CZ296812B6 - Zpusob výroby mikrosoucástí - Google Patents

Zpusob výroby mikrosoucástí Download PDF

Info

Publication number
CZ296812B6
CZ296812B6 CZ20014234A CZ20014234A CZ296812B6 CZ 296812 B6 CZ296812 B6 CZ 296812B6 CZ 20014234 A CZ20014234 A CZ 20014234A CZ 20014234 A CZ20014234 A CZ 20014234A CZ 296812 B6 CZ296812 B6 CZ 296812B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
layer
metal
layers
metal foil
structures
Prior art date
Application number
CZ20014234A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20014234A3 (cs
Inventor
Thies@Andreas
Crämer@Konrad
Meyer@Heinrich
Original Assignee
Atotech Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atotech Deutschland Gmbh filed Critical Atotech Deutschland Gmbh
Publication of CZ20014234A3 publication Critical patent/CZ20014234A3/cs
Publication of CZ296812B6 publication Critical patent/CZ296812B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00206—Processes for functionalising a surface, e.g. provide the surface with specific mechanical, chemical or biological properties
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
    • B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
    • B01J2219/00313—Reactor vessels in a multiple arrangement the reactor vessels being formed by arrays of wells in blocks
    • B01J2219/00315—Microtiter plates
    • B01J2219/00317—Microwell devices, i.e. having large numbers of wells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00783—Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819—Materials of construction
    • B01J2219/00835—Comprising catalytically active material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00873—Heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0214—Biosensors; Chemical sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05—Microfluidics
    • B81B2201/051—Micromixers, microreactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03—Static structures
    • B81B2203/0323—Grooves
    • B81B2203/033—Trenches
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B60/00—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries
    • C40B60/14—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Resení se týká zpusobu výroby mikrosoucástí s nejméne jednou jednoduchou vrstvou, která v mikrosoucásti obsahuje stenami vymezené vnitrní struktury afunkcní vrstvy (3) na stenách struktur. Tyto mikrosoucásti se mohou pouzít v chemickém prumyslu, mimo jiné pro reakce syntézy, a v jiných oblastech, napríklad jako reaktory pro výrobu vodíku k premene energie ve spalovacích cláncích, jako tepelné výmeníky, mísicky a odparováky. Zejména má být umozneno, aby se vyrábely mikrosoucásti, u kterých nebudou zádné problémy s tesností kanálku pro médium. Pri zpusobu výroby mikrosoucástí se vyrobí nejménejedna jednoduchá vrstva a výrobou první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1); dále se za b vytvorí vnitrní struktury v a/nebo na první kovové vrstve nebo kovové fólii (1) vhodným leptáním a/nebo nanásením kovu. V dalsím kroku c zpusobu se vytvárejí funkcní vrstvy (3) výlucne na stenách vnitrních struktur. Poté probíhá v kroku B jejich sestavování na sebe a spojování jednoduché vrstvy s krycím prvkem uzavírajícím struktury v jednoduché vrstve nebovíce jednoduchých vrstev spolu navzájem a s krycím prvkem.

Description

Vynález se týká způsobu výroby mikrosoučástí s nejméně jednou jednoduchou Vrstvou, která v mikrosoučástí obsahuje stěnami vymezené vnitřní struktury a funkční vrstvy na stěnách struktur. Tyto mikrosoučástí se mohou použit v chemickém průmyslu, mimo jiné pro reakce syntézy, a v jiných oblastech, nepřiklad jako reaktory pro výrobu vodilku k přeměně energie ve spalovacích článcích, jako tepelné výměníky, mísičky a odpařováky.
Dosavadní stav techniky
V literatuře se již po několik let objevují zprávy o chemických mikroreaktorech, které mají ve srovnání s dosavadními výrobními zařízeními pro výrobu chemických sloučenin řadu výhod. Jedná se přitom o soustavy reakčních článků, jejichž rozměry činí několik pm až milimetrů a jsou tudíž mnohem menší než dosavadní reaktory. Reakční články jsou provedeny tak, aby v nich mohly probíhat fyzikální, chemické nebo elektrochemické reakce. Na rozdíl od dosud známých porézních systémů pro heterogenní katalýzu jsou rozměry těchto reakčních článků definovány konstrukcí, jsou tedy záměrně vyrobeny určitým technickým postupem. Také uspořádání jednotlivých reakčních článků v soustavě reaktoru je záměrné, zejména periodické v jednom, dvou nebo třech rozměrech. K chemickým reaktorům se v širším slova smyslu počřtají i struktury potřebné pro přívod a odvod médií, to jest kapalin a plynů, a čidla a akční prvky, například ventily, kterými se reguluje průtok médii jednotlivými reakčními články, jakož i topně prvky.
Použití chemických mikroreaktorů pro výrobu vodíku pro spalovací články za účelem přeměny energie je popsáno například v publikaci R. -Peters et al. „Scouting Study about the Use of Microreaktors for Gas Supply in a PEM-Fuel Cell Systém for Traction“, Proč, of the lst Int. Conf. on Microreaction Technology, Frankfurt, 1997;
Tento princip chemických reaktorů byl použit také v tepelných výměnících. V tomto případě jsou v tepelném výměníku nejméně dva od sebe navzájem oddělené kanály pro médium, které slouží k přenosu tepla z média v jednom kanálu do média v druhém kanálu.
Existuje řada návrhů k výrobě chemických mikroreaktorů, popřípadě tepelných výměníků:
Používá se například metoda LIGA (Lithographie, GalvanoFormung, Abformung). Vrstva plastu, většinou polymethylmethakrylátu (PMMA) se přitom exponuje zářením ze synchrotronu a následně vyvolá. Takto vytvořená struktura se elektrolytickou cestou vyplní kovem. Kovovou strukturu lze v dalším kroku způsob zmnožit nanesením plastu (vstřikování plastu). Tento postup byl popsán autory W. Ehrfeld a H. Lehr v Radiat. Phys. Chem., Band 45, str. 249 až 365.
K výrobě mikroreaktorů byly převzaty také metody, které v polovodičovém průmyslu slouží ke strukturování povrchu křemíku. Například, autory J.J.Lerou et al. byla v „Microfabricated Minichemical Systems: Technical Feasibility“, DECHEMA Monograraphs, Volume 132, str. 51 až 69, popsána metoda, při které se na vnějších stranách navzájem spojí tři leptané křemíkové destičky a dvě koncové destičky. Dále byl použit také tepelný výměník vyplněný polykrystalickými částicemi stříbra, který byl rovněž proveden jako mikroreaktor.
Podobně také způsob výroby mikroreaktorů, který je popsán v dokumentu US 5 534 328, vychází z leptaných křemíkových destiček, které jsou navzájem spojeny ve sloupci. Uvádějí se však také jiné materiály pro mikroreaktory, například kovy, polymery, keramika, sklo a kompozitní mate-1 CZ 296812 B6 riály. Pro provádění katalytických reakcí je mimo jiné navrženo pokrytí stěn reakčních kanálů v reaktorech katalytickou vrstvou.
