用于自动光学检查的可塑模制反射部件 相关申请
本申请要求于 2009 年 10 月 26 日提交的美国专利临时专利序列号 61/254,758 的 优先权。
技术领域
本发明一般涉及反射部件， 更具体地， 涉及用于自动光学检查的可塑模制反射部 件。 背景技术 用于自动光学检查的机器需要各种必须高度精确和具有高反射性的反射部件 ( 例如镜子 )。
当今制造用于自动光学检查的反射部件的通用方法包括初始加工 (machining) 和其后的金刚石车削 (diamond turning)。
金刚石车削是使用装配有天然或人造金刚石头切削元件的计算机数控 (CNC) 车 床来机械加工精密元件的工艺。 该工艺也被称作单点金刚石车削 (SPDT)。 金刚石车削被广 泛用于由晶体、 金属、 丙烯酸树脂以及其他材料来制造高质量非球面光学元件。 通过金刚石 车削生产出的光学元件被用在望远镜、 TV 投影仪、 导弹制导系统、 科学研究仪器以及大量其 他系统和设备的光学组件中 ( 参见 ： www.wikipedia.org)。
金刚石车削工艺提供了非常精确 ( 微米甚至纳米精度 ) 的反射部件， 其具有非常 高反射率的反射表面。
现有技术的制造工艺是非常昂贵并且非常费时的。 世界上仅几家厂商能够生产这 样的产品。
因此， 需要解决方案来以便宜且有效率的方式产生用于自动光学检查的反射部 件。
发明内容
根据本发明的一个实施例， 提供了一种制造反射元件的方法， 该方法包括设计反 射元件或接收反射元件的设计 ； 创建用于制造反射元件的精确模具 ( 微米甚至纳米的精 度——通过使用诸如金刚石车削的工艺 ) ； 使用该精确模具模制 (mold) 反射元件 ； 以及用 反射涂层涂覆该反射元件。
该方法可以包括模制反射元件， 诸如镜子组件， 该镜子组件包括从正面观看时具 其中两个安装元件在镜子的两个短边附近以彼此平行 有拱形 (arcuate) 细长形状的镜子， 的关系向外延伸， 其中该镜子具有在镜子的至少大部分周边长度 (peripheral length) 处 彼此平行的凹面和凸面， 其中镜子的上边以窄尖 (narrow tip) 结束。
该方法可以包括模制镜子组件， 镜子组件包括从该镜子的凸面延伸的细长结构的 肋状物 (rib)。该方法可以包括在模制结束后从镜子组件去除材料。
该方法可以包括用保护涂层涂覆反射涂层。
该方法可以包括将反射元件安装至自动光学检查机器中。
该方法可以包括在使用反射元件的同时执行光学检查。
该方法可以包括通过使用金刚石车削工艺来创建精确模具。
根据本发明的一个实施例， 提供了一种反射元件， 该反射元件可以是镜子组件， 该 镜子组件包括从正面观看时具有拱形细长形状的镜子， 其中两个安装元件在镜子的两个短 边附近以彼此平行的关系向外延伸， 其中该镜子具有在镜子的大部分周边长度处彼此平行 的凹面和凸面， 其中镜子的上边以窄尖结束。
该反射元件可以包括从镜子的凸面延伸的细长结构的肋状物。 附图说明
关于本发明的主题在说明书的结束部分中被特别指出并清楚地要求。然而， 通过 参考与附图一起被阅读的下面的具体描述， 本发明的结构和操作方法， 以及目的、 特性及其 优点都可以被更好地理解。图 1 示出了根据本发明的一个实施例的镜子组件的正面图 ；
图 2 示出了根据本发明的一个实施例的镜子组件的背面图 ；
图 3 示出了根据本发明的另一实施例的镜子组件的背面图 ；
图 4 和图 5 示出了根据本发明的一个实施例， 图 1 和图 2 的镜子组件的窄尖的侧 视图及其周围 ；
图 6 示出了根据本发明的一个实施例， 用于制造用于自动光学检查机器的反射元 件的方法 ； 以及
图 7 示出了根据本发明的一个实施例， 用于制造用于自动光学检查机器的反射元 件的系统。
具体实施方式
应该理解， 为了描述的简单和清楚， 图中示出的元件都不一定是按比例绘制的。 例 如， 为了清楚， 一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。 此外， 在被认为适当之处， 参考 标号可以在图中被重复以表示相应或类似的元件。
