • Such a coating essentially fulfills the following tasks: On the one hand, it effects protection of the mold surface from oxidation and thus an associated increase in surface roughness. On the other hand, it serves as wear protection against mechanical stress, such as scratching during handling. Furthermore, it acts as an anti-adhesive layer against local bonding of molding material, such as glass, and molding tool.
  • the mold is hereinafter also referred to as a mold.
  • the surface roughness of the mold surfaces is initially determined by the roughness of the surface of the uncoated mold and should be increased by the coating as little as possible.
  • Precious metal coatings which can be applied for example by sputtering.
  • a known composition of such a coating is described, for example, in EP 1 428 801 A2.
  • JP 62017028 A describes the production of a glass optical element. It is hereby trying to produce optical glass elements of high precision, without having to be polished again.
  • the mold surface is provided with a thin layer of a noble metal which has the addition of a Va group element.
  • the noble metal alloy contains 5 wt.% Pt and a "balance element" selected from Ir, Os, Pa, Rh and Ru; 0.1 wt.% To 10 wt.% Of a Va group element (eg vanadium, Niobium and tantalum) are added, which is said to provide enhanced resistance to abrasion and scratching, but both mechanical and chemical resistance may be considered questionable due to the compositional proportions of the coatings described also not to have the required roughness.
  • a Va group element eg vanadium, Niobium and tantalum
  • JP 62017028 A described above is appreciated as prior art in the specification.
  • the layers described in JP 62017028 A are called "ternary
  • the mold described in the European specification has a thin layer of an alloy containing tantalum on the surface of the mold, for which only layers consisting of two elements are described, in particular the thin layer of tantalum and a Element from the group of Pt, Rh, Ir, Ru, Os, Re, W and Pd
  • the T content is in particular 5 to 95 wt.%
  • the layer has a thickness of 1 to 5 microns.
  • Crucial for the quality of a coating on the surface of a mold and thus also for the quality of an optical glass element to be produced by means of the mold is the interaction of all constituents in the coating.
  • a protection against oxidation and a concomitant increase in the surface roughness, protection against scratching during handling and / or protection against local bonding of mold material and mold should be achieved.
  • the coating should also have sufficient adhesion to the mold and a detachment of the coating from the mold surface can be avoided.
  • the totality of the properties to be achieved is achieved in particular by the appropriate selection of the constituents and by the corresponding amounts of the respective constituents.
  • a layer consisting of Ta-Ir has, in particular because of the absence of Ta Platinum, deteriorated glass contact properties.
  • a local bonding of molding material and mold may be the result.
  • a layer consisting of Ta-Pt is not sufficiently hard, especially due to the lack of Ir and / or Rh.
  • a layer of Ta-Rh may have increased brittleness.
  • the quality of the glass contact properties is reduced.
  • an increased proportion of Rh can lead to a reduced transmission in the glass to be produced.
  • the object of the present invention is therefore to provide a mold for pressing optical components and a method for machining a mold for pressing glass optical components, which avoid the above-mentioned disadvantages of the prior art.
  • the roughness of the mold surfaces of a mold should not be significantly increased by the coating up to a certain coating thickness.
  • the coating should have improved chemical resistance and at least reduce adhesion or sticking of the component to be produced on the mold surfaces of the mold.
  • the present invention claims a mold for pressing optical components made of glass, having a mold surface comprising a coating, which is characterized in that the coating contains at least Ta (tantalum) as a constituent in a proportion of 5% by weight to 50% % By weight, preferably from 30% by weight to 40% by weight, and Ir having a proportion of from 20% by weight to 80% by weight, preferably from 30% by weight to 50% by weight, and Pt having a proportion of 10% by weight to 40% by weight, preferably from 20% by weight to 30% by weight.
  • the coating essentially has at least three components, namely Ta, Ir and Pt.
  • the coating comprises both Pt and Rh with a proportion of the two components of from 10% by weight to 40% by weight, preferably from 20% by weight to 30% by weight.
  • the coating in this embodiment has substantially at least four components, namely Ta, Ir Pt and Rh.
  • a molding tool for pressing optical components made of glass with a mold surface comprising a coating, wherein preferably the coating has at least Ta as a component.
  • the molding tool is characterized in that the coating, preferably at least in sections, is made up of individual layers and the constituents are present essentially in the individual layers.
  • the present invention further claims a method for precision pressing optical components comprising the following method steps: Providing a mold formed by an upper mold and a lower mold, wherein a mold is defined by an inner mold surface of the upper mold and the lower mold respectively; arranging the glass to be molded, which is provided in particular as a preform, between the upper mold and the upper mold Subform, heating at least the mold block, in particular the lower mold and / or the upper mold, - merging of the upper mold and the lower mold, so that the optical component is formed between the inner mold surfaces, wherein a mold comprising a coating according to the present invention is used.
  • the mold or mold is a tool for molding the optical component.
  • the mold is wholly or partially the negative of a workpiece to be manufactured, here an optical component or an optical component, and is used in particular for receiving the material, here the glass.
  • the optical components or the optical components are bodies, preferably of glass, such as lenses, prisms and / or mirrors, which are used in optical systems. Such optical systems are used, for example, in information, measurement, lighting, lighting and / or lighting technology.
  • the mold surface of the mold is or will be formed at least in sections by the coating.
  • the mold surface describes the surface of the mold, which, in particular during the pressing, comes into contact with the optical component to be molded, in particular with the optically active surfaces of the optical component to be molded.
  • An optically active Surface describes the surface of the optical component at which the incoming or outgoing light is refracted, reflected and / or transmitted, for example.
  • the mold surface of the mold is or is completely formed by the coating in a preferred embodiment.
  • the component tantalum in the coating causes a reduced adhesion of the glass to the mold, an improved oxidation resistance and thus ultimately also a prolonged mold life.
  • the application of larger layer thicknesses with low roughness which will be explained below, is made possible.
  • the coating has a certain minimum thickness, since otherwise there is a risk that the layer is removed at these locations. The higher the layer thickness, the more often it is possible to perform such polishes without having to rework and coat the entire mold surface.
  • the coating has a content of Ta of from about 1% by weight to about 100% by weight, preferably from about 5% by weight to about 50% by weight (weight percent). In a particularly preferred embodiment, the coating has a proportion of about 30% by weight to about 40% by weight. In an alternative embodiment, the coating consists essentially of tantalum, although minor constituents or components, for example as impurities, may continue to be present.
  • the coating does not consist of tantalum, the coating contains other components.
  • the Coating comprises as further constituents at least one material selected from the group consisting of Pt, Rh, Ir, Mo, Cr, W, Nb, Pd, Re, Au and Ni.
  • the cited materials are to be understood as exemplary and are in no way limited to the named selection.
  • the coating is then present as an alloy, and / or as a multilayer system of individual elements.
  • the alloy according to the invention is defined by the presence of several different constituents or components in the coating.
  • the coating has a content of Ir of from about 1% by weight to about 100% by weight, preferably from about 20% by weight to about 80% by weight, more preferably from about 30% by weight to about 50% by weight. % on.
  • the proportion of Pt and Rh in the coating is about 1 wt% to about 100 wt%, preferably about 10 wt% to about 40 wt%. In a particularly preferred embodiment, this is about 20 wt.% To about 30 wt.%.
  • the ratio of Rh to Pt is in a range of approximately zero or zero to about 0.4, preferably in a range of approximately zero or zero to about 0.3. Rh increases the layer hardness and the chemical resistance of the layer. In a preferred embodiment, the ratio is about 0.3. In combination, the components in particular cause increased hardness and chemical resistance of the mold surface.
  • a mixture is understood to mean that the individual components essentially do not accumulate in individual layers.
  • the components are rather random in axialier, ie parallel to the surface normal, and distributed laterally so that microscopically results in a substantially homogeneous or uniform distribution, in particular according to their share of the coating, the components in the coating.
  • components of a first type are adjacent to atoms of at least one second component.
  • PVD methods in particular sputtering.
  • a coating with the properties described above can be achieved in that at least some of the components or all components are already used as Alloy are or will be applied.
  • the target is formed by an alloy.
  • the individual components of the coating are already present in the alloy, in particular mixed or homogeneously distributed.
  • the material properties of the target can in such an embodiment substantially unchanged on the
  • the target is provided as an alloy comprising tantalum.
  • each target preferably has in each case at least one component, in particular a substantially pure metal, of the coating. Possible components are already listed above.
  • the above-described mixture of the components in the coating is achieved in particular by the method according to the invention for coating the molding tool. Accordingly also lies within the scope of the present The invention relates to a method of processing a molding tool for pressing glass optical components, comprising the following steps:
  • Tantalum comprises
  • the method is characterized in that target or targets and mold are moved relative to each other.
  • the composition and / or roughness of the coating are determined by means of the sputtering parameters, such as power,
  • the mold is rotated in one embodiment relative to the stationary target.
  • the targets are preferably stationary.
  • the substrates can be rotated in a development of the invention by at least 2 different, independent axes.
  • composition of the coating is adjustable or adjusted by the speed of the relative movement of the target and the mold.
  • morphology i. the layer structure influenced.
  • composition comprises the local
  • the coating is applied at a rate of about 1 nm / min to about 5 ⁇ m / min, preferably applied from about 10 nm / min to about 50 nm / min, more preferably from about 30 nm / min to about 40 nm / min ,
  • the atomization of the individual targets is controlled separately or is controllable, so that individual coating rates and compositions can be set in terms of proportions of the respective components.
  • the coating method according to the invention thus makes it possible to produce a coating in which the individual components, as described above, are present as a mixture. These can preferably be at a
  • Relative speed of 0 - 10 cm / sec create between target and substrate.
  • a coating can be produced which is composed of individual layers.
  • the coating preferably at least in sections, is made up of individual layers. Even with such a structure, the properties of an alloy can be achieved.
  • the constituents are present essentially exclusively or discretely in the individual layers. It can also form a gradient between the individual layer.
  • the thickness of the individual layers is about 1 nm to about 200 nm, preferably about 5 nm to about 70 nm, more preferably about 5 nm to about 15 nm.
  • the thickness of the final layer is about 5 nm to about 1000 nm, preferably about 15 nm to about 100 nm, more preferably about 15 nm to about 45 nm.
  • the final layer as at least one component always iridium on. Regardless of the distribution and composition of the coating, the thickness or total thickness of the coating is about 50 nm to about 10,000 nm, preferably about 100 nm to about 5,000 nm. In a particularly preferred embodiment, the total thickness is about 100 nm to about 1,500 nm.
  • the mold is also characterized in that the mold surface, in particular with a total thickness of the coating of less than 5000 nm, preferably of less than 1500 nm, a roughness R a of less than about 10 nm, preferably less than about 5 nm, more preferably less than about 3 nm.
  • tantalum as at least one component of a coating of a mold surface of a mold for pressing optical components made of glass.
  • the molding tool according to the invention is suitable for molding
  • optical communications technology and / or information transmission, optics and / or illumination in the sector of automotive, sensor technology, microscopy, medical technology, Visual optics for hunting and observation, binoculars, spotting scopes and / or telescopes.
  • the present invention also claims an optical component made of glass, which can be produced, in particular produced, by means of a molding tool with the features according to the invention described above and / or by the method described above.
  • the optical component is characterized in that at least a portion of its surface, in particular its optically active surface, has a roughness R a of less than about 10 nm, preferably of less than about 3 nm, particularly preferably less than about 2 nm.
  • the glass may be, for example, at least one of the following glasses: Fluor-Kron glasses, Phosphor-Kron glasses, Phosphor heavy Kron glasses, Boron Kron glasses, Barium du-Kron glasses, Kron Glasses, Zinc Kron Glasses, Barium Kron Glasses, Heavy Kron Glasses, Kron Flint Glasses, Barium Light Flint Glasses, Double Heavy Kron Glasses, Lanthanum Kron Glasses, Double Light Flint Glasses, Barium Flint Glasses, Light Flint Glasses, Flint Glasses, Barium Heavy Flint Glasses, Lanthanum Flint Glasses, Lanthan Heavy Flint Glasses, Heavy Flint Glasses , Deep Kroner glasses, Deep Flint glasses, Long Kron special glasses, Deep heavy Flint glasses, Short Flint glasses, Short Flint special glasses.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a forming station.
  • FIG. 2.a shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a first embodiment according to the invention.
  • FIG. 2.b shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a further embodiment according to the invention.
  • FIG. 2 c shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a further embodiment according to the invention.
  • Fig. 3 shows in a perspective view schematically the application of the coating according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 4.a shows an example in a schematic
  • FIG. 4.b shows, by way of example, a schematic representation of the expected yield of a SIMS analysis of the coating from FIG. 2.b as a function of the sputtering time.