V dokumentu EP 0 212 878 Al je popsán způsob výroby tepelného výměníku, při kterém se kanálky pro teplonosné médium vytvářejí chemickým leptáním v ocelových deskách. Ocelové desky se pak navzájem difuzně svaří.
V dokumentu WO A 9215408 je popsán způsob výroby mikrosít, při kterém se v plošném nosiči, který je potažen proti leptání odolnou vrstvou, leptají v určitém obrazci otvory plazmovou technologií. Následně se pak spojí více takových děrovaných nosičů.
V dokumentu DE 197 08 472 Al je popsán způsob výroby chemických mikroreaktorů, při kterém se vytvářejí kanálky pro médium v jednotlivých rovinách, přičemž kovovými povrchy opatřené substráty se strukturují pomocí fotolitografíckých technik nebo sítotiskem a struktury kanálků pro médium se vytvářejí odstraňováním nebo nanášením kovu. Jednotlivě vyrobené roviny se pak sestaví ve sloupec a pevně navzájem spojí. Kanálky pro médium lže získat například částečným odleptáním kovové vrstvy na substrátu.
Dosud známé způsoby výroby chemických mikroreaktorů a tepelných výměníků mají různé nevýhody. Například, k vytvoření kanálků pro médium jsou zapotřebí složité a/nebo nákladné technologie. V několika případech je výroba reaktorů omezena pouze na reaktory z křemíku.
Často je také zapotřebí, aby se na stěnách kanálků pro médium v zájmu dosažení požadovaných vlastností mikrosoučásti vytvořily funkční vrstvy. Například, mikroreaktor se má zhotovit z tepelného výměníku vyrobeného z mědi a stěny kanálků pro médium se mají opatřit bezproudově nanesenou vrstvou kovu, například palladia. Funkční povrchové vrstvy slouží: v chemických reaktorech například pro dosažení katalytického účinku na chemické reakce. Dodatečné povrstvení kanálků pro médium v jednotlivých rovinách galvanotechnickými metodami však většinou není možné, protože funkční vrstvy v tomto případě v důsledku elektrického odstínění vlastním reaktorem nebo tepelným výměníkem nelze elektrolytickou cestou nanést. Také u bezproudového pokovování se ukázalo, že spolehlivé povrstvení není možné, protože běžně používané pokovovací lázně velmi citlivě reagují na rozdílné rychlosti proudění pokovovací kapaliny podél pokovovaných ploch. Za těchto okolností jsou mimo jiné bezproudově pokovovány ty plochy, kolem kterých pokovovací kapalina proudí pomalu, zatímco plochy, kolem kterých proudí kapalina vyšší rychlostí, kovem potaženy nejsou. V případě velmi úzkých kanálků mohou při bezproudovém vylučování kovu vzniknout problémy, které vyplývají z velmi vysokého okrajového zatížení jednotky pokovované plochy na jednotku objemu lázně, takže vznikne kovová vrstva jen nízké kvality, popřípadě je zcela nemožné dosáhnout celoplošného pokovení. Navíc, bezproudově se mohou vylučovat pouze určité kovy.
Nanášení vrstev metodami vylučování z plynů je v těchto případech jen stěží použitelné.
V případech, kdy se funkční vrstvy nanášejí před sestavením jednoduchých vrstev v mikrosoučást, se ukázalo být problémem vzájemné spojování jednotlivých jednoduchých .vrstev, protože se nedosáhlo spolehlivého spojení mezi jednotlivými jednoduchými vrstvami. Mikrosoučásti vyrobené z jednoduchých vrstev často vykazují netěsnosti, kterými pod poměrně vysokým tlakem se nacházející médium uniká z kanálků ven.
Kromě toho, funkční vrstvy nejsou vždy dostatečně odolné proti teplotám, které se obvykle používají pro spojování jednoduchých vrstev. Funkční vrstvy jsou zejména v případech, kdy jejich materiál má nižší teplotu tavení nebo přeměny než je teplota potřebná pro spojení jednoduchých vrstev, poškozovány, popřípadě ničeny. Jako funkční vrstvy se mohou nanášet zejména ušlechtilé kovy, jako je, platina, iridium, palladium a zlato. Tyto kovy sice mají vyšší teplotu tavení než běžně pro mikrosoučásti používaná měď jako základní materiál a měly by proto být
při procesu spojování, kdy se navzájem svařují základní materiály dvou jednoduchých vrstev, tepelně odolné. V tomto a v jiných podobných případech se však zjistilo, že například při difuzním svařování takto povrstvených mikrostrukturovaných reaktorových fólií jsou zapotřebí tak vysoké svařovací teploty, že dojde ke vzájemnému míšení funkční vrstvy a základního materiálu, a to ještě dříve, než dojde ke vzájemnému spojení základních materiálů. Takto je snížena funkčnost těchto funkčních vrstev, například vrstvy palladia na jednoduché vrstvě z mědi, protože palladium za těchto podmínek rychle do mědi difunduje.
Z uvedených důvodů byly metody výroby, při kterých se funkční vrstvy nanášejí před vzájemným spojením jednoduchých vrstev, považovány za prakticky nepoužitelné.
Úkolem vynálezu je výroba mikrosoučástí obsahujících nejméně jednu jednoduchou vrstvu, přičemž mikrosoučást má obsahovat stěnami vymezené vnitřní struktury, například kanálky pro médium, a na stěnách struktur mají být funkční vrstvy. Mikrostruktury mají být použitelné pro řadu různých aplikací v technice chemických reakcí, k výměně tepla, k míšení látek nebo pro odpařování kapalin. Zejména má být také možné, aby se pro různé aplikace mikrosoučástí mohly na stěny kanálků pro médium nanést vrstvy z různých materiálů. Způsob výroby má být přitom pokud možno levný a rychle proveditelný, aniž by při výrobě mikrosoučástí byl vysoký podíl zmetků. Takové mikroreaktory, tepelné výměníky, mísičky a odpařováky má být možno vyrábět jednoduše a levně i ve velkých množstvích. Zejména má být umožněno, aby se vyráběly mikrosoučásti, u kterých nebudou žádné problémy s těsností kanálků pro médium a také žádné problémy se stabilitou funkčních vrstev při vzájemném spojování jednoduchých vrstev.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol řeší a nedostatky známých způsobů tohoto druhu do značné míry odstraňuje způsob výroby mikrosoučástí s nejméně jednou jednoduchou vrstvou, která v mikrosoučástí obsahuje stěnami vymezené vnitřní struktuiy a funkční vrstvy na stěnách struktur, sestávající z následujících kroků:
A. výroby nejméně jedné jednoduché vrstvy
a. výrobou první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1);
b. vytvoření vnitřních struktur v a/nebo na první kovové vrstvě nebo kovové fólii (1) vhodným leptáním a/nebo nanášením kovu; a v dalším kroku c, způsobu se před provedením kroku B způsobu vytvářejí funkční vrstvy (3) výlučně na stěnách vnitřních struktur.