在下面的具体描述中， 大量具体细节被描述以提供对本发明的透彻理解。 然而， 本 领域技术人员应该理解本发明没有这些具体细节也可以被实施。在其他情况下， 已知的方 法、 过程以及部件没有被具体描述， 以免使本发明模糊。
在此公开的系统和方法使得以低成本制造用于自动光学检查的、 具有非常高的几 何精度 ( 微米甚至纳米精度 ) 和高的镜子表面反射率的反射部件成为可能。在所公开的系 统和方法中， 金刚石车削 ( 或类似于抛光的等效处理 ) 仅被应用于精确模具， 而精确模具是 反射元件的负像 (negative image)， 由该精确模具制造多个反射元件。 因此， 尽管精确模具 可能还是相对较贵 ( 即使不一定如此 )， 但是反射元件是便宜而且精确的。
例如， 现有技术生产镜子可能每块花费 1800-2000 美元， 而由所提出的方法制造 基本相同的镜子可能使得制造镜子的成本能够在 50-60 美元。图 1 示出了根据本发明的一个实施例的诸如镜子组件 100 的反射元件的正面图。 图 2 示出了根据本发明的一个实施例的镜子组件 100 的背面图。
镜子组件 100 是反射元件。 它包括在从正面观看时具有拱形细长形状的镜子 102。 该镜子 102 涂覆有反射材料并且具有非常精确的表面。
镜子 102 沿纵轴 104 的长度 L 长于镜子 102 沿横轴 106 的周边长度 PL。镜子 102 的两个相对的短边 108 和 110 相隔长度 L。
镜子组件 100 还包括两个安装元件 112 和 114， 它们以彼此平行的关系并且基本上 平行于 Z 轴地向外延伸。两个长边——镜子的上边 128 和下边 130 相隔周边长度 PL。
镜子 102 的凹面 150 和镜子 102 的凸面 152 之间的距离限定了镜子 102 的宽度。 镜子 102 沿其大部分 ( 甚至可能全部 ) 周边长度具有固定宽度。
上边 128 以窄尖 140 结束。窄尖 140 可以仅通过模制来制造， 但是也可以通过在 模制工艺后铣削 (milling) 或去除材料来制造。很难 ( 甚至可能不可能 ) 通过模制来制造 高度精确的窄尖， 因此， 去除材料使得能够使用商业上可用的并且成本合算的模制技术。
图 4 和图 5 示出了窄尖 140 及其周围。从窄尖 140 延伸的虚线 160 示出了材料被 去除之前的反射元件。因此， 虚线 160 和镜子组件 100 的边 164 之间的区域 162 示出了被 去除的材料。图 4 还示出了反射层 170 和保护层 172， 两者都位于镜子 102 的凹面 150 之 上。
图 1 示出了安装元件 112 和 114 具有分别用 116 和 118 表示的垂直 ( 或基本垂直 ) 部分。垂直部分 116 和 118 后面为分别用 120 和 122 表示的水平 ( 或基本水平 ) 部分。
水平部分 120 和 122 包括垂直孔 124 和 126， 通过垂直孔可以插入螺栓或其他固定 元件， 以便将镜子组件 100 固定至自动光学检查机器的结构元件。
每个垂直部分 116 和 118 可以具有内部和外部。内部可以相隔小于长度 L， 因此， 在从正面观看时， 垂直部分可以部分地被镜子 102 所隐藏。
图 3 示出了根据本发明的另一实施例的镜子组件 101 的背面图。图 3 的镜子组件 101 与图 2 的镜子组件 100 的区别在于进一步包括从镜子 102 的凸面 152 延伸的细长结构 的肋状物 108。注意， 镜子组件 100 可以具有其他支撑元件。
图 6 示出了根据本发明的一个实施例， 用于制造用于自动光学检查机器的反射元 件 ( 诸如镜子 ) 的方法 10。 注意， 类似的过程也可以被用于制造用于其他应用的反射元件。
方法 10 从设计反射元件 ( 尤其是其形状， 但也可以是其他参数， 诸如其材料 )( 或 接收反射元件的设计 ) 的阶段 12 开始。注意， 反射元件可以包括安装元件 ( 诸如插入件 (insert))， 以便将其组装在自动光学检查机器的其他部分上。阶段 12 可以包括设计诸如 上面任一个图中示出的镜子组件。