  • 5 a and 5 b show the result of a SEM examination (for characterizing the layer morphology and for determining the layer thickness) of a conventional and a coating according to the invention.
  • Figures 6a and 6b show the roughness (determined by AFM examination) of a surface of a conventional one and a coating according to the invention as a function of the layer thickness.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a forming station with a mold block 1, which is formed by an upper mold 2 and lower mold 3. Means for heating and guiding the mold block are not shown.
  • the molding tool 1 according to the invention is designed as a molding block 1, in detail as an upper mold 2 and a lower mold 3 of the mold block 1. Between the upper and the lower mold 2, 3, the material to be formed 5 is arranged.
  • the material 5 to be formed is, for example, glass or optical glass and is provided as a so-called preform, which is to be pressed between the upper and lower molds 2,3 to form a lens.
  • a lens has, for example, a diameter and a
  • the present invention can also relate to a molding tool for pressing optical components from a molding material 5, such as glass and / or glass-ceramic, wherein the molding surface 4a comprises a coating 4 and is characterized in that the coating 4 comprises at least tantalum as an ingredient in one embodiment ,
  • the molding station itself may in particular be part of a press molding machine, not shown, which has, for example, three molding stations in which the molding material 5 is heated and pressed into a glass part, which is finally cooled.
  • Suitable materials for the constituents of the molding block 1 are materials having a high thermal conductivity. Examples are hard metals, such as tungsten carbide and / or ceramic materials, such as SiC, Si 3 N 4 , AlN. In addition to the required high thermal conductivity, these materials have sufficient corrosion resistance and strength at temperatures of about 650 0 C. Since such materials are generally relatively difficult and therefore costly to work with, heat-resistant steels can alternatively be used.
  • the coatings according to the present invention also have good adhesion to silicon.
  • silicon or, for example, structured, Si platelets is coated and used for pressing optical glass parts.
  • silicon is also a suitable component for a molding block 1.
  • the mold surface 4a of the lower mold and the upper mold 2,3 is formed in each case by a coating 4 according to the invention.
  • An exemplary coating comprises the components Ta, in a proportion of about 35% by weight, Ir, in a proportion of about 40% by weight and Pt and Rh, with a total content of about 25% by weight and in a ratio Pt: Rh of 1: 0.3.
  • Figure 2.a shows an enlarged detail view of the detail Z of Figure 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the individual components in the coating as a mixture.
  • Individual atomic layers of the coating have different components.
  • FIG. 2.b again shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 according to a further embodiment of the invention.
  • the individual components are essentially separated in individual Layers 6,7,8 before.
  • a coating 4 is shown which is made up of six individual layers 6, 7, 8 which essentially have Ta, Ir or Pt and Rh, respectively.
  • the coating 4 is constructed periodically from individual layers 6, 7, 8.
  • the final layer, which comes into contact with the molding material 5, is formed by the layer 6, which has substantially tantalum.
  • mixing or merging of the individual layers 6, 7, 8 may occur.
  • a gradient layer not shown, can form, in which the proportion of the respective components increases or decreases respectively.
  • FIG. 2 c shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a further embodiment according to the invention with a coating 4 according to the invention made up of three layers 6, 7, 8. Between the coating 4 and the
  • Subform 3 is additionally arranged, as is provided in a particular embodiment of the invention, an adhesion promoter layer 9.
  • FIG. 3 illustrates the principle of the separation of the
  • Coating 4 by means of a sputtering process by means of a sputtering process according to an embodiment of the invention.
  • the means for operating the sputtering process such as microwave generator, vacuum devices, gas feeds and control means are not shown.
  • the individual targets 16, 17 and 18 are arranged on a plate 15.
  • the targets 16, 17 and 18 are arranged side by side in a plane.
  • the upper mold 2 or lower mold 3 is arranged aligned such that the coating 4 according to the invention can be deposited on the initially uncoated mold surface 4a.
  • the lower mold 3 can in this case rotate both about the axis 20, as well as about the axis 21.
  • the axes 20 and 21 can be arbitrarily in space, but preferably horizontally or vertically aligned.
  • the composition of the coating 4 can be controlled.
  • a coating 4 composed of individual layers 6, 7, 8 builds up, which is illustrated in FIG.
  • a coating 4 composed of individual layers 6, 7, 8 builds up, which is illustrated in FIG.
  • the individual targets or the coating rate of the individual targets can be controlled separately from one another.
  • Figure 4.a schematically illustrates the result of a SIMS analysis of the coating of Figure 2.a. Shown is the expected yield as a function of sputtering time, which is a measure of the depth from which the detected particles originate. A substantially uniform distribution of the components in the coating 4 results in a Yield of the individual components, which runs substantially constant over the entire depth or thickness of the coating 4.
  • Figure 4.b schematically illustrates the SIMS analysis of the coating of Figure 2.b.
  • the individual components of the coating 4 and the corresponding transitions between the individual layers can be detected.
  • the depth resolution of the applied analysis determines the possibility of being able to detect a layered structure of the coating 4.
  • a gradient of the composition can be established between the individual layers or a gradient layer can form, it being possible for there to be a "thorough mixing" of the components.
  • FIGS. 5.a and 5.b show the result of SEM investigations and FIGS. 6.a and 6.b show the result of AFM investigations in each case of a conventional coating 4 (FIGS .a and 6.a) and a coating 4 according to the invention (FIGS. 5.b and 6.b).
  • FIGS. 5.a and 5.b show the profile of a conventional coating 4 and a coating 4 according to the invention.
  • the scale in FIG. 5a is 435 nm, in FIG. 5b 415 nm.
  • FIGS. 6.a and 6.b show the FIGS Roughnesses R a , measured in a measuring field of 10 * 10 ⁇ m, of individual samples as a function of the layer thickness.
  • the measurements were carried out with a nanoscope measuring instrument from Digital Instruments.
  • the layer thicknesses themselves are measured below the fracture edge of coated silicon wafer samples
  • the conventional coating is formed by the following components: Ir, Cr, Pt and Rh.
  • the coating according to the invention is formed by the following components: Ta, Ir, Pt and Rh.
  • the known layers which are applied by means of sputtering, generally increase the roughness of the coated surface. This is due to their structure or morphology, which in turn is due to the growth behavior.
  • the conventionally employed layers mostly have a columnar growth. These columns become wider with increasing distance from the coated surface. This results in an increase in roughness with increasing layer thickness.
  • the layer system according to the invention by contrast, there is another growth behavior which does not lead to columns.
  • This is essentially attributed to the tantalum as part of the coating 4.
  • the tantalum as a component of the coating appears to preferentially affect the morphology and / or roughness of the coating, within a window area. Both too low a proportion of tantalum and too high a proportion of the coating leads to a greater surface roughness.
  • the resulting roughness of the mold surface 4a of the coating 4 of a mold is also determined by the roughness or roughness of the uncoated mold surface 4a. Depending on the material on which the coating 4 is deposited, different basic roughnesses can be achieved by means of polishing.
  • surfaces of silicon can be polished to have a roughness R a of less than about 1 nm.
  • materials such as tungsten carbide are difficult to polish, so that a roughness R 3 of less than 3 nm is achieved. From the course shown in Figure 6.b results, in particular for polished silicon surfaces, in particular for
  • Layer thickness not significantly increased.
  • a roughness R a of about 1 to 3 nm results for a mold surface 4 a.
  • the layers according to the invention are characterized by a low surface roughness.
  • the increase in surface roughness is small with increasing layer thickness.
  • the Mold surfaces 4a can ultimately produce optical components with improved surface quality.
  • optical components can be produced with a roughness R 3 of about 1 nm to 3 nm or even less than about 1 nm and in particular from about 0.3 nm to about 1 nm ..

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Abstract

The present invention relates to a mould for pressing optical components from glass and to a method for working a mould for pressing optical components from glass. In one embodiment, the mould comprises a coating with tantalum as a major constituent. The coating is preferably built up layer by layer. The method comprises the following steps: providing at least one target, which comprises tantalum as the material, providing at least one mould, moving the target and the mould in relation to each other, applying at least one coating to at least one portion of a mould surface of the mould by means of PVD, preferably by means of sputtering, controlling the composition of the coating by means of the relative speed of the target and the mould in relation to each other.

Description

Beschichtung für FormwerkzeugeCoating for molding tools
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Formwerkzeugs zum Pressen optischer Bauteile aus Glas.The present invention relates to a molding tool and a method of machining a molding tool for pressing glass optical components.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein solches Formwerkzeug ist beispielsweise ein Formblock und wird zum Blank- oder Präzisionspressen optischer Bauteile oder optischer Bauelemente, wie etwa Linsen und/oder Prismen, eingesetzt. Formblöcke zum Blank- bzw. Präzisionspressen optischer Bauteile, insbesondere aus Glas, umfassen in vielen Anwendungsfällen eine Oberform und eine Unterform. Im Formblock wird ein viskoser Glasposten zwischen Ober- und Unterform heissgeformt . Dazu wird zum Beispiel ein erhitzter Vorformling aus Glas mit einer geeigneten Viskosität in die ebenfalls erhitzte Form eingebracht und/oder der Vorformling bis zu einer geeigneten Viskosität innerhalb des Formblocks erhitzt, durch Pressen verformt und abgekühlt. Es kann aber auch ein kalter Vorformling in eine kalte Form eingebracht werden und erst dann werden beide zusammen erhitzt.Such a molding tool is, for example, a molding block and is used for blank or precision pressing of optical components or optical components, such as lenses and / or prisms. Mold blocks for blank or precision pressing of optical components, in particular of glass, comprise in many cases an upper mold and a lower mold. In the mold block, a viscous gob is hot-formed between the upper and lower molds. For this purpose, for example, a heated preform made of glass with a suitable viscosity is introduced into the likewise heated mold and / or the preform is heated to a suitable viscosity within the mold block, deformed by pressing and cooled. But it can also be a cold preform introduced into a cold mold and only then are both heated together.
Ein Vorteil blankgepresster Bauteile liegt darin begründet, dass die optisch aktiven Flächen nicht mehr nachbearbeitet werden müssen, so dass nachträgliche Arbeitsgänge wie Schleifen und Polieren entfallen können.An advantage of bright-pressed components lies in the fact that the optically active surfaces no longer need to be reworked, so that subsequent operations such as grinding and polishing can be omitted.
BESTATIGUNGSKOPIE Die Güte der optisch aktiven Flächen, wie beispielsweise eine geringe Oberflächenrauigkeit, wird maßgeblich auch durch die Güte der Oberflächen der Formwerkzeuge, der sogenannten Formoberflächen, beeinflusst. Dabei werden die Formoberflächen der Formwerkzeuge zum Blankpressen optischer Bauteile in der Regel mit einer Beschichtung versehen.BESTATIGUNGSKOPIE The quality of the optically active surfaces, such as a low surface roughness, is significantly influenced by the quality of the surfaces of the molds, the so-called mold surfaces. The mold surfaces of the molds for molding of optical components are usually provided with a coating.
Eine solche Beschichtung erfüllt im wesentlichen folgende Aufgaben: Zum einen bewirkt sie einen Schutz der Formoberfläche vor einer Oxidation und einer damit meist einhergehenden Vergrößerung der Oberflächenrauigkeit . Zum anderen dient sie als Verschleißschutz gegen mechanische Belastung, wie zum Beispiel Verkratzen bei der Handhabung. Weiterhin wirkt sie als Anti-Klebeschicht gegen ein lokales Verkleben von Formmaterial, wie Glas, und Formwerkzeug. Das Formwerkzeug wird nachfolgend auch als Form bezeichnet. Die Oberflächenrauigkeit der Formflächen ist zunächst durch die Rauigkeit der Oberfläche des unbeschichteten Formwerkzeugs bestimmt und soll durch die Beschichtung möglichst wenig erhöht werden .Such a coating essentially fulfills the following tasks: On the one hand, it effects protection of the mold surface from oxidation and thus an associated increase in surface roughness. On the other hand, it serves as wear protection against mechanical stress, such as scratching during handling. Furthermore, it acts as an anti-adhesive layer against local bonding of molding material, such as glass, and molding tool. The mold is hereinafter also referred to as a mold. The surface roughness of the mold surfaces is initially determined by the roughness of the surface of the uncoated mold and should be increased by the coating as little as possible.