B. sestavování na sebe a spojování jednoduché vrstvy s krycím prvkem uzavírajícím struktury v jednoduché vrstvě nebo více jednoduchých vrstev spolu navzájem a s krycím prvkem.
Vnitřní struktury, například kanálky pro médium, se v a/nebo na první kovové vrstvě nebo kovové fólii vytvářejí následujícími kroky způsobu:
b. zobrazením vnitřních struktur na první kovové vrstvě nebo kovové fólii metodou strukturování; a b'. selektivním leptáním oblasti první kovové vrstvy nebo kovové fólie obnažených při strukturování.
Metoda strukturování podle kroku A. b. způsobu zahrnuje následující alternativy způsobu:
bl. potažení nejméně jednoho povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie fotocitlivou vrstvou, exponování fotocitlivé vrstvy vzorem struktur a obnažení první kovové vrstvy nebo kovové fólie na všech místech, která odpovídají vytvářeným strukturám, nebo
-3 CZ 296812 B6 ' '· jt f’ · b2. potažení nejméně jednoho povrchu první kovové Vrstvy nebo kovové fólie vrstvou laku naneseného sítotiskem na místech, která neodpóvíďají vytvářeným strukturám, nebo b3. nalaminování perforované fólie na nejméně jeden povrch první kovové vrstvy nebo kovové fólie, přičemž perforace jsou vytvořeny ve všech místech povrchu, která odpovídají vytvářeným strukturám.
V zásadě se může použít také metalresist, to jest druhá kovová vrstva, která se nanese na první kovovou vrstvu nebo kovovou fólii a která se výše popsaným způsobem strukturuje. Za tím účelem se na vrstvu metalresistu nanese jedna z výše popsaných krycích vrstev, popřípadě perforovaná fólie. Poté proběhne strukturování a ve vrstvě metalresistu se vytvoří perforace v těch místech, kde je vrstva metalresistu obnažena. Následně se krycí vrstva nebo perforovaná fólie před dalším zpracováním odstraní.
Fotocitlivá vrstva, vrstva laku naneseného sítotiskem nebo perforovaná fólie se mezi kroky c. a B. způsobu nebo po kroku B. způsobu opět odstraní.
V další variantě způsobu podle vynálezu se před krokem B způsobu výlučně na oblasti první kovové vrstvy nebo kovové fólie nepotažené funkčními vrstvami nanesou další kovové vrstvy, a to:
d. zakrytím výlučně funkčních vrstev ochranným filmem;
e. vytvořením dalších kovových vrstev po odstranění fotocitlivé vrstvy, vrstvy laku nane- seného sítotiskem nebo perforované fólie na obnažených oblastech povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie; a
f. odstraněním ochranného filmu.
Při této variantě způsobu se mohou na oblasti povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie nanést například kovové vrstvy, které při vzájemném spojování jednoduchých vrstev slouží jako pájecí vrstvy. Mohla by se vyloučit například vrstva slitiny cín/olovo nebo cín/vizmut.
V další variantě způsobu podle vynálezu se místo další kovové vrstvy může nanést lepicí vrstva nebo vrstvy. Tyto lepicí vrstvy se před krokem B způsobu nanášejí pouze na funkčními vrstvami nepotažené oblasti povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie, a to:
d. zakrytím pouze funkčních vrstev ochranným filmem;
e. vytvořením lepicích vrstev po odstranění fotocitlivé vrstvy, vrstvy laku naneseného sítotiskem nebo perforované fólie na obnažených oblastech povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie; a
f. odstraněním ochranného filmu.
Lepicí vrstvy slouží stejně jako výše popsané pájecí vrstvy ke vzájemnému spojení jednoduchých vrstev, přičemž tyto lepicí vrstvy se použijí zejména tehdy, jestliže se v kanálcích pro médium vytvářejí zvláště na teplotu citlivé funkční vrstvy, takže při spojování jednoduchých vrstev se nemůže použít zvýšená teplota.
Vnitřní struktury v první kovové vrstvě nebo kovové fólii se vytvářejí následujícími kroky způsobu:
c. vytvořením funkční vrstvy na první kovové vrstvě nebo kovové fólii;
b. Vytvořením vnitřních struktur následujícími alternativami způsobu:
bl. potažení nejméně jednoho povrchu funkční vrstvy fotocitlivou vrstvou, exponování fotocitlivé vrstvy vzorem struktur a obnažení první kovové vrstvy nebo kovové fólie ve všech místech, která neodpovídají vytvářeným strukturám; nebo
-4 CZ 296812 B6 b2. potažení nejméně jednoho povrchu funkční vrstvy vrstvou laku naneseného sítotiskem na místech povrchu, která odpovídají vytvářeným strukturám; nebo b3. nalaminování perforované fólie na nejméně jeden povrch funkční vrstvy, přičemž perforace jsou vytvořeny ve všech místech povrchu, která neodpovídají vytvářeným strukturám; a r b'. vytvoření prohlubní ve funkční vrstvě selektivním leptáním obnažených oblastí funkční vrstvy;
b. nanesení kovu výlučně v prohlubních vytvořených v kroku b' způsobu.' f
V případě, že fotocitlivá vrstva, vrstva laku naneseného sítotiskem nebo perforovaná fólie přesahuje přes kovové můstky vytvořené v prohlubních, může být kovovými můstky a fotocitlivou vrstvou, vrstvou laku naneseného sítotiskem nebo perforovanou fólií tvořený prvek broušením a/nebo leštěním srovnán v podstatě do roviny.
Také v tomto případě se fotocitlivá vrstva, vrstva laku naneseného sítotiskem nebo perforovaná fólie před krokem B způsobu, to jest vzájemným spojením jednoduchých vrstev, opět odstraní. Zmíněné můstky tvoří stěny kanálků pro médium.
Po vyrobení jednoduchých vrstev některým z popsaných způsobů se mikrosoučást sestaví, a to tak, že jednoduchá vrstva s krycím prvkem nebo více jednoduchých vrstev navzájem a s krycím prvkem se spojují pájením, svařením nebo slepením. Vhodné je například difuzní svařování.
První kovová vrstva nebo kovová fólie je s výhodou z mědi, oceli nebo hliníku.
Funkční vrstvy jsou s výhodou z kovů nebo slitin kovů VIII. vedlejší skupiny periodické soustavy prvků, s výhodou z kovu zvoleného ze skupiny obsahující platinu, iridium, palladium a zlato.