在完成设计之后， 该方法继续进行阶段 14， 创建用于反射元件的精确模具。注意， 该阶段可以包括产生用于具有表面的反射元件的精确模具， 该表面一旦被涂覆有反射材料 就形成反射表面——诸如图 2 的镜子 102 的凹面 150。 精度可以在微米甚至纳米的范围内。
阶段 14 可以包括应用金刚石车削， 以获得高度精确的模具。
阶段 14 之后是阶段 16， 使用精确模具模制多个反射元件。注意， 使用一个精确模 具， 可能创建大量的反射元件。可以通过阶段 16 产生的反射元件的非限制性示例在图 1-5 中示出。被模制的材料可以是聚碳酸酯， 但是也可以使用其他材料。阶段 16 可以包括模制具有镜子的反射元件， 该镜子在从正面观察时具有拱形细 长形状， 其中两个安装元件在镜子的两个短边附近以彼此平行的关系向外延伸， 其中镜子 在镜子的大部分周边长度处具有彼此平行的凹面和凸面， 其中镜子的上边以窄尖结束。安 装元件可以具有垂直 ( 或基本垂直 ) 部分， 其后是水平 ( 或基本水平 ) 部分。水平部分可 以包括垂直孔， 通过垂直孔可以插入螺栓或其他固定元件， 以便将镜子组件固定至自动光 学检查机器的结构元件。镜子组件可以包括支撑元件， 诸如从镜子的凸面延伸的细长结构 的肋状物。
阶段 16 之后是阶段 17， 从模制的反射元件去除材料。该去除在图 4 和图 5 中示 出。
阶段 17 之后是阶段 18， 用反射涂层涂覆模制的反射元件 ( 例如， 沉积铝 )。
图 6 示出了阶段 18 之后的阶段 20， 用保护涂层涂覆每个成形部件的反射表面 ( 例 如， 抵抗环境损害 )。形成保护涂层的材料可以是二氧化硅 (SiO2)。
阶段 20 之后是阶段 22， 将反射元件安装至自动光学检查机器中。
阶段 22 之后是阶段 24， 使用包括反射元件的自动光学检查机器以用于光学检查 ( 例如集成电路的光学检查 )。 阶段 24 可以包括将光束指向反射元件， 并且从反射元件发射光束。反射元件可以 是自动光学检查机器的照射路径或收集路径 ( 或两者 ) 的一部分。
图 7 示出了根据本发明的一个实施例， 制造用于自动光学检查机器 ( 或用于其他 用途 ) 的反射元件的系统 700。
系统 700 可以包括模具准备单元 710， 用于创建用于反射元件的精确模具 ( 例如， 根据 CAD 设计 )。
系统 700 包括模制单元 720， 通过使用该精确模具产生多个反射元件。注意， 单个 精确模具可以被用于制造许多反射元件。
系统 700 还可以包括涂覆单元， 用于用反射涂层涂覆 ( 由模制单元 720 产生的 ) 反 射元件 ( 例如， 沉积铝 )， 并且还有可能用于用保护涂层涂覆每个成形部件的反射表面 ( 例 如， 抵抗环境损害 )。
根据本发明的一个实施例， 系统 700 还可以包括组装单元 730， 用于将反射元件安 装到自动光学检查机器中， 其中组合的自动光学检查机器 ( 包括所制造的反射元件 ) 然后 可以被用于光学检查 ( 例如集成电路的光学检查 )。
注意， 这些不同的单元可以物理邻近地安装和 / 或操作， 但不是必须如此。此外， 这些单元中的两个或更多个可以被集成在单个自动光学检查机器中， 但不是必须如此。
注意， 根据本发明的一些实施例， 反射元件可以被用于使光成形 ( 例如， 使光聚 集 )， 以照射被扫描的物体。
根据本发明的一个实施例， 能够在相同的自动光学检查机器中使用多于一个 ( 由 系统 700 制造的 ) 反射元件。
根据本发明的一个实施例， 反射元件可以被用于使光均匀地分布在扫描物体上。
如上所述， 与现有技术中所有部件都是由固态材料制造并且在每个部件上都要进 行最终的昂贵的阶段 ( 金刚石车削 ) 不同， 根据本发明， 这些部件由一个母板 ( 模具 ) 制成， 并且只有该模具必须使用昂贵工艺 ( 例如， 金刚石车削 ) 来制造。并且， 与现有技术中反射
物体是固态材料的一部分不同， 根据本发明， 反射表面是具有涂层 ( 如果需要的话 ) 的模制 部件。
尽管在此已经示出和描述了本发明的某些特征， 但是本领域技术人员可以进行许 多修改、 替换、 改变和等同替换。 因此， 应该理解， 所附权利要求旨在覆盖落在本发明的真实 精神内的所有这些修改和改变。