Eine Klasse von Beschichtungen für Formwerkzeuge, die sich als geeignet erwiesen haben, ist die Klasse derOne class of coatings for molds that have been found to be suitable is the class of
Edelmetallbeschichtungen, welche beispielsweise durch Sputtern aufgebracht werden können. Eine bekannte Zusammensetzung einer solchen Beschichtung ist beispielsweise in der EP 1 428 801 A2 beschrieben. Für das Blankpressen werden dabei beispielsweise alsPrecious metal coatings, which can be applied for example by sputtering. A known composition of such a coating is described, for example, in EP 1 428 801 A2. For the pressing, for example, as
Schichtzusammensetzungen Pt, Ir, Re und Mo oder Pt, Ir, Re und Cr verwendet. Bei den bekannten Beschichtungen läßt sich bei zunehmender Beschichtungsdicke eine Vergrößerung der Oberflächenrauigkeit beobachten. Jedoch können dickere Schichten vorteilhaft sein: Im Laufe der Einsatzdauer einer Form kann diese an der Oberfläche z.B. durch Handhabung, durch den wiederholten Kontakt mit dem zu verpressenden Objekt etc. lokal geschädigt werden. Z.B. können leichte Kratzer, Beläge o.a. auftreten, die sich in manchen Fällen durch lokales Nachpolieren der betreffenden Stellen wieder beheben lassen. Je dicker die Beschichtung einer Formoberfläche ist desto öfter kann dieser Vorgang wiederholt werden ohne die gesamte Schicht bis auf den Grundwerkstoff abzupolieren. Damit wird also letztendlich die Gesamteinsatzdauer der Form vor erneuterLayer compositions Pt, Ir, Re and Mo or Pt, Ir, Re and Cr used. In the case of the known coatings, an increase in the surface roughness can be observed with increasing coating thickness. However, thicker layers may be advantageous over the course of the service life of a Form this can be damaged locally on the surface, for example by handling, by the repeated contact with the object to be pressed, etc. For example, slight scratches, deposits or the like may occur, which in some cases can be remedied by locally repolishing the affected areas. The thicker the coating of a mold surface, the more often this process can be repeated without polishing the entire layer down to the base material. Thus, ultimately, the total usage time of the form before again
Komplettüberarbeitung und Wiederbeschichtung erhöht.Complete revision and recoating increased.
In der Schrift JP 62017028 A ist die Herstellung eines optischen Glaselementes beschrieben. Es wird hierbei versucht, optische Glaselemente hoher Präzision herzustellen, ohne dass diese noch einmal poliert werden müssen. Die Pressform-Oberfläche wird dazu mit einer dünnen Schicht eines Edelmetalls, welches den Zusatz eines Va- Gruppen-Elements hat, versehen. Die Edelmetall-Legierung enthält 5 Gew.% Pt und ein „Balance-Element" ausgewählt aus Ir, Os, Pa, Rh und Ru; 0,1 Gew. % bis 10 Gew.% eines Va- Gruppen-Element (z.B. Vanadium, Niobium und Tantal) werden hinzugefügt. Die dünne Schicht soll dadurch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung und Verkratzen besitzen. Jedoch kann sowohl die mechanische als auch die chemische Beständigkeit aufgrund der jeweiligen Anteile an der Zusammensetzung der beschriebenen Beschichtungen als fraglich angesehen werden. Zudem scheinen die Schichten auch nicht die erforderliche Rauigkeit zu haben.JP 62017028 A describes the production of a glass optical element. It is hereby trying to produce optical glass elements of high precision, without having to be polished again. For this purpose, the mold surface is provided with a thin layer of a noble metal which has the addition of a Va group element. The noble metal alloy contains 5 wt.% Pt and a "balance element" selected from Ir, Os, Pa, Rh and Ru; 0.1 wt.% To 10 wt.% Of a Va group element (eg vanadium, Niobium and tantalum) are added, which is said to provide enhanced resistance to abrasion and scratching, but both mechanical and chemical resistance may be considered questionable due to the compositional proportions of the coatings described also not to have the required roughness.
Das Dokument EP 0 605 899 Bl beschreibt ein Formwerkzeug zum Pressformen optischer Glaselemente. Die vorstehend beschriebene Schrift JP 62017028 A ist als Stand der Technik in der Beschreibung gewürdigt. Die in der JP 62017028 A beschriebenen Schichten werden als „ternary alloy" klassifiziert. Das in der europäischen Schrift beschriebene Formwerkzeug weist auf der Oberfläche zum Pressformen eine dünne Schicht einer Legierung auf, welche Tantal enthält. Hierzu sind ausschließlich Schichten beschrieben, welche aus zwei Elementen bestehen. Im Detail besteht die dünne Schicht aus Tantal und einem Element aus der Gruppe von Pt, Rh, Ir, Ru, Os, Re, W und Pd. Der Ta- Gehalt beträgt insbesondere 5 bis 95 Gew.%. Die Schicht weist eine Dicke von 1 bis 5 μm auf.The document EP 0 605 899 Bl describes a molding tool for press molding optical glass elements. JP 62017028 A described above is appreciated as prior art in the specification. The layers described in JP 62017028 A are called "ternary The mold described in the European specification has a thin layer of an alloy containing tantalum on the surface of the mold, for which only layers consisting of two elements are described, in particular the thin layer of tantalum and a Element from the group of Pt, Rh, Ir, Ru, Os, Re, W and Pd The T content is in particular 5 to 95 wt.% The layer has a thickness of 1 to 5 microns.
Entscheidend für die Qualität einer Beschichtung auf der Oberfläche eines Formwerkzeuges und somit auch für die Qualität eines mittels des Formwerkzeugs herzustellenden optischen Glaselementes ist das Zusammenwirken aller Bestandteile in der Beschichtung. Insbesondere soll ein Schutz vor Oxidation und eine damit meist einhergehende Vergrößerung der Oberflächenrauigkeit , ein Schutz gegen Verkratzen bei der Handhabung und/oder ein Schutz gegen ein lokales Verkleben von Formmaterial und Formwerkzeug erzielt werden. Zudem soll die Beschichtung auch eine ausreichende Haftung an dem Formwerkzeug besitzen und ein Ablösen der Beschichtung von der Formoberfläche vermieden werden. Die Gesamtheit der zu erzielenden Eigenschaften wird insbesondere durch die entsprechende Auswahl der Bestandteile und durch die entsprechenden Mengen der jeweiligen Bestandteile erzielt.Crucial for the quality of a coating on the surface of a mold and thus also for the quality of an optical glass element to be produced by means of the mold is the interaction of all constituents in the coating. In particular, a protection against oxidation and a concomitant increase in the surface roughness, protection against scratching during handling and / or protection against local bonding of mold material and mold should be achieved. In addition, the coating should also have sufficient adhesion to the mold and a detachment of the coating from the mold surface can be avoided. The totality of the properties to be achieved is achieved in particular by the appropriate selection of the constituents and by the corresponding amounts of the respective constituents.
Die Reduzierung auf nur zwei Bestandteile, wie in der EP 0 605 899 Bl beschrieben, wird nicht als zielführend angesehen, da dadurch die Gesamtheit der Eigenschaften nicht mehr gezielt eingestellt werden kann. Erfahrungsgemäß besitzen die in der EP 0 605 899 Bl im Detail beschriebenen Schichten folgende Nachteile: Eine Schicht bestehend aus Ta-Ir weist, insbesondere aufgrund des nicht vorhandenen Platins, verschlechterte Glaskontakteigenschaften auf. Ein lokales Verkleben von Formmaterial und Formwerkzeug kann die Folge sein. Eine Schicht bestehend aus Ta-Pt ist beispielsweise, insbesondere aufgrund des Mangels an Ir und/oder Rh, nicht ausreichend hart. Eine Schicht bestehend aus Ta-Rh kann eine erhöhte Sprödigkeit aufweisen. Zudem ist die Qualität der Glaskontakteigenschaften reduziert. Ferner kann ein erhöhter Anteil an Rh zu einer verminderten Transmission im herzustellenden Glas führen.The reduction to only two constituents, as described in EP 0 605 899 B1, is not considered to be expedient, as this makes it impossible to set the totality of the properties in a targeted manner. Experience has shown that the layers described in detail in EP 0 605 899 B1 have the following disadvantages: A layer consisting of Ta-Ir has, in particular because of the absence of Ta Platinum, deteriorated glass contact properties. A local bonding of molding material and mold may be the result. For example, a layer consisting of Ta-Pt is not sufficiently hard, especially due to the lack of Ir and / or Rh. A layer of Ta-Rh may have increased brittleness. In addition, the quality of the glass contact properties is reduced. Furthermore, an increased proportion of Rh can lead to a reduced transmission in the glass to be produced.
Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention
Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung daher zur Aufgabe gestellt, ein Formwerkzeug zum Pressen optischer Bauteile und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Formwerkzeugs zum Pressen optischer Bauteile aus Glas bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile des Standes des Technik vermeiden.Against this background, the object of the present invention is therefore to provide a mold for pressing optical components and a method for machining a mold for pressing glass optical components, which avoid the above-mentioned disadvantages of the prior art.
Insbesondere soll die Rauigkeit der Formoberflächen eines Formwerkzeugs durch die Beschichtung bis zu einer bestimmten Beschichtungsdicke nicht wesentlich vergrößert werden .In particular, the roughness of the mold surfaces of a mold should not be significantly increased by the coating up to a certain coating thickness.
Ferner soll die Beschichtung eine verbesserte chemische Beständigkeit besitzen und ein Anhaften oder Kleben des herzustellenden Bauteils an den Formoberflächen des Formwerkzeugs zumindest reduzieren.Furthermore, the coating should have improved chemical resistance and at least reduce adhesion or sticking of the component to be produced on the mold surfaces of the mold.
Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Formwerkzeug zum Pressen optischer Bauteile aus Glas und ein Verfahren zum Beschichten eines Formwerkzeuges zum Pressen optischer Bauteile aus Glas gemäß der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der j ewei1igen Unteransprϋche .These objects are achieved by a molding tool for pressing optical components made of glass and a method for coating a molding tool for pressing glass optical components according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
In einer ersten Ausführungsform beansprucht die vorliegende Erfindung ein Formwerkzeug, zum Pressen optischer Bauteile aus Glas, mit einer Formoberfläche umfassend eine Beschichtung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschichtung als Bestandteil zumindest Ta (Tantal) mit einem Anteil von 5 Gew.% bis 50 Gew.%, bevorzugt von 30 Gew.% bis 40 Gew.%, und Ir mit einem Anteil von 20 Gew.% bis 80 Gew.%, bevorzugt von 30 Gew.% bis 50 Gew.%, sowie Pt mit einem Anteil von 10 Gew.% bis 40 Gew.%, bevorzugt von 20 Gew.% bis 30 Gew.%, aufweist. Die Beschichtung besitzt im wesentlichen wenigstens drei Bestandteile, nämlich Ta, Ir und Pt.In a first embodiment, the present invention claims a mold for pressing optical components made of glass, having a mold surface comprising a coating, which is characterized in that the coating contains at least Ta (tantalum) as a constituent in a proportion of 5% by weight to 50% % By weight, preferably from 30% by weight to 40% by weight, and Ir having a proportion of from 20% by weight to 80% by weight, preferably from 30% by weight to 50% by weight, and Pt having a proportion of 10% by weight to 40% by weight, preferably from 20% by weight to 30% by weight. The coating essentially has at least three components, namely Ta, Ir and Pt.
In einer Ausführungsform weist die Beschichtung sowohl Pt und Rh mit einem Anteil der beiden Komponenten von 10 Gew.% bis 40 Gew.%, bevorzugt von 20 Gew.% bis 30 Gew.% auf. Die Beschichtung besitzt in dieser Ausführungsform im wesentlichen wenigstens vier Bestandteile, nämlich Ta, Ir Pt und Rh.In one embodiment, the coating comprises both Pt and Rh with a proportion of the two components of from 10% by weight to 40% by weight, preferably from 20% by weight to 30% by weight. The coating in this embodiment has substantially at least four components, namely Ta, Ir Pt and Rh.
Weiterhin liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Formwerkzeug, zum Pressen optischer Bauteile aus Glas, mit einer Formoberfläche umfassend eine Beschichtung, wobei vorzugsweise die Beschichtung als Bestandteil zumindest Ta aufweist. Das Formwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung, vorzugsweise zumindest abschnittweise, aus einzelnen Schichten aufgebaut ist und die Bestandteile im wesentlichen in den einzelnen Schichten vorliegen.Furthermore, in the context of the present invention, a molding tool for pressing optical components made of glass, with a mold surface comprising a coating, wherein preferably the coating has at least Ta as a component. The molding tool is characterized in that the coating, preferably at least in sections, is made up of individual layers and the constituents are present essentially in the individual layers.