I
Způsobem podle vynálezu lze zejména vyřešit problém, který se známými způsoby vyřešit nepodařilo, to jest vyrobit mikroreaktory a jiné mikrosoučásti, ve kterých nejsou v místech spojování žádné netěsnosti. Teprve rozsáhlým výzkumem se podařilo vysvětlit příčinu netěsností tím, že funkční vrstvy mají často rušivý vliv na soudržnost jednoduchých vrstev navzájem. Řešením tohoto problému je opatření spočívající v tom, že funkční vrstvy se před sestavením sloupce a spojením jednoduchých vrstev navzájem a s krycím prvkem, který uzavírá kanálky pro médium, vytvářejí pouze na stěnách kanálků pro médium. Tím se totiž předejde tomu,'aby se funkční vrstvy vytvářely také na těch místech mikrostrukturovaných vrstev, která jsou zapotřebí pro vzájemné spojení těchto jednoduchých vrstev. t
Způsob podle vynálezu navíc nabízí možnost, aby se spojování jednoduchých vrstev provedlo za nízké teploty. Zásluhou toho lze vyrobit také mikrosoučásti s funkčními vrstvami citlivými na teplotu, aniž by tyto funkční vrstvy byly narušeny. Protože za těchto okolností může být značně potlačena difúze funkčních vrstev do základního materiálu první kovové vrstvy nebo kovové fólie, mohou se použít také na teplotu citlivé funkční vrstvy. '
Při způsobu podle vynálezu se neprojevují problémy, které se vyskytují tehdy, jestliže se funkční vrstvy nanášejí teprve po sestavení jednoduchých vrstev v mikrosoučást. K nanášení funkčních vrstev se bez problémů mohou použít i metody nanášení z plynu, takže lze nanést i funkční vrstvy, které nelze nanést například bezproudovým vylučováním kovů. Kromě toho se také bez dalšího podaří bezproudová nebo elektrolytická metalizace.
Přehled obrázků na výkresech
Podstata vynálezu je dále objasněna na neomezujících příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:
- na obr. 1 schematické znázornění průběhu způsobu v první variantě A způsobu;
- na obr. 2 schematické znázornění průběhu způsobu v druhé variantě B způsobu;
- na obr. 3 schematické znázornění průběhu způsobu v třetí variantě C způsobu; a
- na obr. 4 schematické znázornění průběhu způsobu ve čtvrté variantě D způsobu.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněn průběh způsobu výroby jednoduché vrstvy v první variantě A způsobu, to jest v základní variantě tohoto způsobu. V kroku a způsobu se nejdříve vyrobí kovová fólie 1, například z mědi. Kovová fólie 1 může být v zásadě také z jiného kovu, například z oceli nebo hliníku.
Měděná fólie může být vyrobena například elektrolytickým vyloučením mědi. Tyto postupy se používají pro výrobu měděných fólií pro použití v technice plošných spojů a jsou z tohoto oboru známy. Kovová fólie 1 může mít tloušťku 1 až 500 pm. Obvykle mají tyto kovové fólie 1 tloušťku přibližně 18 pm.
Místo kovové fólie 1 se může pro zhotovení jednoduché vrstvy použít také první kovová vrstva na podložce.
Na kovovou fólii 1 se následně celoplošně nanese fotocitlivá vrstva 2 například negativně pracující fotolak, nebo také vrstva laku nanesená sítotiskem nebo perforovaná fólie. V zásadě se může také vyloučit vrstva metalresistu z kovu, který při následném leptání kovové fólie 1 není napadán. Ke strukturování vrstvy metalresistu se použije strukturovací postup s použitím fotocitlivých vrstev nebo vrstev laku nanesených sítotiskem nebo perforovaných fólií.
Fotocitlivý lak se následně v kroku b osvítí vzorem vytvářených kanálků pro médium, to jest v místech, kde v kovové fólii 1 nemají vzniknout kanálky pro médium. V následujícím kroku vyvolávání jsou odstraněny všechny neosvícené oblasti vrstvy fotocitlivého laku nebo vrstvy laku nanesené sítotiskem nebo perforované fólie, kde mají vzniknout kanálky pro médium.
Kovová fólie 1 se pak v kroku b' na obnažených místech leptá vhodným leptacím prostředkem, například roztokem CuCl2nebo FeCl3, takže v těchto oblastech vzniknou prohlubně, které odpovídají vytvářeným kanálkům pro médium.
Následně se v kroku c na stěnách a dnu prohlubní vytvořených v kovové fólii 1 vyloučí požadovaná funkční vrstva 3 Metoda vylučování se volí podle materiálu funkční vrstvy 3 Například, vrstvy ušlechtilých kovů lze bez dalšího vyloučit elektrolytickým vylučováním. Alternativně lze použít také bezproudovou metalizaci nebo vylučování kovů z plynné fáze, například PVD-, CVD-, PECVD metoda či naprašování nebo naparování. Alternativně se může k vytvoření silikátových nebo jiných oxidových vrstev použít také metoda Sol-Gel, nebo se chemosorbcí nebo adsorpcí mohou také vytvořit molekulové vrstvy, které mají specifické katalytické vlastnosti, popřípadě se mohou vytvořit plastové nebo keramické vrstvy. Keramické vrstvy jsou zvláště výhodné tehdy, jestliže se má na stěnách kanálků pro médium vytvořit velký povrch. Za tímto účelem se vytvářejí porézní keramické vrstvy, například naprášením se vytvářejí oxidové vrstvy. Zvláště vhodná je také napařená hliníková vrstva, která se následně eloxováním nebo zpracová-6-
, Γ, .
ním například kyselinou dusičnou přemění ve vrstvu oxidu hlinitého. Taková vrstva pak může sloužit jako nosič pro katalyzátory, kterými je tato vrstva impregnována. Funkční vrstva 3 samotná může být také vytvořena z různých vrstev. Tyto vrstvy mohou mimo jiné sloužit jako na nosiči fixované katalyzátory. Za funkční vrstvy 3 ve smyslu vynálezu lze považovat také zdrsněné stěny kanálků pro médium, které se mohou získat například zdrsněním kovových stěn leptacím roztokem na kov.
Tloušťka funkční vrstvy 3 činí v závislosti na aplikaci s výhodou 10 nm až 100 pm. Mají-li se vytvořit katalytické vrstvy, jsou pro požadovaný účel dostatečné také extrémně tenké vrstvy.
Funkční vrstva 3 se s výhodou vytváří pouze na obnaženém povrchu mědi. Tohoto lze dosáhnout zejména metodou elektrolytického vylučování kovu. Jestliže se funkční vrstva 3 nachází také na krycí vrstvě nebo perforované fólii 2 je tato následně z povrchu kovové fólie 1 odstraněna spolu s krycí vrstvou nebo perforovanou fólii 2. Takto je vždy zajištěno, že při způsobu podle vynálezu nevznikne v oblastech poblíž kanálků pro médium žádná funkční vrstva 3.
