DE10021490C2 - Microfabrication process for the production of geometrically miniaturized microstructures from three-dimensional structures - Google Patents

Microfabrication process for the production of geometrically miniaturized microstructures from three-dimensional structures

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Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Erfindungsgegenstand ist eine Verbesserung der zuvor am 15.10.99 von einem (d. h. Ching-Bin Lin) der Miterfinder dieser Anmeldung eingereichten US-Anmeldung mit dem Titel "Microfabrication Process for Making Microstructures Having High Aspect Ratio" (Mikroherstellungsprozess zur Herstellung von Mikrostrukturen mit großem Seitenverhältnis), Nr. 09/422,092, am 26.6.2001 veröffentlicht als US 6 251 248 B1.Subject of the invention is an improvement on the previously 10/15/99 by one (i.e. Ching-Bin Lin) of the co-inventors of this Filing filed US application entitled "Microfabrication Process for Making Microstructures Having High Aspect Ratio "(microfabrication process for manufacturing of microstructures with large aspect ratio), no. 09 / 422,092, published June 26, 2001 as US 6 251 248 B1.

Die Schritte des Mikroherstellungsprozesses der früheren An­ meldung (09/422,092) sind wie folgt zusammengefasst:
The steps in the microfabrication process of the previous application (09 / 422,092) are summarized as follows:

  • 1. Herstellen einer Elektrolytlösung, die in ein System zur Elektroformung zu füllen ist;1. Prepare an electrolytic solution that is in a system for Electroforming is to be filled;
  • 2. Ausbilden eines elektrisch isolierenden Maskierungs-Dünn­ films auf einem Polymersubstrat;2. Form an electrically insulating masking thin films on a polymer substrate;
  • 3. Mikrobearbeiten des Substrats zur Ausformung eines drei­ dimensionalen Mikrostrukturaufbaus mit tiefen Vertiefun­ gen;3. Micromachining the substrate to form a three dimensional microstructure structure with deep recesses gene;
  • 4. Schrumpfen der Breite oder des Durchmessers jeder Vertie­ fung des Mikrostrukturaufbaus durch stetiges Quellen des Polymers, das vorher auf einer Kathode des Systems zur Elektroformung angebracht wurde, indem das Polymer mit der Elektrolytlösung gesättigt wird;4. Shrink the width or diameter of each recess development of the microstructure by constant swelling of the Polymers that previously on a cathode of the system Electroforming was applied by using the polymer with the Electrolytic solution becomes saturated;
  • 5. Galvanische Formgebung im System zur Elektroformung, das elektrisch mit einer Anode und der Kathode verbunden ist, um die Vertiefungen im Polymer mit Metall aufzufüllen; und5. Electroplating in the electroforming system, the is electrically connected to an anode and the cathode, to fill the wells in the polymer with metal; and
  • 6. Desorption des Elektrolyten aus dem Polymer, um das von einem galvanisch geformten Mikrostrukturprodukt zu trennende Polymer zu schrumpfen und aus der Form zu nehmen, um das Mikrostrukturprodukt mit einem hohen Seitenverhältnis von 100 oder sogar darüber zu erhalten."6. Desorption of the electrolyte from the polymer to that of a galvanically shaped microstructure product to be separated  To shrink polymer and take it out of shape to the microstructure product with a high aspect ratio to get from 100 or even above. "

Mit einem solchen Mikroherstellungsprozess lassen sich jedoch nur Mikrostrukturen mit einfachem geometrischen Aufbau her­ stellen, z. B. eine schlanke Säule, die in Fig. 11 mit dem Be­ zugszeichen 15 dargestellt ist. Es werden keine Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen mit komplexen dreidimensio­ nalen geometrischen Konfigurationen für verschiedene Endan­ wendungen offenbart.With such a microfabrication process, however, only microstructures with a simple geometric structure can be manufactured, e.g. B. a slim column, which is shown in Fig. 11 with the Be reference 15 . No methods of fabricating microstructures with complex three-dimensional geometric configurations for various end uses are disclosed.