Die vorliegenden Erfindung beansprucht weiterhin ein Verfahren zum Präzisionspressen optischer Bauteile umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Formwerkzeugs, welches durch eine Oberform und eine Unterform gebildet wird, wobei eine Form durch jeweils eine innere Formoberfläche der Oberform und der Unterform definiert wird, - Anordnen des zu formenden Glases, welches insbesondere als ein Vorformling bereitgestellt wird, zwischen der Oberform und der Unterform, Beheizen zumindest des Formblocks, insbesondere der Unterform und/oder der Oberform, - Zusammenführen der Oberform und der Unterform, so dass das optische Bauteil zwischen den inneren Formoberflächen geformt wird, wobei ein Formwerkzeug umfassend eine Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.The present invention further claims a method for precision pressing optical components comprising the following method steps: Providing a mold formed by an upper mold and a lower mold, wherein a mold is defined by an inner mold surface of the upper mold and the lower mold respectively; arranging the glass to be molded, which is provided in particular as a preform, between the upper mold and the upper mold Subform, heating at least the mold block, in particular the lower mold and / or the upper mold, - merging of the upper mold and the lower mold, so that the optical component is formed between the inner mold surfaces, wherein a mold comprising a coating according to the present invention is used.
Das Formwerkzeug oder die Form ist ein Werkzeug zum Formen des optischen Bauteils. Das Formwerkzeug stellt ganz oder teilweise das Negativ eines zu fertigenden Werkstücks, hier eines optischen Bauteils oder eines optischen Bauelementes, dar und dient insbesondere zur Aufnahme des Werkstoffs, hier des Glases.The mold or mold is a tool for molding the optical component. The mold is wholly or partially the negative of a workpiece to be manufactured, here an optical component or an optical component, and is used in particular for receiving the material, here the glass.
Die optischen Bauteile oder die optischen Bauelemente sind Körper, vorzugsweise aus Glas, wie beispielsweise Linsen, Prismen und/oder Spiegel, welche in optischen Systemen eingesetzt werden. Solche optischen Systeme finden ihre Anwendung beispielsweise in der Informations- , Mess-, Licht-, Belichtungs- und/oder Beleuchtungstechnik. Die Formoberfläche des Formwerkzeugs ist oder wird zumindest abschnittsweise durch die Beschichtung gebildet. Die Formoberfläche beschreibt die Oberfläche des Formwerkzeugs, welche, insbesondere während des Pressens, in Kontakt mit dem zu formenden optischen Bauteil, insbesondere mit den optisch aktiven Flächen des zu formenden optischen Bauteils, kommt. Eine optisch aktive Fläche beschreibt die Oberfläche des optische Bauteils, an denen das eintretende oder austretende Licht beispielsweise gebrochen, reflektiert und/oder transmittiert wird. Um gleichmäßige Qualität zu gewährleisten, wird oder ist die Formoberfläche des Formwerkzeugs in einer bevorzugten Ausführungsform vollständig durch die Beschichtung gebildet.The optical components or the optical components are bodies, preferably of glass, such as lenses, prisms and / or mirrors, which are used in optical systems. Such optical systems are used, for example, in information, measurement, lighting, lighting and / or lighting technology. The mold surface of the mold is or will be formed at least in sections by the coating. The mold surface describes the surface of the mold, which, in particular during the pressing, comes into contact with the optical component to be molded, in particular with the optically active surfaces of the optical component to be molded. An optically active Surface describes the surface of the optical component at which the incoming or outgoing light is refracted, reflected and / or transmitted, for example. In order to ensure uniform quality, the mold surface of the mold is or is completely formed by the coating in a preferred embodiment.
Der Bestandteil Tantal in der Beschichtung bewirkt ein vermindertes Anhaften des Glases an dem Formwerkzeug, eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit und somit letztendlich auch eine verlängerte Formstandzeit. Zudem wird das Aufbringen größerer Schichtdicken mit geringer Rauigkeit, welches nachfolgend noch weiter ausgeführt wird, ermöglicht. Im Laufe der Einsatzdauer einer Pressform kann es notwendig werden, diese zumindest lokal nachzupolieren. Dies setzt allerdings voraus, dass die Beschichtung eine bestimmte Mindestdicke aufweist, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die Schicht an diesen Stellen abgetragen wird. Je höher die Schichtdicke ist, desto öfter ist es möglich, solche Polituren durchzuführen ohne die gesamte Formoberfläche neu überarbeiten und beschichten zu müssen.The component tantalum in the coating causes a reduced adhesion of the glass to the mold, an improved oxidation resistance and thus ultimately also a prolonged mold life. In addition, the application of larger layer thicknesses with low roughness, which will be explained below, is made possible. During the period of use of a mold, it may be necessary to postpone it at least locally. However, this requires that the coating has a certain minimum thickness, since otherwise there is a risk that the layer is removed at these locations. The higher the layer thickness, the more often it is possible to perform such polishes without having to rework and coat the entire mold surface.
Hierbei weist die Beschichtung einen Anteil an Ta von etwa 1 Gew.% bis etwa 100 Gew.%, bevorzugt von etwa 5 Gew.% bis etwa 50 Gew.% (Gewichtsprozent) auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Beschichtung einen Anteil von etwa 30 Gew.% bis etwa 40 Gew.% auf. In einer alternativen Ausführungsform besteht die Beschichtung im wesentlichen aus Tantal, wobei jedoch geringfügige Bestandteile oder Komponenten, beispielsweise als Verunreinigungen, weiterhin enthalten sein können.In this case, the coating has a content of Ta of from about 1% by weight to about 100% by weight, preferably from about 5% by weight to about 50% by weight (weight percent). In a particularly preferred embodiment, the coating has a proportion of about 30% by weight to about 40% by weight. In an alternative embodiment, the coating consists essentially of tantalum, although minor constituents or components, for example as impurities, may continue to be present.
Sofern die Beschichtung nicht aus Tantal besteht, sind in der Beschichtung noch weitere Komponenten enthalten. Die Beschichtung umfasst als weitere Bestandteile zumindest ein Material, welches aus der Gruppe von Pt, Rh, Ir, Mo, Cr, W, Nb, Pd, Re, Au und Ni ausgewählt ist oder wird. Die angeführten Materialien sind beispielhaft zu verstehen und beschränken sich keinesfalls auf die genannte Auswahl. Die Beschichtung liegt dann als eine Legierung vor, und/oder als ein Mehrschichtsystem aus Einzelelementen. Die Legierung im Sinne der Erfindung definiert sich durch das Vorhandensein mehrerer unterschiedlicher Bestandteile oder Komponenten in der Beschichtung.If the coating does not consist of tantalum, the coating contains other components. The Coating comprises as further constituents at least one material selected from the group consisting of Pt, Rh, Ir, Mo, Cr, W, Nb, Pd, Re, Au and Ni. The cited materials are to be understood as exemplary and are in no way limited to the named selection. The coating is then present as an alloy, and / or as a multilayer system of individual elements. The alloy according to the invention is defined by the presence of several different constituents or components in the coating.
In einer Ausführungsform weist die Beschichtung einen Anteil an Ir von etwa 1 Gew.% bis etwa 100 Gew.%, bevorzugt von etwa 20 Gew.% bis etwa 80 Gew.%, besonders bevorzugt von etwa 30 Gew.% bis etwa 50 Gew.% auf. Der Anteil an Pt und Rh in der Beschichtung beträgt etwa 1 Gew.% bis etwa 100 Gew.%, bevorzugt etwa 10 Gew.% bis etwa 40 Gew.%. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt dieser etwa 20 Gew.% bis etwa 30 Gew.%. Das Verhältnis von Rh zu Pt liegt in einem Bereich von annähernd Null oder Null zu etwa 0,4, vorzugsweise in einem Bereich von annähernd Null oder Null zu etwa 0,3. Rh erhöht die Schichthärte und die chemische Beständigkeit der Schicht. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis bei etwa 0,3. Die Komponenten bewirken in Kombination insbesondere eine erhöhte Härte und chemische Beständigkeit der Formoberfläche .In one embodiment, the coating has a content of Ir of from about 1% by weight to about 100% by weight, preferably from about 20% by weight to about 80% by weight, more preferably from about 30% by weight to about 50% by weight. % on. The proportion of Pt and Rh in the coating is about 1 wt% to about 100 wt%, preferably about 10 wt% to about 40 wt%. In a particularly preferred embodiment, this is about 20 wt.% To about 30 wt.%. The ratio of Rh to Pt is in a range of approximately zero or zero to about 0.4, preferably in a range of approximately zero or zero to about 0.3. Rh increases the layer hardness and the chemical resistance of the layer. In a preferred embodiment, the ratio is about 0.3. In combination, the components in particular cause increased hardness and chemical resistance of the mold surface.
Bei einer Mehrzahl von Komponenten liegen diese in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in derIn a plurality of components, in one embodiment of the present invention, they are in the
Beschichtung als Mischung vor. Unter einer Mischung wird verstanden, dass sich die einzelnen Komponenten im wesentlichen nicht in einzelnen Schichten anlagern. Die Komponenten sind vielmehr im wesentlichen zufällig in axialier, d.h. parallel zur Oberflächennormalen, und lateraler Richtung verteilt, so dass sich mikroskopisch eine im wesentlichen homogene oder gleichmäßige Verteilung, insbesondere entsprechend ihrem Anteil an der Beschichtung, der Komponenten in der Beschichtung ergibt. Beispielsweise liegen hierbei in einer Monolage von Atomen Komponenten einer ersten Sorte benachbart zu Atomen zumindest einer zweiten Komponente.Coating as a mixture before. A mixture is understood to mean that the individual components essentially do not accumulate in individual layers. The components are rather random in axialier, ie parallel to the surface normal, and distributed laterally so that microscopically results in a substantially homogeneous or uniform distribution, in particular according to their share of the coating, the components in the coating. For example, in a monolayer of atoms, components of a first type are adjacent to atoms of at least one second component.
Vorteilhafte Verfahren zum Aufbringen oder Abscheiden der Beschichtung stellen PVD-Verfahren, hierbei insbesondere das Sputtern, dar. Vorzugsweise unter Anwendung eines PVD- Verfahrens läßt sich eine Beschichtung mit den vorstehend bezeichneten Eigenschaften dadurch erreichen, dass zumindest ein Teil der Komponenten oder alle Komponenten bereits als Legierung aufgebracht sind oder werden. Das Target wird hierbei durch eine Legierung gebildet. Die einzelnen Komponenten der Beschichtung liegen bereits in der Legierung, insbesondere gemischt oder homogen verteilt, vor. Die Materialeigenschaften des Targets können in einer solchen Ausführung im wesentlichen unverändert auf dieAdvantageous methods for applying or depositing the coating are PVD methods, in particular sputtering. Preferably, using a PVD method, a coating with the properties described above can be achieved in that at least some of the components or all components are already used as Alloy are or will be applied. The target is formed by an alloy. The individual components of the coating are already present in the alloy, in particular mixed or homogeneously distributed. The material properties of the target can in such an embodiment substantially unchanged on the
Materialeigenschaften der Beschichtung übertragen werden. In einer Ausführungsform wird das Target als eine Tantal umfassende Legierung bereitgestellt.Material properties of the coating are transferred. In one embodiment, the target is provided as an alloy comprising tantalum.
Als Alternative und/oder als Ergänzung zu einer Legierung wird eine Mehrzahl von Targets verwendet. Jedes Target weist hierbei vorzugsweise jeweils zumindest eine Komponente, insbesondere ein im wesentlichen reines Metall, der Beschichtung auf. Mögliche Komponenten sind bereits vorstehend aufgeführt.As an alternative and / or supplement to an alloy, a plurality of targets are used. Each target preferably has in each case at least one component, in particular a substantially pure metal, of the coating. Possible components are already listed above.
Die vorstehend beschriebene Mischung der Komponenten in der Beschichtung wird insbesondere durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten des Formwerkzeugs erzielt. Entsprechend liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines Formwerkzeuges zum Pressen optischer Bauteile aus Glas umfassend die folgenden Schritte:The above-described mixture of the components in the coating is achieved in particular by the method according to the invention for coating the molding tool. Accordingly also lies within the scope of the present The invention relates to a method of processing a molding tool for pressing glass optical components, comprising the following steps:
- Bereitstellen zumindest eines Targets oder einer Mehrzahl von Targets, welches bzw. welche insbesondere als Material- Providing at least one target or a plurality of targets, which or which in particular as a material
Tantal umfasst bzw. umfassen,Tantalum comprises
- Bereitstellen zumindest eines Formwerkzeugs,Providing at least one molding tool,
- Aufbringen oder Abscheiden wenigstens einer Beschichtung auf zumindest einem Abschnitt einer Formoberfläche des Formwerkzeugs mittels PVD, vorzugsweise mittels Sputtern. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Target oder Targets und Formwerkzeug relativ zueinander bewegt werden.Applying or depositing at least one coating on at least a portion of a mold surface of the mold by means of PVD, preferably by means of sputtering. The method is characterized in that target or targets and mold are moved relative to each other.