V kroku c' způsobu je fotocitlivá vrstva 2, vrstva laku nanesená sítotiskem, perforovaná fólie nebo metalresist následně opět odstraněna, například rozpuštěna. Použije-li se při strukturování fotocitlivá vrstva 2, vrstva laku nanesená sítotiskem nebo perforovaná fólie, mohou být tyto opět odstraněny pomocí organických rozpouštědel nebo organických rozpouštědel smíšených s vodou, popřípadě pomocí vodných alkalických roztoků. Rozpouštěcí prostředek obsahuje s výhodou smáčedlo s nízkým povrchovým napětím. Volba rozpouštěcího prostředku se řídí podle druhu rozpouštěného plastového materiálu, to jest fotocitlivá vrstvy 2, vrstvy laku nanesené sítotiskem nebo perforované fólie. Pro polymethylmethakrylát jako plastový materiál je vhodný například aceton, chloroform, butanon, 1,4-dioxan u Ν,Ν-dimethylformamid a jejich směsi, zatímco pro fotoresisty je vhodný N-methylpyrrolidon, trichlorethan, dimethylsulfoxid a methylenchlorid a jejich směsi. Kromě toho se mohou použít vodné alkalické systémy s vhodnými látkami podporujícími solvolýzu. Použije-li se k selektivnímu leptání kanálků pro médium vrstva metalresistu, použije se podle druhu metalresistu vhodná kyselina, většinou anorganická kyselina, nebo směs kyselin.
Takto vytvořená jednoduchá vrstva pro mikrosoučást, například mikroreaktor, tepelný výměník, mísičku nebo odpařovák, má podobu samonosné kovové fólie 1, například z mědi, ve které jsou vytvarovány prohlubněmi tvořené kanálky pro médium, přičemž pouze stěny těchto kanálků pro médium jsou nejméně zčásti pokryty vhodnou funkční vrstvou 3.
Následně lze spolu spojit více takových jednoduchých vrstev, například pomocí difuzního svařování. Jednoduché vrstvy se v přesných polohách uloží do stohu a pak se spolu navzájem svaří nastavením dostatečně vysoké teploty. Mohou se však v zásadě použít i jiné způsoby spojování, například pájení nebo lepení. Kanálky pro médium nejvýše se nacházející jednoduché vrstvy, které nejsou uzavřeny na nich se nacházející jednoduchou vrstvou, se uzavřou krycím prvkem. Ke stohu jednoduchých vrstev se takto může například přivařit další kovová fólie, která neobsahuje žádné kanálky pro médium. Podobně se může vyrobit také mikrosoučást, vé které je s krycím prvkem spojena pouze jedna jednoduchá vrstva.
Na obr. 2 je znázorněna druhá varianta B způsobu.
Kroky a, b, b', c způsobu jsou v tomto případě shodné s odpovídajícími kroky již popsaného způsobu. Aby se další vrstva, například pájecí vrstva ze slitiny cín/olovo nebo cín/vizmut, nanesla pouze na ta místa kovové fólie 1 nebo první kovové vrstvy, která neodpovídají oblastem kanálků pro médium, vytvoří se v návaznosti na vytváření funkční vrstvy 3 další ochranný film 4, a to výlučně na funkční vrstvě 3 v kanálcích pro médium (krok d způsobu). Při volbě materiálu tohoto ochranného filmu 4 se musí dbát na to, aby krycí vrstva 2 (vrstva fotoresistu, vrstva laku
-7 CZ 296812 B6 lf i .) i' nanesená sítotiskem, perforovaná fólie nebo vrstva meťaířesistu) se mohly odstranit pouze v odlišných rozpouštědlech. Krycí vrstva 2 by mohla být vytvořena například z fotoresistu rozpustného v alkáliích, který tedy lze odstranit vodným alkalickým roztokem, zatímco ochranný film 4 může být tvořen elektroforézním lakem, naneseným například anaforetickýřn nebo kataforetickým ponořovacím lakováním, který lze odstranit pouze v organickém rozpouštědle.
Protože ochranný film 4 má být nanesen výlučně na funkční vrstvu 3, nabízí se jako selektivní metoda vylučování ochranného filmu 4 elektroforéza, při které se laky mohou vylučovat výlučně na elektricky vodivých podložkách, jestliže funkční vrstva 3 nepůsobí jako elektřická izolace, a jestliže krycí vrstva 2 je současně elektricky izolační.
Krycí vrstva 2, perforovaná fólie nebo vrstva metalresistu se pak v kroku ď způsobu opět odstraní. Zůstanou oblasti ochranného filmu 4 v kanálcích pro médium.
Na obnažených oblastech kovové fólie 1 se pak mohou v kroku e způsobu vyloučit další kovová vrstva 5, například pájecí vrstva. Mohou se opět použit stejné metody jako pro vytvoření funkční vrstvy 3, to jest galvanotechnické metody nebo také PVD-, CVD, PECVD metoda či naprašování nebo naparování. Zvláště výhodné je elektrolytické vylučování kovu, protože tato další kovová vrstva 5 se v tomto případě může selektivně vyloučit pouze na kovové fólii 1, nemůže se však vytvořit na ochranném filmu 4.
Poté se ochranný film 4 v kroku f způsobu z oblastí kanálků pro médium opět odstraní. Použije se k tomu vhodné rozpouštědlo.
Následně se může navzájem spojit více těchto jednoduchých vrstev a nejvýše se nacházející jednoduchá vrstva se může překrýt krycím prvkem, aby takto vznikl mikroreaktor. Při vytváření stohu jednoduchých vrstev přijdou oblasti, kde je vyloučena další kovová vrstva 5, do styku se zadní stranou sousední jednoduché vrstvy. Použije-li se pro další kovovou vrstvu 5 nízkotavný materiál, může tento za účelem spolehlivého spojení jednoduchých vrstev sloužit jako pájecí vrstva.
V další obměně této varianty je také možné, aby se ochranný film 4 opět odstranil také teprve po vytvoření stohu a vzájemném spojení jednoduchých vrstev a krycího prvku. Protože ochranný film 4 nevyplňuje úplně průřez kanálků pro médium, není jeho odstranění po sestavení mikrosoučásti obtížné. Sestavená mikrosoučást se může například za tím účelem uvést do styku s rozpouštědlem pro ochranný film 4 za současného působení ultrazvuku a tepla. Ochranný film 4 může být alternativně odstraněn také pyrolýzou. V tomto případě se sestavená mikrosoučást vloží do pece a ochranný film se termicky rozloží. Případné zbytky rozloženého organického materiálu se mohou následně odstranit rozpouštědlem, opět s výhodou za působení ultrazvuku a v přítomnosti vhodného smáčecího prostředku. V další alternativě způsobu může být plastový materiál ochranného filmu 4 odstraněn také plazmovou metodou. Sestavená hotová mikrosoučást se za tím účelem vloží do prostoru doutnavého výboje plazmového reaktoru. V jiné další alternativě může být ochranný film 4 odstraněn nadkritickými tekutinami. Sestavená mikrosoučást se za tím účelem za vhodných tlakových a teplotních poměrů, například v autoklávu, uvede do styku s oxidem uhličitým, ethylenem, propanem, amoniakem, oxidem dusným, vodou, toluolem, heterocyklickými sloučeninami dusíku nebo jinými látkami, které se nacházejí v nadkritickém stavu. Zvláště vhodné jsou pro tento účel nadkritické tekutiny, které lze do nadkritického stavu uvést již za teploty blízké pokojové teplotě. Vhodnou nadkritickou tekutinou je oxid uhličitý. Tento postup je však použitelný jen tehdy, jestliže ochranný film 4 odolá podmínkám při vzájemném spojování jednoduchých vrstev. Na druhé straně nabízí tento postup výhodu spočívající v tom, že další ochranná vrstva 5, to jest pájecí vrstva, nemůže za těchto okolností poškodit funkční vrstvu 3, protože tato je v průběhu vzájemného spojování jednoduchých vrstev chráněna ochranným filmem 4.