Der Erfinder dieser Erfindung hat festgestellt, dass der theo­ retische Hintergrund der früheren Anmeldung als Basis zur Wei­ terentwicklung auf dem Gebiet der Mikroherstellung dienen kann und erfand den vorliegenden Mikroherstellungsprozess zur geo­ metrische Miniaturisierung einer Mikrostruktur aus dreidimen­ sionalen Gebilden.The inventor of this invention found that the theo retic background of the earlier application as a basis for Wei development in the field of microfabrication can serve and invented the present microfabrication process for geo metric miniaturization of a micro structure from three dimensions regional structures.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Mikroherstellungsprozesses, der das Quellen mindestens eines hydrophilen Polymers sowie das galvanische Abscheiden von Metall zur Elektroformung einer superkleinen komplexen dreidimensionalen Mikrostruktur umfasst.The object of the present invention is to provide of a microfabrication process that at least swells a hydrophilic polymer as well as the galvanic deposition of metal for electroforming a super small complex three-dimensional microstructure includes.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Fig. 1 zeigt die Prozessschritte gemäß der vorliegenden Erfin­ dung. Fig. 1 shows the process steps according to the present inven tion.

Fig. 2 ist eine Darstellung eines Systems zur Elektroformung, wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Figure 2 is an illustration of an electroforming system used in the present invention.

Fig. 3 zeigt die Prozessschritte einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 shows the process steps of another preferred embodiment of the present invention.

Fig. 4 ist eine Vergrößerung des Schrittes (c) in Fig. 3. FIG. 4 is an enlargement of step (c) in FIG. 3.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Venturi-Rohrs, wie es aus einem Formungsprozess mit der mittels Elektroformung erhaltenen Mikrostruktur in Schritt (e) von Fig. 3 hervorgeht. FIG. 5 is a sectional view of a Venturi tube as result from a molding process with the microstructure obtained by electroforming in step (e) of FIG. 3.

Fig. 6 zeigt die Prozessschritte einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 shows the process steps of another preferred embodiment of the present invention.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die die in Fig. 6 dargestell­ ten Prozessschritte zeigt. Fig. 7 is a sectional view showing the process steps shown in Fig. 6.

Fig. 8 zeigt die Prozessschritte zur Herstellung einer mehr­ schichtigen Mikrostruktur einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 8 shows the process steps for producing a multi-layered microstructure of another preferred embodiment of the present invention.

Fig. 9 zeigt die Prozessschritte zur Herstellung einer regel­ mäßigen gestuften Mikrostruktur einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. FIG. 9 shows the process steps for producing a regular stepped microstructure of a further embodiment of the present invention.

Fig. 10 zeigt die Prozessschritte zur Herstellung einer unre­ gelmäßigen gestuften Mikrostruktur in einer Modifikation von Fig. 9. FIG. 10 shows the process steps for producing an irregular, stepped microstructure in a modification of FIG. 9.

Fig. 11 zeigt ein mittels Elektroformung nach dem Prozess der früheren Anmeldung hergestelltes Produkt. Figure 11 shows a product made by electroforming according to the process of the earlier application.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, weist der Mikroherstellungs­ prozess der vorliegenden Erfindung folgende Schritte auf:
As shown in Figures 1 and 2, the microfabrication process of the present invention comprises the following steps:

  • 1. Eine Elektrolytlösung E wird hergestellt, die in ein Bad B eines Systems zur Elektroformung 6 zu füllen ist, das in Fig. 2 dargestellt ist. Das System zur Elektroformung 6 ist zur Ausführung eines galvanischen Formgebungsprozes­ ses, der hierin später detailliert beschrieben wird, aus­ geführt.1. An electrolytic solution E is prepared to be filled in a bath B of an electroforming system 6 shown in FIG. 2. The electroforming system 6 is designed to perform an electroplating process, which will be described in detail later herein.
  • 2. Eine erste Schicht eines hydrophilen Polymers 1, das in der Lage ist, große Mengen der Elektrolytlösung, die eine ausgeprägt wässrige Lösung ist, wird auf eine erste Schicht eines hydrophoben Harzes 2, das ausgehärtet und nicht in der Lage ist, die Elektrolytlösung zu absorbie­ ren, aufgebracht. Nachdem die erste Schicht des hydrophilen Polymers 1 aufgrund der Vernetzung verdampft und ausgehärtet ist, wird eine weitere (oder zweite) Schicht des hydrophoben Harzes 2 in innigem Kontakt über der ersten Schicht des hydrophilen Polymers 1 aufgebracht. Eine weitere (oder zweite) Schicht des hydrophilen Polymers 1 wird dann auf die zweite Schicht des hydrophoben Harzes 2 aufgebracht, so dass ein mehrschichtiges Verbundlaminat durch wiederholte Überlagerung mehrerer Laminateinheiten, von denen eine jede aus einer Schicht des hydrophilen Polymers 1 mit einer Schicht des hydrophoben Harzes 2 besteht, gebildet wird, wie die Anordnung der Bezugszeichen 2-1-2-1-2 (von unten nach oben) in Fig. 1 zeigt.2. A first layer of a hydrophilic polymer 1 , which is capable of applying large amounts of the electrolyte solution, which is a distinctly aqueous solution, is applied to a first layer of a hydrophobic resin 2 , which has hardened and is unable to apply the electrolyte solution absorb, angry. After the first layer of the hydrophilic polymer 1 has evaporated and hardened due to the crosslinking, a further (or second) layer of the hydrophobic resin 2 is applied in intimate contact over the first layer of the hydrophilic polymer 1 . Another (or second) layer of the hydrophilic polymer 1 is then applied to the second layer of the hydrophobic resin 2 so that a multilayer composite laminate is obtained by repeatedly overlaying a plurality of laminate units, each of which is composed of a layer of the hydrophilic polymer 1 with a layer of the hydrophobic Resin 2 is formed, as shown by the arrangement of reference numerals 2-1-2-1-2 (from the bottom up) in Fig. 1.