Vorzugsweise werden Zusammensetzung und/oder Rauigkeit der Beschichtung mittels der Sputterparameter wie Leistung,Preferably, the composition and / or roughness of the coating are determined by means of the sputtering parameters, such as power,
Aufwachsrate, Temperatur, Relativgeschwindigkeit zwischen Targets und Substraten etc . gesteuert .Growth rate, temperature, relative velocity between targets and substrates etc. controlled.
Dazu wird das Formwerkzeug in einer Ausführungsform gegenüber dem ortsfesten Target gedreht. Die Targets sind vorzugsweise ortsfest. Die Substrate können bei einer Weiterbildung der Erfindung um zumindest 2 verschiedene, unabhängige Achsen gedreht werden.For this purpose, the mold is rotated in one embodiment relative to the stationary target. The targets are preferably stationary. The substrates can be rotated in a development of the invention by at least 2 different, independent axes.
Die Zusammensetzung der Beschichtung ist durch die Geschwindigkeit der Relativbewegung von Target und Formwerkzeug zueinander einstellbar oder eingestellt. Durch die Relativbewegung wird insbesondere die Morphologie, d.h. der Schichtaufbau beeinflusst. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Zusammensetzung die örtlicheThe composition of the coating is adjustable or adjusted by the speed of the relative movement of the target and the mold. In particular, the morphology, i. the layer structure influenced. According to the present invention, the composition comprises the local
Verteilung der Komponenten in der Beschichtung, den Anteil der Komponenten an der Beschichtung, die Rauigkeit der Beschichtung, die Dicke der Beschichtung und/oder die Dicke einzelner Schichten, welche nachfolgend beschrieben werden. Vorzugsweise wird die Beschichtung mit einer Rate von etwa 1 nm/min bis etwa 5μm/min aufgebracht, bevorzugt von etwa 10 nm/min bis etwa 50 nm/min aufgebracht, besonders bevorzugt von etwa 30 nm/min bis etwa 40 nm/min aufgebracht. Bei einer Vielzahl von Targets wird das Zerstäuben der einzelnen Targets separat gesteuert oder ist steuerbar, so dass sich individuelle Beschichtungsraten und Zusammensetzungen im Sinne von Anteilen der jeweiligen Komponenten einstellen lassen.Distribution of the components in the coating, the proportion of components in the coating, the roughness of the coating, the thickness of the coating and / or the thickness of individual layers, which are described below. Preferably, the coating is applied at a rate of about 1 nm / min to about 5 μm / min, preferably applied from about 10 nm / min to about 50 nm / min, more preferably from about 30 nm / min to about 40 nm / min , In the case of a large number of targets, the atomization of the individual targets is controlled separately or is controllable, so that individual coating rates and compositions can be set in terms of proportions of the respective components.
Mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren läßt sich somit eine Beschichtung herstellen, in der die einzelnen Komponenten, wie vorstehend beschrieben, als Mischung vorliegen. Diese lassen sich vorzugsweise bei einerThe coating method according to the invention thus makes it possible to produce a coating in which the individual components, as described above, are present as a mixture. These can preferably be at a
Relativgeschwindigkeit von 0 - 10 cm/sec, bevorzugt ca . 5 - 7 cm/sec. zwischen Target und Substrat erzeugen. Demgegenüber läßt sich bei abnehmender Relativgeschindigkeit von Target und Formwerkzeug zueinander eine Beschichtung erzeugen, die aus einzelnen Schichten aufgebaut ist. Somit ist in einer weiteren Ausführungsform die Beschichtung, vorzugsweise zumindest abschnittsweise, aus einzelnen Schichten aufgebaut. Selbst bei einem solchen Aufbau lassen sich die Eigenschaften einer Legierung erzielen. Die Bestandteile liegen hierbei im wesentlichen ausschließlich oder diskret in den einzelnen Schichten vor. Es kann sich hierbei auch ein Gradient zwischen den einzelnen Schicht ausbilden.Relative speed of 0 - 10 cm / sec, preferably approx. 5 - 7 cm / sec. create between target and substrate. In contrast, when the relative velocity of the target and the molding tool decreases, a coating can be produced which is composed of individual layers. Thus, in a further embodiment, the coating, preferably at least in sections, is made up of individual layers. Even with such a structure, the properties of an alloy can be achieved. The constituents are present essentially exclusively or discretely in the individual layers. It can also form a gradient between the individual layer.
Die Dicke der einzelnen Schichten beträgt etwa 1 nm bis etwa 200 nm, bevorzugt etwa 5 nm bis etwa 70 nm, besonders bevorzugt etwa 5 nm bis etwa 15 nm. Die Dicke der abschließenden Schicht beträgt etwa 5 nm bis etwa 1000 nm, bevorzugt etwa 15 nm bis etwa 100 nm, besonders bevorzugt etwa 15 nm bis etwa 45 nm. Vorzugsweise weist die abschließende Schicht als zumindest eine Komponenten immer Iridium auf. Unabhängig von der Verteilung und der Zusammensetzung der Beschichtung beträgt die Dicke oder die Gesamtdicke der Beschichtung etwa 50 nm bis etwa 10000 nm, bevorzugt etwa 100 nm bis etwa 5000 nm. In einer besonders bevorzugt Ausführungsform beträgt die Gesamtdicke etwa 100 nm bis etwa 1500 nm.The thickness of the individual layers is about 1 nm to about 200 nm, preferably about 5 nm to about 70 nm, more preferably about 5 nm to about 15 nm. The thickness of the final layer is about 5 nm to about 1000 nm, preferably about 15 nm to about 100 nm, more preferably about 15 nm to about 45 nm. Preferably, the final layer as at least one component always iridium on. Regardless of the distribution and composition of the coating, the thickness or total thickness of the coating is about 50 nm to about 10,000 nm, preferably about 100 nm to about 5,000 nm. In a particularly preferred embodiment, the total thickness is about 100 nm to about 1,500 nm.
Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung der Beschichtung und/oder den erfindungsgemäßen Aufbau läßt sich bei vorgegebener Schichtdicke eine verringerte Rauigkeit der Formoberfläche erzielen. Entsprechend ist das Formwerkzeug auch dadurch gekennzeichnet, dass dessen Formoberfläche, insbesondere bei einer Gesamtdicke der Beschichtung von kleiner als 5000 nm, bevorzugt von kleiner als 1500 nm, eine Rauigkeit Ra von kleiner als etwa 10 nm, bevorzugt von kleiner als etwa 5 nm, besonders bevorzugt von kleiner als etwa 3 nm aufweist.The inventive composition of the coating and / or the structure according to the invention makes it possible to achieve a reduced roughness of the mold surface for a given layer thickness. Accordingly, the mold is also characterized in that the mold surface, in particular with a total thickness of the coating of less than 5000 nm, preferably of less than 1500 nm, a roughness R a of less than about 10 nm, preferably less than about 5 nm, more preferably less than about 3 nm.
Zudem liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch die Verwendung von Tantal als zumindest eine Komponente einer Beschichtung einer Formoberfläche eines Formwerkzeugs zum Pressen optischer Bauteile aus Glas.In addition, in the context of the present invention, the use of tantalum as at least one component of a coating of a mold surface of a mold for pressing optical components made of glass.
Das erfindungsgemäße Formwerkzeug eignet sich zurThe molding tool according to the invention is suitable for
Herstellung von Linsen, Prismen, optischen Fenstern, daraus hergestellten optischen Bauteilen, sowie optischen Komponenten für die Digitale Projektion, Photolithographie, Steppern, Excimerlasern, Wafern, Computerchips sowie integrierten Schaltungen und elektronischen Geräten, die solche Schaltungen und Chips enthalten, sowie für die Telekommunikation, Optische Nachrichtentechnik und/oder Informationsübertragung, Optik und/oder Beleuchtung im Sektor Automotive, Sensorik, Mikroskopie, Medizintechnik, Sichtoptik für Jagd und Beobachtung, Ferngläser, Spektive und/oder Teleskope.Production of lenses, prisms, optical windows, optical components made therefrom, and optical components for digital projection, photolithography, steppers, excimer lasers, wafers, computer chips and integrated circuits and electronic devices containing such circuits and chips, and for telecommunications, Optical communications technology and / or information transmission, optics and / or illumination in the sector of automotive, sensor technology, microscopy, medical technology, Visual optics for hunting and observation, binoculars, spotting scopes and / or telescopes.
Ferner beansprucht die vorliegende Erfindung auch ein optisches Bauteil aus Glas, welches herstellbar, insbesondere hergestellt, ist mittels eines Formwerkzeugs mit den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmalen und/oder durch das vorstehend beschriebene Verfahren. Das optische Bauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt seiner Oberfläche, insbesondere seiner optisch aktiven Oberfläche, eine Rauigkeit Ra von kleiner als etwa 10 ran bevorzugt von kleiner als etwa 3 nm besonders bevorzugt von kleiner als etwa 2 nm aufweist.Furthermore, the present invention also claims an optical component made of glass, which can be produced, in particular produced, by means of a molding tool with the features according to the invention described above and / or by the method described above. The optical component is characterized in that at least a portion of its surface, in particular its optically active surface, has a roughness R a of less than about 10 nm, preferably of less than about 3 nm, particularly preferably less than about 2 nm.
Bei dem Glas kann es sich beispielsweise um zumindest eines der folgenden Gläser handeln: Fluor-Kron-Gläser, Phosphor- Kron-Gläser, Phosphor-Schwer-Kron-Gläser, Bor-Kron-Gläser, Barium-Leicht-Kron-Gläser , Kron-Gläser, Zink-Kron-Gläser , Barium-Kron-Gläser, Schwer-Kron-Gläser , Kron-Flint-Gläser, Barium-Leicht-Flint-Gläser, Doppel-Schwer-Kron-Gläser, Lanthan-Kron-Gläser, Doppel-Leicht-Flint-Gläser, Barium- Flint-Gläser, Leicht-Flint-Gläser, Flint-Gläser, Barium- Schwer-Flint-Gläser, Lanthan-Flint-Gläser , Lanthan-Schwer- Flint-Gläser, Schwer-Flint-Gläser, Tief-Kron-Gläser, Tief- Flint-Gläser, Lang-Kron-Sondergläser, Tief-Schwer-Flint- Gläser, Kurz-Flint-Gläser, Kurz-Flint-Sondergläser .The glass may be, for example, at least one of the following glasses: Fluor-Kron glasses, Phosphor-Kron glasses, Phosphor heavy Kron glasses, Boron Kron glasses, Barium Leicht-Kron glasses, Kron Glasses, Zinc Kron Glasses, Barium Kron Glasses, Heavy Kron Glasses, Kron Flint Glasses, Barium Light Flint Glasses, Double Heavy Kron Glasses, Lanthanum Kron Glasses, Double Light Flint Glasses, Barium Flint Glasses, Light Flint Glasses, Flint Glasses, Barium Heavy Flint Glasses, Lanthanum Flint Glasses, Lanthan Heavy Flint Glasses, Heavy Flint Glasses , Deep Kroner glasses, Deep Flint glasses, Long Kron special glasses, Deep heavy Flint glasses, Short Flint glasses, Short Flint special glasses.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungbeispiele im Einzelnen erläutert. Hierzu wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die gleichen Bezugszeichen in den einzelnen Zeichnungen beziehen sich auf die gleichen Teile. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Formstation.The present invention will be explained in detail with reference to the following embodiments. For this purpose, reference is made to the accompanying drawings. The same reference numerals in the various drawings refer to the same parts. Fig. 1 shows a schematic representation of a forming station.
Fig. 2.a zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts Z aus Fig. 1 in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.FIG. 2.a shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a first embodiment according to the invention.
Fig. 2.b zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts Z aus Fig. 1 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.FIG. 2.b shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a further embodiment according to the invention.
Fig. 2. c zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts Z aus Fig. 1 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.FIG. 2 c shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a further embodiment according to the invention.
Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schematisch das Aufbringen der Beschichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.Fig. 3 shows in a perspective view schematically the application of the coating according to an embodiment of the invention.
Fig. 4.a zeigt beispielhaft in einer schematischenFig. 4.a shows an example in a schematic
Darstellung die erwartete Ausbeute einer SIMS-Analyse der Beschichtung aus Figur 2.a als Funktion der Sputterzeit.Representation of the expected yield of a SIMS analysis of the coating from Figure 2.a as a function of the sputtering time.