- 8 - ;Ίητί'*
CZ 296812 Β6
Varianta způsobu podle obr. 2 má tu výhodu, že funkční vrstva 3 a spojovací, to jest pájecí vrstva se mohou navzájem kombinovat, aniž by si navzájem vadily.
Na obr. 3 je znázorněna třetí varianta C způsobu. Způsob se od výše popsaného způsobu podle obr. 2 liší pouze tím, že místo další kovové vrstvy 5 se na první kovovou vrstvu nebo kovovou fólii 1 nanese lepicí vrstva 6, pro kterou se může použit obvyklý materiál, například dvousložkové lepidlo.
Také v tomto případě se může ochranný film 4 odstranit alternativně až po vzájemném spojení jednoduchých vrstev a krycího prvku. V tomto případě se současně s ochranným filmem 4. odstraní také zbytky lepicí vrstvy 6, které se případně dostaly do kanálků pro médium.
Tato varianta způsobu se použije tehdy, jestliže se na stěny kanálků pro médium nanesou mimořádně na teplo citlivé funkční vrstvy 3. Je také výhodné, že vzniklé mikrosoučásti mají dobrou těsnost proti unikání média.
Na obr. 4 je znázorněna čtvrtá varianta D způsobu. V tomto případě se na první měděnou vrstvu nebo měděnou fólii 1 nejdříve celoplošně nanese funkční vrstva 3. Pro volbu materiálu funkční vrstvy 3, její tloušťku a způsob jejího nanášení jsou stejné možnosti a okrajové podmínky jako u výše popsaných variant A, B a C, viz krok a způsobu - výroba první kovové vrstvy nebo kovové fólie 1 a krok c způsobu - vytváření funkční vrstvy 3.
Následně se na funkční vrstvu 3 nanese poměrně tlustá krycí vrstva 2, například vrstva fotoresistu, vrstva laku nanesená sítotiskem, vrstva metalresistu nebo perforovaná fólie. Tloušťka této krycí vrstvy 2 musí být tak velká, aby v prohlubních v této krycí vrstvě 2 mohly být vytvořeny kovové můstky pro stěny kanálků pro médiu, aniž by tyto přerostly krycí vrstvu 2. Tloušťka vrstvy fotoresistu 2 může mít tloušťku například 30 pm. Poté se pozitivní vrstva 2 fotoresistu exponuje vzorem kanálků pro médium, přičemž se osvítí ty oblasti, které neodpovídají kanálkům pro médium. Při následném vyvíjení exponované vrstvy 2 fotoresistu se v kroku b způsobu odstraní ty oblasti vrstvy 2 fotoresistu, které byly osvíceny a které odpovídají vytvářeným kanálkům pro médium.
Poté se leptacím činidlem odstraní nejméně část funkční vrstvy 3 na obnažených místech a případně také část pod ní se nacházející kovové vrstvy, popřípadě fólie 1, takže v krycí vrstvě 2, funkční vrstvě 3 a případně v kovové vrstvě, popřípadě kovové fólii 1 vznikne v kroku b, způsobu poměrně hluboký žlábek.
V kroku b způsobu se ve vzniklých prohlubních galvanotechnickým pokovením elektrolyticky nebo bezproudově vyloučí další kovová vrstva 7. Přitom vzniklé můstky slouží k vytvoření stěn kanálků pro médium. Může se za tímto účelem vyloučit tentýž kov, ze kterého sestává první kovová vrstva nebo kovová fólie, například měď.
Následně se může vyrovnat povrch tak, že přesahující krycí vrstva 2 fotoresistu se v kroku f způsobu například broušením nebo leštěním zčásti odstraní až na úroveň můstků další kovové vrstvy 7.
V navazujícím kroku f způsobu se odstraní krycí vrstva 2 fotoresistu, k čemuž se použije některá z výše popsaných metod. Jednoduchá vrstva, která je výsledkem tohoto sledu operací, obsahuje kanálky pro médium, které mají na dně funkční vrstvu 3. Boční strany kanálků pro médium jsou tvořeny můstky další kovové vrstvy 7.
Závěrem se navzájem sestaví a spojí více jednoduchých vrstev a krycí prvek, přičemž také v tomto případě se použijí výše popsané metody.
-9CZ 296812 B6 ι
Také v tomto případě je možné, aby se krycí vrstva 2 fotoresistu odstranila až *po vzájemném sestavení a spojení více jednoduchých vrstev a krycího prvku.
í
Tato varianta má výhodu spočívající v tom, že můstky další kovové vrstvy 7 jsou tedy z kovu, který buď samotný má nižší teplotu tavení než první kovová vrstva, nebo kovová fólie 1 nebo který spolu s funkční vrstvou 3 tvoří nízkotavnou intermetalickou fázi, například eutektikum. Zásluhou toho mohou být jednoduché vrstvy a krycí prvek navzájem spojeny za přiměřeně nízké teploty, takže funkční vrstva 3 nemůže difundovat do materiálu stěn kanálků pro médium.