Das hydrophile Polymer 1 kann aus hydrophilem Polyurethan (PU), hydrophilem Polymethylmethacrylat (PMMA) etc. gewählt werden.The hydrophilic polymer 1 can be selected from hydrophilic polyurethane (PU), hydrophilic polymethyl methacrylate (PMMA) etc.

Der hydrophobe Harz 2 kann aus hydrophoben Harzen des Epoxyd, Polytetrafluorethylen (Teflon®), hoch-dichtem Polyethylen (HDPE), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC) etc. gewählt wer­ den.The hydrophobic resin 2 can be chosen from hydrophobic resins of epoxy, polytetrafluoroethylene (Teflon®), high-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC) etc.

Danach werden allen äußeren Oberflächen des parallelepiped­ förmigen Verbundlaminats zur Oberflächenbehandlung ein­ schließlich Abflachen, Polieren und Reinigen verbracht. Ein dünner, schützender Maskierungsfilm 3 wird dann in Umfangs­ richtung ausgeformt oder auf den äußeren Oberflächen des parallelepiped-förmigen Verbundlaminats aufgebracht, wie in Fig. 1(a) dargestellt. Der Maskierungsfilm 3 ist elektrisch isolierend. Der Maskierungsfilm 3 sollte ein Eindringen oder einen Stoffübergang des Elektrolyten in das Innere des Poly­ mers 1 (mit Ausnahme der Vertiefung H, die im Polymer ausge­ formt ist) verhindern. Der Film 3 darf außerdem in der Elek­ trolytlösung während der anschließenden Sättigung durch den Stoffübergang oder den Schritten der Elektroformung nicht ab­ gelöst oder gelöst werden.Thereafter, all outer surfaces of the parallelepiped-shaped composite laminate for surface treatment including flattening, polishing and cleaning are brought. A thin, protective masking film 3 is then formed circumferentially or applied to the outer surfaces of the parallelepiped-shaped composite laminate, as shown in Fig. 1 (a). The masking film 3 is electrically insulating. The masking film 3 should prevent penetration or mass transfer of the electrolyte into the interior of the polymer 1 (with the exception of the depression H, which is formed in the polymer). The film 3 must also not be detached or dissolved in the electrolyte solution during the subsequent saturation due to the mass transfer or the steps of electroforming.