Fig. 4.b zeigt beispielhaft in einer schematischen Darstellung die erwartete Ausbeute einer SIMS-Analyse der Beschichtung aus Figur 2.b als Funktion der Sputterzeit.FIG. 4.b shows, by way of example, a schematic representation of the expected yield of a SIMS analysis of the coating from FIG. 2.b as a function of the sputtering time.
Fig. 5.a und Fig. 5.b zeigen das Ergebnis einer REM- Untersuchung (zur Charakterisierung der Schichtmorphologie und zum Bestimmen der Schichtdicke) einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen Beschichtung.5 a and 5 b show the result of a SEM examination (for characterizing the layer morphology and for determining the layer thickness) of a conventional and a coating according to the invention.
Fig. 6.a und Fig. 6.b zeigen die Rauigkeit (ermittelt durch eine AFM-Untersuchung) einer Oberfläche einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen Beschichtung als Funktion der Schichtdicke .Figures 6a and 6b show the roughness (determined by AFM examination) of a surface of a conventional one and a coating according to the invention as a function of the layer thickness.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Formstation mit einem Formblock 1, der durch eine Oberform 2 und Unterform 3 gebildet ist. Mittel zum Beheizen und zum Führen des Formblocks sind nicht dargestellt. Das erfindungsgemäße Formwerkzeug 1 ist als Formblock 1, im Detail als Oberform 2 und Unterform 3 des Formblocks 1, ausgebildet. Zwischen der Ober- und der Unterform 2, 3 ist das zu formende Material 5 angeordnet .Figure 1 shows a schematic representation of a forming station with a mold block 1, which is formed by an upper mold 2 and lower mold 3. Means for heating and guiding the mold block are not shown. The molding tool 1 according to the invention is designed as a molding block 1, in detail as an upper mold 2 and a lower mold 3 of the mold block 1. Between the upper and the lower mold 2, 3, the material to be formed 5 is arranged.
Das zu formende Material 5 ist beispielsweise Glas oder optisches Glas und wird als ein sogenannter Vorformling bereitgestellt, welcher zwischen der Ober- und Unterform 2,3 zu einer Linse gepresst werden soll. Eine solche Linse besitzt beispielsweise einen Durchmesser und eineThe material 5 to be formed is, for example, glass or optical glass and is provided as a so-called preform, which is to be pressed between the upper and lower molds 2,3 to form a lens. Such a lens has, for example, a diameter and a
Mittendicke in der Größenordnung von 30 mm bzw. 4 mm. Die vorliegende Erfindung kann auch ein Formwerkzeug zum Pressen optischer Bauteile aus einem Formmaterial 5, wie Glas und/oder Glaskeramik, betreffen, wobei die Formoberfläche 4a eine Beschichtung 4 umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschichtung 4 in einer Ausführungsform als Bestandteil zumindest Tantal aufweist.Center thickness of the order of 30 mm or 4 mm. The present invention can also relate to a molding tool for pressing optical components from a molding material 5, such as glass and / or glass-ceramic, wherein the molding surface 4a comprises a coating 4 and is characterized in that the coating 4 comprises at least tantalum as an ingredient in one embodiment ,
Die Formstation selbst kann insbesondere Bestandteil einer nicht dargestellten Pressformmaschine sein, welche beispielsweise drei Formstationen aufweist, in der das Formmaterial 5 aufgeheizt und zu einem Glasteil gepresst wird, welches abschließend abgekühlt wird. Geeignete Materialien für die Bestandteile des Formblocks 1 sind Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Beispiele sind Hartmetalle, wie Wolframcarbid und/oder keramische Werkstoffe, wie SiC, Si3N4, AlN. Neben der geforderten hohen Wärmeleitfähigkeit weisen diese Materialien eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit bei Temperaturen von etwa 6500C auf. Da sich solche Materialien im allgemeinen relativ schwierig und damit auch kostenaufwendig bearbeiten lassen, können alternativ dazu auch hitzbeständige Stähle verwendet werden.The molding station itself may in particular be part of a press molding machine, not shown, which has, for example, three molding stations in which the molding material 5 is heated and pressed into a glass part, which is finally cooled. Suitable materials for the constituents of the molding block 1 are materials having a high thermal conductivity. Examples are hard metals, such as tungsten carbide and / or ceramic materials, such as SiC, Si 3 N 4 , AlN. In addition to the required high thermal conductivity, these materials have sufficient corrosion resistance and strength at temperatures of about 650 0 C. Since such materials are generally relatively difficult and therefore costly to work with, heat-resistant steels can alternatively be used.
Die Beschichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen zudem eine gute Haftung auf Silizium. Hierbei wird bzw. werden Silizium oder, zum Beispiel strukturierte, Si- Plättchen, beschichtet und zum Pressen optischer Glasteile verwendet. Somit ist Silizium auch ein geeigneter Bestandteil für einen Formblock 1.The coatings according to the present invention also have good adhesion to silicon. In this case, silicon or, for example, structured, Si platelets, is coated and used for pressing optical glass parts. Thus, silicon is also a suitable component for a molding block 1.
Die Formoberfläche 4a der Unter- und die Oberform 2,3 wird jeweils durch eine erfindungsgemäße Beschichtung 4 gebildet. Eine beispielhafte Beschichtung umfasst die Komponenten Ta, mit einem Anteil von etwa 35 Gew. %, Ir, mit einem Anteil von etwa 40 Gew.% und Pt und Rh, mit einem summierten Anteil von etwa 25 Gew. % und in einem Verhältnis Pt : Rh von 1:0,3.The mold surface 4a of the lower mold and the upper mold 2,3 is formed in each case by a coating 4 according to the invention. An exemplary coating comprises the components Ta, in a proportion of about 35% by weight, Ir, in a proportion of about 40% by weight and Pt and Rh, with a total content of about 25% by weight and in a ratio Pt: Rh of 1: 0.3.
Figur 2.a zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts Z aus Figur 1 gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Hierbei liegen die einzelnen Komponenten in der Beschichtung als Mischung vor. Einzelne Atomlagen der Beschichtung weisen dabei unterschiedliche Komponenten auf.Figure 2.a shows an enlarged detail view of the detail Z of Figure 1 according to a first embodiment of the invention. Here are the individual components in the coating as a mixture. Individual atomic layers of the coating have different components.
Figur 2.b zeigt wiederum eine vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts Z aus Figur 1 gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform. Hierbei liegen die einzelnen Komponenten im wesentlichen getrennt in einzelnen Schichten 6,7,8 vor. Beispielhaft ist eine Beschichtung 4 dargestellt, welche aus sechs einzelnen Schichten 6, 7, 8 aufgebaut ist, die im wesentlichen jeweils Ta, Ir bzw. Pt und Rh aufweisen. Die Beschichtung 4 ist vorliegend periodisch aus einzelnen Schichten 6,7,8 aufgebaut. Die abschließende Schicht, welche in Kontakt mit dem Formmaterial 5 kommt, wird durch die Schicht 6 gebildet, die im wesentlichen Tantal aufweist. An den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten 6, 7, 8 kann es zu einem Vermischen oder Ineinanderfließen der einzelnen Schichten 6, 7, 8 kommen. Hierbei kann sich zwischen den einzelnen Schichten 6, 7, 8 eine nicht dargestellte Gradientenschicht ausbilden, in welcher der Anteil der betreffenden Komponenten jeweils zu- bzw. abnimmt.FIG. 2.b again shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 according to a further embodiment of the invention. Here, the individual components are essentially separated in individual Layers 6,7,8 before. By way of example, a coating 4 is shown which is made up of six individual layers 6, 7, 8 which essentially have Ta, Ir or Pt and Rh, respectively. In the present case, the coating 4 is constructed periodically from individual layers 6, 7, 8. The final layer, which comes into contact with the molding material 5, is formed by the layer 6, which has substantially tantalum. At the interfaces between the individual layers 6, 7, 8, mixing or merging of the individual layers 6, 7, 8 may occur. In this case, between the individual layers 6, 7, 8, a gradient layer, not shown, can form, in which the proportion of the respective components increases or decreases respectively.
Figur 2. c zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Ausschnitts Z aus Figur 1 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einer aus drei Schichten 6, 7, 8 aufgebauten erfindungsgemäßen Beschichtung 4. Zwischen der Beschichtung 4 und derFIG. 2 c shows an enlarged detail view of the detail Z from FIG. 1 in a further embodiment according to the invention with a coating 4 according to the invention made up of three layers 6, 7, 8. Between the coating 4 and the
Unterform 3 ist zusätzlich, wie es bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, noch eine Haftvermittlerschicht 9 angeordnet.Subform 3 is additionally arranged, as is provided in a particular embodiment of the invention, an adhesion promoter layer 9.
Figur 3 illustriert das Prinzip des Abscheidens derFIG. 3 illustrates the principle of the separation of the
Beschichtung 4 mittels eines Sputterprozesse gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Mittel zum Betreiben des Sputterprozesses, wie Mikrowellengenerator, Vakuumeinrichtungen, GasZuführungen und Steuereinrichtung sind nicht dargestellt.Coating 4 by means of a sputtering process according to an embodiment of the invention. The means for operating the sputtering process, such as microwave generator, vacuum devices, gas feeds and control means are not shown.
Die einzelnen Targets 16, 17 und 18 sind auf einem Teller 15, angeordnet. Im Detail sind die Targets 16, 17 und 18 nebeneinander in einer Ebene angeordnet. Gegenüberliegend zum Teller 15 ist als zu beschichtendes Substrat die Oberform 2 bzw. Unterform 3 derart ausgerichtet angeordnet, dass auf der zunächst unbeschichteten Formoberfläche 4a die erfindungsgemäße Beschichtung 4 abgeschieden werden kann. Die Unterform 3 kann hierbei sowohl um die Achse 20, als auch um die Achse 21 rotieren. Zur Vereinfachung wird nachfolgend nur noch die Unterform 3 erwähnt. Identisches gilt auch für die Oberform 2. Die Achsen 20 und 21 können beliebig im Raum, vorzugsweise jedoch horizontal oder vertikal, ausgerichtet sein.The individual targets 16, 17 and 18 are arranged on a plate 15. In detail, the targets 16, 17 and 18 are arranged side by side in a plane. Opposite To the plate 15 as the substrate to be coated, the upper mold 2 or lower mold 3 is arranged aligned such that the coating 4 according to the invention can be deposited on the initially uncoated mold surface 4a. The lower mold 3 can in this case rotate both about the axis 20, as well as about the axis 21. For simplicity, only the lower mold 3 will be mentioned below. The same applies to the upper mold 2. The axes 20 and 21 can be arbitrarily in space, but preferably horizontally or vertically aligned.
Insbesondere durch die Geschwindigkeit der Relativbewegung von Teller 15 und Unterform 3 und durch die Plasmaleistung, läßt sich die Zusammensetzung der Beschichtung 4 steuern. Bei niedriger Relativgeschwindigkeit und entsprechend angepaßter Leistung baut sich eine aus einzelnen Schichten 6, 7, 8 aufgebaute Beschichtung 4 auf, welche in Figur 2.b illustriert ist. Dagegen läßt sich bei ansteigender Relativgeschwindigkeit und angepasster, vorzugsweise konstanter, Leistung oder Beschichtungsrate, eineIn particular, by the speed of the relative movement of the plate 15 and lower mold 3 and by the plasma power, the composition of the coating 4 can be controlled. At a low relative speed and correspondingly adapted power, a coating 4 composed of individual layers 6, 7, 8 builds up, which is illustrated in FIG. In contrast, with increasing relative speed and adapted, preferably constant, performance or coating rate, a
Durchmischung der einzelnen Komponenten in der Beschichtung erreichen, so dass sich die in Figur 2.a illustrierte Beschichtung herstellen läßt. Dabei kommt es zu einem zumindest teilweise Überlappen oder Vermischen der einzelnen aus dem Target zerstäubten Teilchenwolken.Achieve thorough mixing of the individual components in the coating, so that it is possible to produce the coating illustrated in Figure 2.a. This results in at least partial overlapping or mixing of the individual particle clouds sprayed from the target.
Insbesondere lassen sich die einzelnen Targets oder die Beschichtungsrate der einzelnen Targets getrennt voneinander steuern.In particular, the individual targets or the coating rate of the individual targets can be controlled separately from one another.