Claims (5)

1. Způsob výroby mikrosoučástí s nejméně jednou jednoduchou vrstvou, která v mikrosoučásti obsahuje stěnami vymezené vnitřní struktury a funkční vrstvy (3) na stěnách struktur, sestávající z následujících kroků:
A. výroby nejméně jedné jednoduché vrstvy
a. výrobou první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1);
b. vytvořením vnitřních struktur v a/nebo na první kovové vrstvě nebo kovové fólii (1) vhodným leptáním a/nebo nanášením kovu; a
B. sestavování na sebe a spojování jednoduché vrstvy s krycím prvkem uzavírajícím struktury v jednoduché vrstvě nebo více jednoduchých vrstev spolu navzájem a s krycím prvkem, vyznačující se tím, že v dalším kroku c, způsobu se před provedením kroku B způsobu vytvářejí funkční vrstvy (3) výlučně na stěnách vnitřních struktur.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní struktury se v a/nebo na první kovové vrstvě nebo kovové fólii (1) vytvářejí následujícími kroky způsobu:,
b. zobrazením vnitřních struktur na první kovové vrstvě nebo kovové fólii (1) metodou strukturování; a b'. selektivním leptáním oblasti první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1) obnažených při strukturování. ' *
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že metoda strukturování podle kroku A.b. způsobu zahrnuje následující alternativy způsobu:
bl. potažení nejméně jednoho povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1) fotocitlivou vrstvou (2), exponování fotocitlivé vrstvy (2) vzorem struktur a obnažení první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1) na všech místech, která odpovídají vytvářeným strukturám, nebo b2. potažení nejméně jednoho povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1) vrstvou laku naneseného sítotiskem na místech, která neodpovídají vytvářeným strukturám, nebo b3. nalaminování perforované fólie na nejméně jeden povrch první kovové vrstvy nebo kovové fólie(l), přičemž perforace jsou vytvořeny ve všech místech povrchu, která odpovídají vytvářeným strukturám.
-10 CZ 296812 B6
4. Způsob podle nároku 3, v y z n a č u j í c í se t í m , že fotocitlivá vrstva (2), vrstva laku naneseného sítotiskem nebo perforovaná fólie se mezi kroky c. a B. způsobu nebo po kroku B. způsobu opět odstraní.
5. Způsob podle některého z nároků 3a 4, vyznačující se tím, že před krokem B.
způsobu se výlučně na oblasti první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1) nepotažené funkčními vrstvami (3) nanesou další kovové vrstvy, a to: '
d. zakrytím výlučně funkčních vrstev (3) ochranným filmem (4);
e. vytvořením dalších kovových vrstev po odstranění fotocitlivé vrstvy (2), vrstvy laku naneseného sítotiskem nebo perforované fólie na obnažených oblastech povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1); a
f. odstraněním ochranného filmu (4).
6. Způsob podle některého z nároků 3 a 4, vyznačující se tím, že před krokem B. způsobu se pouze na funkčními vrstvami (3) nepotažené oblasti povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1) nanášejí lepicí vrstvy, a to:
d. zakrytím pouze funkčních vrstev (3) ochranným filmem (4);
e. vytvořením lepicích vrstev po odstranění fotocitlivé vrstvy (2), vrstvy laku naneseného sítotiskem nebo perforované fólie na obnažených oblastech povrchu první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1); a
f. odstraněním ochranného filmu (4).
7. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že vnitřní struktury v první kovové vrstvě nebo kovové fólii (1) se vytvářejí následujícími kroky způsobu:
c. vytvořením funkční vrstvy (3) na první kovové vrstvě nebo kovové fólii (1);
b. vytvořením vnitřních struktur následujícími alternativami způsobu:
bl. potažení nejméně jednoho povrchu funkční vrstvy (3) fotocitlivou vrstvou (2), exponování fotocitlivé vrstvy (2) vzorem struktur a obnažení první kovové vrstvy nebo kovové fólie (1) ve všech místech, která neodpovídají vytvářeným strukturám; nebo b2. potažení nejméně jednoho povrchu funkční vrstvy (3) vrstvou laku naneseného sítotiskem na místech povrchu, která odpovídají vytvářeným strukturám; nebo b3. nalaminování perforované fólie na nejméně jeden povrch funkční vrstvy (3), přičemž perforace jsou vytvořeny ve všech místech povrchu, která neodpovídají vytvářeným strukturám; a b'. vytvořením prohlubní ve funkční vrstvě (3) selektivním leptáním obnažených oblastí funkční vrstvy (3);
b. nanesením kovu výlučně v prohlubních vytvořených v kroku b' způsčbu.
8. Způsob podle nároku 7, vy zn aču j í cí se t í m , že kovovými můstky a fotocitlivou vrstvou (2), vrstvou laku naneseného sítotiskem nebo perforovanou fólií tvořený prvek se broušením a/nebo leštěním srovná v podstatě do roviny.
9. Způsob podle některého z nároků 7a 8, vyznačující se tím, že fotocitlivá vrstva (2), vrstva laku naneseného sítotiskem nebo perforovaná fólie se před krokem B. způsobu opět odstraní.
10. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jednoduchá vrstva s krycím prvkem nebo více jednoduchých vrstev navzájem a s krycím prvkem se spojují pájením, svařením nebo slepením.
-11 CZ 296812 B6
11. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t{í m, že první kovová vrstva nebo kovová fólie (1) je z mědi, oceli nebo hliníku.
5 12. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že funkční vrstvy (3) jsou z kovů nebo slitin kovů VIII. vedlejší skupiny periodické soustavy prvků, š výhodou z kovu zvoleného ze skupiny obsahující platinu, iridium, palladium a zlato.
CZ20014234A 1999-05-28 2000-05-23 Zpusob výroby mikrosoucástí CZ296812B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19926025A DE19926025A1 (de) 1999-05-28 1999-05-28 Verfahren zum Herstellen von Mikrobauteilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20014234A3 CZ20014234A3 (cs) 2002-10-16
CZ296812B6 true CZ296812B6 (cs) 2006-06-14

Family

ID=7910509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20014234A CZ296812B6 (cs) 1999-05-28 2000-05-23 Zpusob výroby mikrosoucástí

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6736983B1 (cs)
EP (1) EP1198344B1 (cs)
JP (1) JP2003500540A (cs)
KR (1) KR100649374B1 (cs)
AT (1) ATE243618T1 (cs)
AU (1) AU5804200A (cs)
BR (1) BR0011545A (cs)
CA (1) CA2372938A1 (cs)
CZ (1) CZ296812B6 (cs)
DE (2) DE19926025A1 (cs)
ES (1) ES2202146T3 (cs)
MX (1) MXPA01012096A (cs)
PL (1) PL202574B1 (cs)
TW (1) TW562871B (cs)
WO (1) WO2000073056A1 (cs)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395227B1 (en) 1989-08-28 2002-05-28 Lifescan, Inc. Test strip for measuring analyte concentration over a broad range of sample volume
US7297324B2 (en) 2002-03-11 2007-11-20 Battelle Memorial Institute Microchannel reactors with temperature control
DE10217034B4 (de) * 2002-04-11 2005-02-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Brennstoffzellen-System in Leiterplattenbauweise und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10220705A1 (de) * 2002-05-10 2003-11-27 Abb Patent Gmbh Einrichtung zur chemischen oder biochemischen Analyse von Proben oder Reagenzien unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel
US7404936B2 (en) 2002-10-22 2008-07-29 Velocys Catalysts, in microchannel apparatus, and reactions using same
KR100783168B1 (ko) * 2003-02-06 2007-12-07 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 마이크로 리액터 및 그 제조방법
WO2004091760A1 (de) * 2003-04-17 2004-10-28 Sulzer Markets And Technology Ag Statischer mischer
WO2006102675A1 (en) * 2005-03-23 2006-09-28 Velocys, Inc. Surface features in microprocess technology
WO2007054220A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-18 Christian Schmidt Methods and devices for surface modification of micro-structured substrates
KR100691453B1 (ko) * 2005-12-21 2007-03-12 삼성전기주식회사 플렉시블 연료전지
EP1829608B1 (de) * 2006-02-23 2007-10-03 Atotech Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Mikroreaktors und dessen Verwendung als Reformer
US20080099537A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Raytheon Company Method for sealing vias in a substrate
EP2098285B1 (en) * 2008-02-29 2010-09-22 Corning Incorporated Methods and devices for falling film reactors with integrated heat exchange
DE102007063040A1 (de) 2007-12-28 2009-07-23 Atotech Deutschland Gmbh Herstellung von Mikroreaktoren
CN106323071B (zh) * 2016-10-31 2018-11-06 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 一种用于换热器芯部的板片组
KR102469788B1 (ko) * 2021-02-22 2022-11-23 (주)포인트엔지니어링 복합 몰드, 금속 성형물 및 그 제조방법
US20240218547A1 (en) * 2021-05-07 2024-07-04 Point Engineering Co., Ltd. Metal structure and method for manufacturing same
CN113828260B (zh) * 2021-11-02 2023-05-30 贵州煌缔科技股份有限公司 一种陶瓷微反应器的制作方法及应用
DE102021129838A1 (de) 2021-11-16 2023-05-17 Amixon Gmbh Mischvorrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192623A (en) * 1990-10-23 1993-03-09 Lockhart Industries Laminated structural panels and the method of producing them
US5534328A (en) * 1993-12-02 1996-07-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Integrated chemical processing apparatus and processes for the preparation thereof
US5798042A (en) * 1994-03-07 1998-08-25 Regents Of The University Of California Microfabricated filter with specially constructed channel walls, and containment well and capsule constructed with such filters
DE19708472A1 (de) * 1997-02-20 1998-09-24 Atotech Deutschland Gmbh Herstellverfahren für chemische Mikroreaktoren

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4844138A (cs) * 1971-06-15 1973-06-25
CA979180A (en) * 1972-04-12 1975-12-09 Janice L. Stiles Process for depositing noble metal catalysts
DE2418841C3 (de) * 1974-04-19 1979-04-26 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8000 Muenchen Wärmetauscher, insbesondere regenerativ gekühlte Brennkammern für Flüssigkeitsraketentriebwerke und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0212878A1 (en) 1985-08-08 1987-03-04 Heatric Pty. Limited Plate-type cross-flow heat exchanger
DE3709278A1 (de) * 1987-03-20 1988-09-29 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren zur herstellung von feinstrukturkoerpern
JP2729647B2 (ja) * 1989-02-02 1998-03-18 小松エレクトロニクス株式会社 熱電装置の製造方法
JPH02209756A (ja) 1989-02-09 1990-08-21 Kawasaki Steel Corp セラミックス基板上の導体回路形成方法
DE9215408U1 (de) 1992-11-12 1993-02-25 Camphausen, Hans, 4000 Düsseldorf Vorrichtung zum wiederholten Verschließen einer geöffneten Dose mit Aufreißverschluß
US5727618A (en) * 1993-08-23 1998-03-17 Sdl Inc Modular microchannel heat exchanger
US5512250A (en) * 1994-03-02 1996-04-30 Catalytica, Inc. Catalyst structure employing integral heat exchange
US20020119079A1 (en) * 1999-12-10 2002-08-29 Norbert Breuer Chemical microreactor and microreactor made by process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192623A (en) * 1990-10-23 1993-03-09 Lockhart Industries Laminated structural panels and the method of producing them
US5534328A (en) * 1993-12-02 1996-07-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Integrated chemical processing apparatus and processes for the preparation thereof
US5798042A (en) * 1994-03-07 1998-08-25 Regents Of The University Of California Microfabricated filter with specially constructed channel walls, and containment well and capsule constructed with such filters
DE19708472A1 (de) * 1997-02-20 1998-09-24 Atotech Deutschland Gmbh Herstellverfahren für chemische Mikroreaktoren

Also Published As

Publication number Publication date
BR0011545A (pt) 2002-04-02
KR20020010662A (ko) 2002-02-04
MXPA01012096A (es) 2002-11-07
ES2202146T3 (es) 2004-04-01
EP1198344A1 (de) 2002-04-24
JP2003500540A (ja) 2003-01-07
DE19926025A1 (de) 2000-11-30
US6736983B1 (en) 2004-05-18
PL352031A1 (en) 2003-07-28
WO2000073056A1 (de) 2000-12-07
AU5804200A (en) 2000-12-18
CA2372938A1 (en) 2000-12-07
EP1198344B1 (de) 2003-06-25
KR100649374B1 (ko) 2006-11-24
DE50002664D1 (de) 2003-07-31
PL202574B1 (pl) 2009-07-31
TW562871B (en) 2003-11-21
ATE243618T1 (de) 2003-07-15
CZ20014234A3 (cs) 2002-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ296812B6 (cs) Zpusob výroby mikrosoucástí
TW438624B (en) Chemical microreactors and method for producing the same
Losey et al. Design and fabrication of microfluidic devices for multiphase mixing and reaction
US7909987B2 (en) Process for manufacturing a microreactor and its use as a reformer
Trachsel et al. Transparent silicon/glass microreactor for high-pressure and high-temperature reactions
US7857874B2 (en) Micro-reactor and method of manufacturing the same
US20020119079A1 (en) Chemical microreactor and microreactor made by process
Karlsson et al. Fabrication and transfer of fragile 3D PDMS microstructures
JP2012016811A (ja) マイクロ流体デバイス
Baldhoff et al. Through-mask electrochemical micromachining
JP2007075950A (ja) マイクロ流体デバイスおよびその製法
WO2004069738A1 (ja) マイクロリアクターおよびその製造方法
Arias et al. Fabrication of metallic heat exchangers using sacrificial polymer mandrils
JP2007270213A (ja) マイクロ流路の形成方法
DE19920161A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Mikrobauteilen mit Strömungskanälen
Vereshchagina et al. Local deposition and patterning of catalytic thin films in microsystems
Coraci et al. New technological surface microfabrication methods used to obtain microchannels based systems onto various substrates
JP2008114162A (ja) マイクロリアクターおよびその製造方法
WO2000028381A1 (de) Verfahren zum herstellen von mikrobauteilen mit strömungskanälen
Kosar Heat and fluid flow in MEMS-based pin fin heat sinks
Sato et al. Fabrication of 3-D micromesh ni structures using electroplating
Lang Fabrication methods and unit operations for multiphase direct fluorination in mini-and microreactors
Yeong Design and development of microreactors
Lawal Microchannel Reactor System Design & Demonstration For On-Site H2O2 Production by Controlled H2/O2 Reaction

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20090523