  • 1. Durch die Anwendung von Werkzeugen oder Verfahren der Mikrobearbeitung können eine Vielzahl Vertiefungen H eines Mikrostrukturmusters in das Verbundlaminat gebohrt werden. Jede Vertiefung H mit einem Durchmesser von 400 µm kann mittels eines Laserstrahls mit 193 nm gebohrt werden. Das mit Bohrungen versehene oder mikrobearbeitete Verbund­ laminat wird dann in innigem Kontakt mit einer Platten­ kathode 4, z. B. einer Plattenkathode aus Nickel, verbun­ den, wie in Fig. 1(b) dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 1 nur eine Vertiefung H dargestellt.1. By using tools or methods of micromachining, a large number of depressions H of a microstructure pattern can be drilled into the composite laminate. Each recess H with a diameter of 400 µm can be drilled using a laser beam with 193 nm. The provided with holes or micro-machined composite laminate is then in intimate contact with a plate cathode 4 , z. B. a plate cathode made of nickel, the verbun, as shown in Fig. 1 (b). For the sake of clarity, only one depression H is shown in FIG. 1.
  • 2. Das mikrobearbeitete Verbundlaminat, das mit der Platten­ kathode 4 verbunden ist, wird in den Elektrolyten E des Systems zur Elektroformung 6 getaucht. Temperatur und Zu­ sammensetzung des Elektrolyten E im Schritt des Stoffüber­ gangs sind identisch mit denen im Schritt der Elektrofor­ mung, der nachstehend beschrieben wird.
    Das Lösungsmittel im Elektrolyten diffundiert durch Stoff­ übergang durch die Vertiefungen H in das Innere des Poly­ mers 1, um das Polymer 1 an den mikrobearbeiteten Ab­ schnitten 11, die jeweils jede Vertiefung umgeben wie in Fig. 1(c) dargestellt zu quellen. Durch das Quellen des Polymers 1 wird der Durchmesser oder die Breite jeder Vertiefung kleiner (von H nach H1) geschrumpft, wie in Fig. 1(c) dargestellt.    2. The micromachined composite laminate, which is connected to the plate cathode 4 , is immersed in the electrolyte E of the electroforming system 6 . The temperature and composition of the electrolyte E in the mass transfer step are identical to those in the electroforming step described below.
    The solvent in the electrolyte diffuses through cloth transition by the depressions H in the interior of the poly mers 1 to Polymer 1 cut to the micromachined from 11 respectively each well surrounded as shown in Fig. 1 (c) to swell. Swelling of the polymer 1 shrinks the diameter or width of each well smaller (from H to H1) as shown in Fig. 1 (c).

Wenn der Elektrolyt durch Stoffübergang in das hydrophile Polymer 1 diffundiert ist, treten die Moleküle des Lösungs­ mittels im Elektrolyten in das Innere des hydrophilen Polymers ein, um die Molekülketten des Polymers, deren Abstand zwischen benachbarten Molekülketten größer ist, aufzutrennen, wodurch das Polymer gequollen wird. Wenn sich die Potentialenergie des chemischen Stoffübergangs mit der mechanischen Spannung, die durch das Quellen des Polymers induziert wird, ausgleicht, erreicht das Phänomen des Stoffübergangs ein Gleichgewicht, so dass ein konstanter Wert der gequollenen Größe des Polymers aufrecht erhalten wird.When the electrolyte has diffused into the hydrophilic polymer 1 through mass transfer, the molecules of the solvent enter the interior of the hydrophilic polymer in the electrolyte to separate the molecular chains of the polymer whose distance between adjacent molecular chains is greater, thereby swelling the polymer , When the chemical transfer potential energy balances with the mechanical stress induced by the swelling of the polymer, the mass transfer phenomenon equilibrium so that a constant value of the swollen size of the polymer is maintained.

Dem gegenüber findet beim hydrophoben Harz 2 keine Quellung statt, da dieser den Elektrolyten E nicht absorbiert. An der Grenze oder der Berührungsfläche zwischen dem hydrophilen Polymer 1 und dem hydrophoben Harz 2 tritt keine erzwungene Quellung auf, da das hydrophobe Harz 2 das hydrophile Polymer 1 in innigem Kontakt überlagert, jedoch nicht durch Vernetzung zwischen dem Polymer 1 und dem Harz 2 wechselseitig gebunden ist. Das Quellen erfolgt also homogen und um gleiche Strecken vom Polymer in Richtung des Mittelpunktes der Vertiefung H.In contrast, there is no swelling in the hydrophobic resin 2 since it does not absorb the electrolyte E. No forced swelling occurs at the boundary or the interface between the hydrophilic polymer 1 and the hydrophobic resin 2 because the hydrophobic resin 2 overlaps the hydrophilic polymer 1 in intimate contact but is not mutually bound by crosslinking between the polymer 1 and the resin 2 is. The swelling takes place homogeneously and by equal distances from the polymer towards the center of the depression H.

  • 1. Das Laminat mit dem gequollenen Polymer 1, dessen Vertie­ fungen mit dem Elektrolyten gefüllt worden sind, wird nun­ mehr dem Schritt der galvanischen Formgebung [Fig. 1(d)] im System zur Elektroformung unterworfen.1. The laminate with the swollen polymer 1 , the depressions of which have been filled with the electrolyte, is now subjected more to the step of electroplating [ Fig. 1 (d)] in the electroforming system.