Figur 4.a illustriert schematisch das Ergebnis einer SIMS- Analyse der Beschichtung aus Figur 2.a. Dargestellt ist die erwartete Ausbeute als Funktion der Sputterzeit, welche ein Maß für die Tiefe ist, aus der die nachgewiesenen Partikel stammen. Eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Komponenten in der Beschichtung 4 resultiert in eine Ausbeute der einzelnen Komponenten, welche im wesentlichen konstant über die gesamte Tiefe oder Dicke der Beschichtung 4 verläuft. Figur 4.b illustriert schematisch die SIMS- Analyse der Beschichtung aus Figur 2.b. In den verschiedenen Tiefen lassen sich die einzelnen Komponenten der Beschichtung 4 und die entsprechenden Übergänge zwischen den einzelnen Schichten nachweisen. Die Tiefenauflösung der angewendeten Analyse bestimmt hierbei die Möglichkeit, einen schichtweisen Aufbau der Beschichtung 4 nachweisen zu können. Zudem kann sich zwischen den einzelnen Schichten ein Gradient der Zusammensetzung einstellen oder es kann sich eine Gradientenschicht ausbilden, wobei eine „Durchmischung" der Komponenten vorliegen kann.Figure 4.a schematically illustrates the result of a SIMS analysis of the coating of Figure 2.a. Shown is the expected yield as a function of sputtering time, which is a measure of the depth from which the detected particles originate. A substantially uniform distribution of the components in the coating 4 results in a Yield of the individual components, which runs substantially constant over the entire depth or thickness of the coating 4. Figure 4.b schematically illustrates the SIMS analysis of the coating of Figure 2.b. At the various depths, the individual components of the coating 4 and the corresponding transitions between the individual layers can be detected. The depth resolution of the applied analysis determines the possibility of being able to detect a layered structure of the coating 4. In addition, a gradient of the composition can be established between the individual layers or a gradient layer can form, it being possible for there to be a "thorough mixing" of the components.
Um die Vorteile der erfindungsgemäßen Beschichtung 4 zu belegen, zeigen die Figuren 5.a und 5.b das Ergebnis von REM-Untersuchungen und die Figuren 6.a und 6.b das Ergebnis von AFM-Untersuchungen jeweils einer herkömmlichen Beschichtung 4 (Figuren 5.a und 6.a) und einer erfindungsgemäßen Beschichtung 4 (Figuren 5.b und 6.b). Die Figuren 5.a und 5.b zeigen das Profil einer herkömmlichen Beschichtung 4 und einer erfindungsgemäße Beschichtung 4. Der Maßstab ist in Fig. 5a 435 nm, in Fig. 5b 415 nm. Die Figuren 6.a und 6.b zeigen die Rauigkeiten Ra, gemessenen in einem Messfeld von 10*10 μm, einzelner Proben als Funktion der Schichtdicke. Die Messungen wurden mit einem Messgerät des Typs Nanoscope der Firma Digital Instruments durchgeführt. Die Schichtdicken selbst sind gemessen an der Bruchkante beschichteter Siliziumwaferproben unter demIn order to prove the advantages of the coating 4 according to the invention, FIGS. 5.a and 5.b show the result of SEM investigations and FIGS. 6.a and 6.b show the result of AFM investigations in each case of a conventional coating 4 (FIGS .a and 6.a) and a coating 4 according to the invention (FIGS. 5.b and 6.b). FIGS. 5.a and 5.b show the profile of a conventional coating 4 and a coating 4 according to the invention. The scale in FIG. 5a is 435 nm, in FIG. 5b 415 nm. FIGS. 6.a and 6.b show the FIGS Roughnesses R a , measured in a measuring field of 10 * 10 μm, of individual samples as a function of the layer thickness. The measurements were carried out with a nanoscope measuring instrument from Digital Instruments. The layer thicknesses themselves are measured below the fracture edge of coated silicon wafer samples
Rasterelektronenmikroskop. Beide Beschichtungen sind auf einer polierten Siliziumoberfläche aufgebracht. Die Verwendung von Silizium liegt insbesondere darin begründet, dass es sich leichter brechen läßt und damit die Untersuchung mittels REM entlang der Bruchkante ermöglicht. Ein vergleichbares Wachstum der Beschichtungen bei einem Substrat wie Wolframcarbid, als ein typisches Material für Formblöcke 1, ist zu erwarten. Die herkömmliche Beschichtung wird durch die folgenden Komponenten gebildet: Ir, Cr, Pt und Rh. Die erfindungsgemäße Beschichtung wird durch die folgenden Komponenten gebildet: Ta, Ir, Pt und Rh.Scanning electron microscope. Both coatings are applied on a polished silicon surface. The use of silicon is in particular due to the fact that it is easier to break and thus the Investigation by SEM along the fracture edge allows. Comparable growth of the coatings on a substrate such as tungsten carbide, as a typical material for molding blocks 1, is expected. The conventional coating is formed by the following components: Ir, Cr, Pt and Rh. The coating according to the invention is formed by the following components: Ta, Ir, Pt and Rh.
Die bekannten Schichten, die mittels Sputtern aufgebracht werden, vergrößern in der Regel die Rauigkeit der beschichteten Oberfläche. Dies liegt in ihrer Struktur oder Morphologie begründet, die wiederum auf das Wachstumsverhalten zurückzuführen sind. Die herkömmlich eingesetzten Schichten weisen meistens ein säulenförmiges Wachstum auf. Dabei werden diese Säulen mit zunehmender Entfernung von der beschichteten Oberfläche breiter. Daraus resultiert ein Anstieg der Rauigkeit mit zunehmender Schichtdicke .The known layers, which are applied by means of sputtering, generally increase the roughness of the coated surface. This is due to their structure or morphology, which in turn is due to the growth behavior. The conventionally employed layers mostly have a columnar growth. These columns become wider with increasing distance from the coated surface. This results in an increase in roughness with increasing layer thickness.
Bei dem erfindungsgemäßen Schichtsystem liegt dagegen ein anderes Wachstumsverhalten vor, welches nicht zu Säulen führt. Dies wird im wesentlichen auf das Tantal als Bestandteil der Beschichtung 4 zurückgeführt. Die Rauigkeit der Beschichtungen 4 nimmt zwar auch mit deren Schichtdicke zu, allerdings im wesentlich geringerem Maße als bei den herkömmlichen Schichten bzw. Beschichtungen. Das Tantal als Bestandteil der Beschichtung scheint vorzugsweise die Morphologie und/oder die Rauigkeit der Beschichtung zu beeinflussen und zwar innerhalb eines Fensterbereiches. Sowohl ein zu geringer Anteil an Tantal als auch ein zu hoher Anteil an der Beschichtung führt zu einer größeren Oberflächenrauigkeit . Die resultierende Rauigkeit der Formoberfläche 4a der Beschichtung 4 eines Formwerkzeugs wird auch durch die Rauigkeit oder Grundrauigkeit der unbeschichteten Formoberfläche 4a bestimmt. In Abhängigkeit von dem Material, auf dem die Beschichtung 4 abgeschieden wird, lassen sich mittels Polieren unterschiedliche Grundrauigkeiten erzielen.In the case of the layer system according to the invention, by contrast, there is another growth behavior which does not lead to columns. This is essentially attributed to the tantalum as part of the coating 4. Although the roughness of the coatings 4 increases with their layer thickness, but to a much lesser extent than in the conventional layers or coatings. The tantalum as a component of the coating appears to preferentially affect the morphology and / or roughness of the coating, within a window area. Both too low a proportion of tantalum and too high a proportion of the coating leads to a greater surface roughness. The resulting roughness of the mold surface 4a of the coating 4 of a mold is also determined by the roughness or roughness of the uncoated mold surface 4a. Depending on the material on which the coating 4 is deposited, different basic roughnesses can be achieved by means of polishing.
Beispielsweise lassen sich Oberflächen von Silizium derart polieren, dass sie eine Rauigkeit Ra von kleiner als etwa 1 nm besitzen. Dagegen lassen sich Materialien wie Wolframcarbid nur schwer polieren, so dass eine Rauigkeit R3 von kleiner 3 nm erreicht wird. Aus dem in Figur 6.b dargestellten Verlauf ergibt sich, insbesondere für polierte Siliziumoberflächen, insbesondere fürFor example, surfaces of silicon can be polished to have a roughness R a of less than about 1 nm. In contrast, materials such as tungsten carbide are difficult to polish, so that a roughness R 3 of less than 3 nm is achieved. From the course shown in Figure 6.b results, in particular for polished silicon surfaces, in particular for
Schichtdicken in einem Bereich von bis zu etwa 2500 nm, für eine Formoberfläche 4a eine Rauigkeit Ra von etwa 0,3 bis 1 nm. Somit wird die Rauigkeit der unbeschichteten Formoberfläche 4a durch die erfindungsgemäße Beschichtung 4, insbesondere in dem Bereich der angegebenenLayer thicknesses in a range of up to about 2500 nm, for a mold surface 4a a roughness R a of about 0.3 to 1 nm. Thus, the roughness of the uncoated mold surface 4a by the coating 4 according to the invention, in particular in the range of
Schichtdicke, nicht wesentlich vergrößert. Somit ergibt sich bei den aktuell zu verwendenden polierten Materialien wie Wolframcarbid, insbesondere für Schichtdicken in einem Bereich von bis zu etwa 2500 nm, für eine Formoberfläche 4a eine Rauigkeit Ra von etwa 1 bis 3 nm.Layer thickness, not significantly increased. Thus, in the case of the currently used polished materials such as tungsten carbide, in particular for layer thicknesses in a range of up to about 2500 nm, a roughness R a of about 1 to 3 nm results for a mold surface 4 a.
Die erfindungsgemäßen Schichten zeichnen sich durch eine geringe Oberflächenrauigkeit aus. Insbesondere ist die Zunahme der Oberflächenrauigkeit mit steigender Schichtdicke gering. Zudem ist die Oxidation derThe layers according to the invention are characterized by a low surface roughness. In particular, the increase in surface roughness is small with increasing layer thickness. In addition, the oxidation of the
Oberflächen gering, insbesondere bei Temperaturen von über 4000C unter N2-AtmoSphäre . Ferner sind die Reaktion und das Kleben mit Gläsern gering. Auch die erzielte Härte liegt in ähnlichen Bereichen wie bei herkömmlichen Schichten, wie Cr/Pt/Rh/Ir oder auch Mo/Pt/Rh/Ir. Insbesondere durch die verminderte Rauigkeit der Formoberflächen 4a lassen sich letztendlich optische Bauteile mit verbesserter Oberflächengüte herstellen. Insbesondere lassen sich optische Bauteile herstellen mit einer Rauigkeit R3 von etwa 1 nm bis 3 nm oder sogar von kleiner als etwa 1 nm und hierbei insbesondere von etwa 0,3 nm bis etwa 1 nm..Surface low, especially at temperatures above 400 0 C under N 2 atmosphere. Furthermore, the reaction and sticking with glasses are low. Also, the hardness achieved is in similar ranges as in conventional layers, such as Cr / Pt / Rh / Ir or Mo / Pt / Rh / Ir. In particular by the Reduced roughness of the mold surfaces 4a can ultimately produce optical components with improved surface quality. In particular, optical components can be produced with a roughness R 3 of about 1 nm to 3 nm or even less than about 1 nm and in particular from about 0.3 nm to about 1 nm ..
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind. Die Erfindung ist nicht auf diese beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen. It will be apparent to those skilled in the art that the embodiments described above are to be understood as exemplary. The invention is not limited to these, but can be varied in many ways without departing from the spirit of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Formblock 2 Oberform1 mold block 2 upper mold
3 Unterform3 subform
4 Beschichtung 4a Formoberfläche4 coating 4a mold surface
5 zu formendes Material 6 Ta-Schicht oder Ta5 material to be molded 6 Ta layer or Ta
7 Ir-Schicht oder Ir7 Ir layer or Ir
8 Pt-Rh-Schicht oder Rt/Rh8 Pt-Rh layer or Rt / Rh
9 Haftvermittlerschicht 15 Teller 16 Ta-Target9 primer layer 15 plates 16 Ta target
17 Ir-Target17 Ir target
18 Pt-Rh-Target18 Pt Rh target
20 Drehachse des Tellers20 axis of rotation of the plate
21 Drehachse der Ober- oder Unterform21 axis of rotation of the upper or lower mold
Z Ausschnitt aus Fig. 1 Z section of FIG. 1

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Formwerkzeug (1,2,3), zum Pressen optischer Bauteile aus Glas, mit einer Formoberfläche (4a) umfassend eine Beschichtung (4) dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) als Bestandteil zumindest1. molding tool (1,2,3), for pressing optical components made of glass, with a mold surface (4a) comprising a coating (4), characterized in that the coating (4) as a component at least
- Ta mit einem Anteil von 5 Gew.% bis 50 Gew.%, bevorzugt von 30 Gew.% bis 40 Gew.%, undTa in a proportion of 5% by weight to 50% by weight, preferably from 30% by weight to 40% by weight, and
- Ir mit einem Anteil von 20 Gew.% bis 80 Gew.%, bevorzugt von 30 Gew.% bis 50 Gew.%, sowieIr having a content of from 20% by weight to 80% by weight, preferably from 30% by weight to 50% by weight, and
- Pt mit einem Anteil von 10 Gew.% bis 40 Gew.%, bevorzugt von 20 Gew.% bis 30 Gew.%, aufweist.Pt having a proportion of from 10% by weight to 40% by weight, preferably from 20% by weight to 30% by weight.