Das System zur Elektroformung 6 gemäß Fig. 2 enthält: ein Bad B, in das die Elektrolytlösung E gefüllt wird, eine Spannungs­ versorgung PS mit einer Anode A und einer Kathode C, die elek­ trisch mit der Plattenkathode 4 aus Nickel verbunden ist, die bereits mit dem das gequollene Polymer 1 enthaltenden Laminat verbunden worden ist, ein Rührwerk S, das an einem Gleich­ strommotor M mit variabler Drehzahl befestigt ist, um die Elektrolytlösung E im Bad B homogen zu vermischen, eine Heiz­ spule HC, die im Bad ausgeformt ist, um die Elektrolytlösung auf eine geeignete Temperatur zu erwärmen, die von einem Tem­ peraturregler TC und einem Sensor T konstant gehalten wird. Eventuell in den Vertiefungen befindliche Gasblasen können beim Spülen mit der Elektrolytlösung nach außen ausgetrieben werden.The system for electroforming 6 shown in FIG. 2 contains: a bath B, in which the electrolytic solution E is filled, a power supply PS with an anode A and a cathode C, which is electrically connected to the plate cathode 4 made of nickel, which is already with which the laminate containing the swollen polymer 1 has been connected, an agitator S which is attached to a direct current motor M with variable speed in order to homogeneously mix the electrolyte solution E in the bath B, a heating coil HC which is formed in the bath, in order to heat the electrolyte solution to a suitable temperature, which is kept constant by a temperature controller TC and a sensor T. Any gas bubbles in the wells can be expelled to the outside when flushing with the electrolyte solution.

Die Spannungsversorgung PS liefert den geeigneten Strom und die geeignete Spannung zur Durchführung des Schrittes der gal­ vanischen Formgebung, in dem das Metall in jede Vertiefung im Laminat abgeschieden wird, bis die Vertiefungen im Laminat auf die vorgegebene Höhe oder Tiefe aufgefüllt sind. Danach wird die Spannungsversorgung PS ausgeschaltet.The power supply PS supplies the appropriate current and the appropriate voltage to perform the step of gal vanic shape, in which the metal in each recess in the Laminate is deposited until the indentations in the laminate are on the specified height or depth are filled. After that the power supply PS is switched off.

Die Metalle oder Legierungen, die im Schritt der galvanischen Formgebung galvanisch abgeschieden werden können, beinhalten: Nickel, Kupfer, Silber, Nickelphosphorlegierung, Nickel-Eisen- Phosphor-Legierung, Nickeltitanlegierung, Nickel-Titan-Phos­ phor-Legierung usw.The metals or alloys used in the galvanic step Shape can be electroplated include: Nickel, copper, silver, nickel phosphorus alloy, nickel-iron Phosphorus alloy, nickel titanium alloy, nickel titanium phos phor alloy etc.

  • 1. Nach dem Abscheiden von oder dem Auffüllen mit Metall in der Vertiefung der Struktur bis zur gewünschten Höhe oder Tiefe wird die Spannungsversorgung PS ausgeschaltet und das Verbundlaminat aus dem System zur Elektroformung 6 entnommen. Das gequollene Polymer wird erwärmt, um die De­ sorption des bereits bis zur Sättigung im Polymer 1 vor­ handenen Elektrolyten herbeizuführen, so dass das Polymer schrumpft und in seiner in Fig. 1(e) dargestellten ur­ sprünglichen Größe wieder verfügbar ist.1. After the deposition or the filling with metal in the recess of the structure to the desired height or depth, the power supply PS is switched off and the composite laminate is removed from the system for electroforming 6 . The swollen polymer is heated to bring about the de sorption of the electrolyte already present up to saturation in polymer 1 , so that the polymer shrinks and is available again in its original size shown in FIG. 1 (e).