2. Formwerkzeug nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Pt und Rh mit einem Anteil von 10 Gew.% bis 40 Gew.%, bevorzugt von 20 Gew.% bis 30 Gew.% aufweist.2. Forming tool according to the preceding claim, characterized in that the coating comprises Pt and Rh in a proportion of 10 wt.% To 40 wt.%, Preferably from 20 wt.% To 30 wt.% Has.
3. Formwerkzeug (1,2,3), zum Pressen optischer Bauteile aus Glas, mit einer Formoberfläche (4a) umfassend eineA mold (1,2,3) for pressing glass optical components, comprising a mold surface (4a)
Beschichtung (4), wobei vorzugsweise die Beschichtung (4) als Bestandteil zumindest Ta aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) aus einzelnen Schichten (6,7,8) aufgebaut ist und die Bestandteile im wesentlichen in den einzelnen Schichten (6,7,8) vorliegen.Coating (4), wherein preferably the coating (4) as a constituent at least Ta, characterized in that the coating (4) of individual layers (6,7,8) is constructed and the constituents substantially in the individual layers (6 , 7, 8).
4. Formwerkzeug nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) einen Anteil an Ta von 1 Gew.% bis 100 Gew.%, bevorzugt von 5 Gew.% bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt von 30 Gew.% bis 40 Gew.% aufweist.4. Forming tool according to the preceding claim, characterized in that the coating (4) has a content of Ta of 1 wt.% To 100 wt.%, Preferably from 5 wt.% To 50 wt.%, Particularly preferably from 30 wt.% To 40% by weight.
5. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Formoberfläche (4a) des Formwerkzeugs (1,2,3) zumindest abschnittsweise durch die Beschichtung (4) gebildet ist.5. Mold tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mold surface (4a) of the mold (1,2,3) is at least partially formed by the coating (4).
6. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) als eine Legierung vorliegt.6. Mold according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (4) is present as an alloy.
7. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) als weitere Bestandteile zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe von Pt, Rh, Ir, Mo, Cr, W, Nb, Pd, Re, Au und Ni umfasst.7. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (4) comprises as further constituents at least one material selected from the group of Pt, Rh, Ir, Mo, Cr, W, Nb, Pd, Re, Au and Ni ,
8. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) einen Anteil an Ir von 1 Gew.% bis 100 Gew.%, bevorzugt von 20 Gew.% bis 80 Gew.%, besonders bevorzugt von 30 Gew.% bis 50 Gew.% aufweist.8. Mold according to one of the preceding claims 3 to 7, characterized in that the coating (4) has a proportion of Ir from 1 wt.% To 100 wt.%, Preferably from 20 wt.% To 80 wt.%, Particularly preferably from 30% by weight to 50% by weight.
9. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) einen Anteil an Pt von 1 Gew.% bis 100 Gew.%, bevorzugt von 10 Gew.% bis 40 Gew.%, besonders bevorzugt von 20 Gew.% bis 30 Gew.% aufweist.9. Forming tool according to one of the preceding claims 3 to 8, characterized in that the coating (4) has a proportion of Pt of 1 wt.% To 100 wt.%, Preferably from 10 wt.% To 40 wt.%, Particularly preferably from 20% by weight to 30% by weight.
10. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) einen Anteil an Pt und Rh von 1 Gew.% bis 100 Gew.%, bevorzugt von 10 Gew.% bis 40 Gew.%, besonders bevorzugt von 20 Gew.% bis 30 Gew.% aufweist.10. Forming tool according to one of the preceding claims 3 to 9, characterized in that the coating (4) has a content of Pt and Rh of 1 wt.% To 100 wt.%, Preferably from 10 wt.% To 40 wt.%, Especially preferably from 20% by weight to 30% by weight.
11. Formwerkzeug nach Anspruch 2 oder nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Rh zu Pt annähernd Null zu 0,4, bevorzugt annähernd Null zu 0,3, besonders bevorzugt 0,3 beträgt .11. The mold according to claim 2 or according to the preceding claim, characterized in that the ratio of Rh to Pt is approximately zero to 0.4, preferably approximately zero to 0.3, particularly preferably 0.3.
12. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile in der Beschichtung (4) als Mischung vorliegen.12. Forming tool according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the constituents in the coating (4) are present as a mixture.
13. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile in der Beschichtung (4) im wesentlichen homogen verteilt sind.13. Mold tool according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the components in the coating (4) are distributed substantially homogeneously.
14. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) aus einzelnen Schichten (6,7,8) aufgebaut ist und die Bestandteile im wesentlichen in den einzelnen Schichten (6,7,8) vorliegen.14. Forming tool according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the coating (4) of individual layers (6,7,8) is constructed and the constituents are present substantially in the individual layers (6,7,8).
15. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) mittels eines PVD-Verfahrens, vorzugsweise mittels Sputtern, aufgebracht ist.15. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (4) by means of a PVD process, preferably by sputtering, is applied.
16. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Bestandteile der Beschichtung (4) als Legierung aufgebracht ist.16. Shaping tool according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the components of the coating (4) is applied as an alloy.
17. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Beschichtung (4) durch die Geschwindigkeit der Relativbewegung von Target (16,17,18) und Formwerkzeug (1,2,3) zueinander einstellbar ist. 17. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the composition of the coating (4) by the speed of the relative movement of the target (16,17,18) and mold (1,2,3) is adjustable to one another.
18. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung (4) von 50 nm bis 10000 nm, bevorzugt von 50 nm bis 5000 nm, besonders bevorzugt von 50 nm bis 1500 nm beträgt.18. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the coating (4) of 50 nm to 10,000 nm, preferably from 50 nm to 5000 nm, more preferably from 50 nm to 1500 nm.
19. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der einzelnen Schichten (6,7,8) von 1 nm bis 200 nm, bevorzugt von 5 nm bis 70 nm, besonders bevorzugt von 5 nm bis 15 nm beträgt.19. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the individual layers (6,7,8) from 1 nm to 200 nm, preferably from 5 nm to 70 nm, more preferably from 5 nm to 15 nm.
20. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der abschließenden Schicht (6) von 5 nm bis 1000 nm, bevorzugt von 15 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt von 15 nm bis 45 nm beträgt.20. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the final layer (6) of 5 nm to 1000 nm, preferably from 15 nm to 100 nm, more preferably from 15 nm to 45 nm.
21. Formwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Formoberfläche (4a) , insbesondere bei einer Gesamtdicke von kleiner als 5000 nm, bevorzugt von kleiner als 2500 nm, eine Rauigkeit Ra von kleiner als 10 nm, bevorzugt von kleiner als 5 nm, besonders bevorzugt von kleiner als 3 nm aufweist .21. Forming tool according to one of the preceding claims, characterized in that the mold surface (4a), in particular at a total thickness of less than 5000 nm, preferably of less than 2500 nm, a roughness R a of less than 10 nm, preferably less than 5 nm, more preferably less than 3 nm.
22. Verfahren zum Beschichten eines Formwerkzeuges (1,2,3) zum Pressen optischer Bauteile aus Glas umfassend - Bereitstellen zumindest eines Targets (16,17,18), welches als Material vorzugsweise Ta umfasst,22. A method for coating a molding tool (1, 2, 3) for pressing glass optical components, comprising - providing at least one target (16, 17, 18), which preferably comprises Ta as material,
- Bereitstellen zumindest eines Formwerkzeugs (1,2,3),Providing at least one molding tool (1, 2, 3),
- Aufbringen wenigstens einer Beschichtung (4) auf zumindest einem Abschnitt einer Formoberfläche (4a) des Formwerkzeugs (1,2,3) mittels PVD, vorzugsweise mittels Sputtern dadurch gekennzeichnet, dass das Target (16,17,18) und das Formwerkzeugs (1,2,3) relativ zueinander bewegt werden .- Applying at least one coating (4) on at least a portion of a mold surface (4a) of the mold (1,2,3) by means of PVD, preferably by means of Sputtering characterized in that the target (16,17,18) and the mold (1,2,3) are moved relative to each other.
23. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Beschichtung (4) mittels der Relativgeschwindigkeit von Target (16,17,18) und Formwerkzeug (1,2,3) zueinander gesteuert wird.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the composition of the coating (4) by means of the relative speed of the target (16,17,18) and mold (1,2,3) is controlled to each other.
24. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass, das Formwerkzeug (1,2,3) und das Target (16,17,18) gegenläufig gedreht werden.24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that, the mold (1,2,3) and the target (16,17,18) are rotated in opposite directions.
25. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Beschichtung (4) mittels der Leistung der PVD gesteuert wird.25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the composition of the coating (4) is controlled by means of the power of the PVD.
26. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) mit einer Rate von 1 bis 100 nm/min aufgebracht, bevorzugt von 10 bis 50 nm/min aufgebracht, besonders bevorzugt von 30 bis 40 nm/min aufgebracht wird.26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating (4) applied at a rate of 1 to 100 nm / min applied, preferably applied from 10 to 50 nm / min applied, more preferably from 30 to 40 nm / min ,
27. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass, das Target (16,17,18) als eine Legierung bereitgestellt wird.27. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that, the target (16,17,18) is provided as an alloy.
28. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass, bei einer Vielzahl von Targets (16,17,18), das Aufbringen der einzelnen Targets (16,17,18) separat steuerbar bereitgestellt wird.28. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that, in a plurality of targets (16,17,18), the application of the individual targets (16,17,18) separately controllable provided.
29. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass, die einzelnen Targets (16,17,18) als Bestandteile zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe von Ta, Pt, Rh, Ir, W, Nb, Pd, Re, Au, Ni, Mo und Cr umfassend bereitgestellt werden .29. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that, the individual targets (16,17,18) as constituents at least one material selected from the group of Ta, Pt, Rh, Ir, W, Nb, Pd, Re, Au , Ni, Mo and Cr are comprehensively provided.
30. Verfahren zum Präzisionspressen optischer Bauteile umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte:30. A method for precision pressing optical components comprising the following method steps:
Bereitstellen eines Formwerkzeugs (1) , welches durch eine Oberform (2) und eine Unterform (3) gebildet wird, wobei eine Form durch jeweils eine innere Formoberfläche (4a) der Oberform (1) und der Unterform (2) definiert wird,Providing a mold (1) which is formed by an upper mold (2) and a lower mold (3), wherein a mold is defined by in each case an inner mold surface (4a) of the upper mold (1) and the lower mold (2),
Anordnen des zu formenden Glases (5) , welches insbesondere als ein Vorformling bereitgestellt wird, zwischen der Oberform (2) und der Unterform (3), Beheizen zumindest des Formblocks, - Zusammenführen der Oberform (2) und der Unterform (3), so dass das optische Bauteil zwischen den inneren Formoberflächen (4a) geformt wird, wobei ein Formwerkzeug umfassend eine Beschichtung nach einem der vorstehend beschriebenen Ansprüchen verwendet wird.Arranging the glass (5) to be formed, which is provided in particular as a preform, between the upper mold (2) and the lower mold (3), heating at least the mold block, - merging the upper mold (2) and the lower mold (3) in that the optical component is formed between the inner molding surfaces (4a), wherein a molding tool comprising a coating according to one of the above-described claims is used.
31. Optisches Bauteil aus Glas herstellbar, insbesondere hergestellt, mittels eines Formwerkzeugs (1,2,3) und/oder durch ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.31. Optical component made of glass, in particular produced, by means of a molding tool (1,2,3) and / or by a method according to any one of the preceding claims.
32. Optisches Bauteil nach vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt seiner Oberfläche, vorzugsweise seiner optisch aktiven Oberfläche, eine Rauigkeit Ra von kleiner als 10 nm, bevorzugt von kleiner als 3 nrn, besonders bevorzugt von kleiner als 2nm aufweist.32. Optical component according to preceding claim, characterized in that at least a portion of its surface, preferably its optically active surface, a roughness R a of less than 10 nm, preferably less than 3 nm, more preferably less than 2 nm.
33. Verwendung eines Formwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zum Herstellen optischer Bauteile aus Glas. 33. Use of a mold according to one of claims 1 to 21 for the manufacture of optical components made of glass.
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