Das Polymer 1 wird geschrumpft, um vom galvanisch geformten Mikrostrukturprodukt 5 getrennt werden zu können. Das galvanisch geformte Mikrostrukturprodukt 5 wird dann aus der Form genommen und vom laminierten Polymer 1 und Harz 2 getrennt. Aufgrund des Quellens (11) des Polymers 1, um die Größe (Durchmesser oder Breite H1) der Vertiefung in der Struktur zu schrumpfen, bildet die galvanisch geformte Mikrostruktur 5 eine(n) schlankere(n), zartere(n) oder kleinere(n) Durchmesser oder Breite 52, wodurch ein großes Seitenverhältnis des Mikro­ strukturprodukts 5 erzielt wird.The polymer 1 is shrunk in order to be able to be separated from the galvanically shaped microstructure product 5 . The electroformed microstructure product 5 is then removed from the mold and separated from the laminated polymer 1 and resin 2 . Due to the swelling ( 11 ) of the polymer 1 to shrink the size (diameter or width H1) of the recess in the structure, the electro-formed microstructure 5 forms a slimmer, more delicate or smaller one ) Diameter or width 52 , whereby a large aspect ratio of the micro structure product 5 is achieved.

Das galvanisch geformte Mikrostrukturprodukt 5 enthält einen Scheibenabschnitt 51 mit großem Durchmesser, da hier kein Quellen des hydrophoben Harzes 2 und kein Schrumpfen der Ver­ tiefung H neben der hydrophen Harzschicht stattfindet, sowie einen Halsabschnitt 52 mit kleinem Durchmesser, da durch das Quellen des hydrophilen Polymers 1 die Vertiefung kleiner ge­ schrumpft wird (H1). Auf diese Weise wird eine mehrschichtige Mikrostruktur aus mehreren Scheibenelementen, die koaxial und integral auf einer Welle oder Achse entsprechend den Halsab­ schnitten 52 ausgeformt wird, erhalten. Der Scheibenabschnitt 51 kann beispielsweise als Stirnrad bezeichnet werden, während der Halsabschnitt 52 als Verbindungswelle bezeichnet werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind andere Modifika­ tionen ausführbar. So können beispielsweise mehrere Riemen­ scheiben koaxial um eine Antriebswelle gekoppelt werden.The electro-formed microstructure product 5 contains a large diameter disk portion 51 since there is no swelling of the hydrophobic resin 2 and no shrinkage of the recess H next to the hydrophilic resin layer, and a neck portion 52 with a small diameter because of the swelling of the hydrophilic polymer 1 the depression shrinks smaller (H1). In this way, a multi-layer microstructure is formed from a plurality of disk elements, which is coaxially and integrally cut 52 on a shaft or axis corresponding to the Halsab formed. The disk section 51 can be referred to as a spur gear, for example, while the neck section 52 can be referred to as a connecting shaft. According to the present invention, other modifications are feasible. For example, several belt pulleys can be coupled coaxially around a drive shaft.

Dementsprechend können zahlreiche dreidimensionale miniaturi­ sierte Mikrostrukturen mit interessanten vielfältigen geome­ trischen Konfigurationen gemäß der vorliegenden Erfindung er­ halten werden, womit diese dem Stand der Technik überlegen ist, der nur die Herstellung von Mikrostrukturen mit einfachen geometrischen Formen zulässt. Die vorliegende Erfindung schöpft das Gebiet der Mikroherstellung weitreichend aus. Accordingly, numerous three-dimensional miniaturi based microstructures with interesting diverse geomes trical configurations according to the present invention will keep what they are superior to the prior art is that only the manufacture of microstructures with simple allows geometric shapes. The present invention extensively exploits the field of microfabrication.  

Eine zweite Variante der vorliegenden Er­ findung ist in Fig. 3 dargestellt, wonach der Mikroherstel­ lungsprozess folgende Schritte aufweist:
A second variant of the present invention is shown in FIG. 3, according to which the microfabrication process has the following steps:

  • 1. Ein hydrophiles Polymer 1, das ein hydrophiles Polyurethan (PU) einschließt, das Elektrolytlösung absorbieren kann, wird jeweils auf die oberste Fläche eines darunter liegen­ den hydrophoben Harzes 2, das hydrophobes Epoxyd enthält, das keine Elektrolytlösung absorbieren kann, und auf eine untere Fläche eines darüber liegenden hydrophoben Harzes 2, das Expoxyd enthält, aufgebracht. Beide Schichten des oberen und unteren hydrophoben Harzes 2, 2 sind nicht vollständig ausgehärtet (z. B. zu 90% ausgehärtet). Das hydrophile Polymer 1 wird dann sandwichartig zwischen der oberen und unteren Schicht 2 des hydrophoben Harzes wie in Fig. 3(a) dargestellt eingebracht. Bezugszeichen 1a kenn­ zeichnet eine hypothetische Linie, die verschwindet, da "Gleiches gleich löst", wenn sich die hydrophilen Polymer­ schichten 1 ineinander lösen, wenn sie zwischen den beiden hydrophoben Harzschichten 2 sandwichartig eingebracht wer­ den.1. A hydrophilic polymer 1 , which includes a hydrophilic polyurethane (PU) that can absorb electrolytic solution, is placed on the top surface of an underlying hydrophobic resin 2 , which contains hydrophobic epoxy that cannot absorb an electrolytic solution, and on a lower one Surface of an overlying hydrophobic resin 2 , which contains epoxy, applied. Both layers of the upper and lower hydrophobic resin 2 , 2 are not fully cured (e.g. 90% cured). The hydrophilic polymer 1 is then sandwiched between the upper and lower layers 2 of the hydrophobic resin as shown in Fig. 3 (a). Reference numeral 1 a denotes a hypothetical line that disappears because "same solves the same thing" when the hydrophilic polymer layers 1 dissolve into one another when they are sandwiched between the two hydrophobic resin layers 2 who the.

Das hydrophile Polymer 1 wird ausgedampft, ausgehärtet und verbindet sich entweder mit der oberen oder unteren Schicht des hydrophoben Harzes 2 aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Molekülketten an der Berührungsfläche zwischen dem hydro­ philen Polymer 1 und jedem hydrophoben Harz 2, um eine gute Bindung an der Berührungsfläche oder Grenzfläche zwischen dem hydrophilen Polymer 1 und dem hydrophoben Harz zu bilden.The hydrophilic polymer 1 is evaporated, cured, and binds to either the top or bottom layer of the hydrophobic resin 2 due to the interaction between the molecular chains at the interface between the hydrophilic polymer 1 and each hydrophobic resin 2 to bond well to the interface or to form an interface between the hydrophilic polymer 1 and the hydrophobic resin.

Nach dem Aushärten erhält man ein Laminat in der Reihenfolge 2-1-2 (d. h. Epoxydharz-PU-Epoxydharz) wie in Fig. 3(a) dargestellt. Ein dünner, schützender Maskierungsfilm 3, der elektrisch isolierend ist, wird auf allen äußeren Oberflächen des Laminats aufgebracht. After curing, a laminate is obtained in the order 2-1-2 (ie epoxy resin PU epoxy resin) as shown in Fig. 3 (a). A thin, protective masking film 3 , which is electrically insulating, is applied to all outer surfaces of the laminate.

  • 1. Das Laminat wird mikrobearbeitet, um eine Vertiefung H zu bilden, beispielsweise mittels eines Laserstrahls von 193 nm zum Bohren der Vertiefung H mit einem Durchmesser von 400 µm. Das mikrobearbeitete Laminat wird in innigem Kontakt mit einer Plattenkathode 4 aus Nickel [Fig. 3(b)] verbunden und dann in einen Elektrolyten E eines Systems 6 zur Elektroformung (auch in Fig. 2 dargestellt) getaucht.1. The laminate is micromachined to form a depression H, for example by means of a laser beam of 193 nm for drilling the depression H with a diameter of 400 μm. The micromachined laminate is bonded in intimate contact with a nickel plate cathode 4 [ Fig. 3 (b)] and then immersed in an electrolyte E of an electroforming system 6 (also shown in Fig. 2).
  • 2. Der Elektrolyt E diffundiert durch Stoffübergang in das Innere des hydrophilen Polymers 1, um die Anziehungskräfte zwischen den Molekülketten des Polymers zu verringern und um eine mechanische Spannung aufgrund des Stoffübergangs des Elektrolyten zu induzieren, um ein Quellen des Poly­ mers in Richtung der Längsachse X der Vertiefung H zu verursachen.2. The electrolyte E diffuses through mass transfer into the interior of the hydrophilic polymer 1 in order to reduce the attractive forces between the molecular chains of the polymer and to induce a mechanical stress due to the mass transfer of the electrolyte in order to swell the polymer in the direction of the longitudinal axis X the depression H to cause.

An der Grenzfläche 10 zwischen dem hydrophilen Polymer 1 und dem hydrophoben Harz 2 induziert eine gute Bindung zwischen dem Polymer 1 und dem Harz 2 eine erzwungene Spannung an der Grenzfläche 10, um das Quellen des Polymers 1 in Richtung der Achse X der Vertiefung H zu verlangsamen.At the interface 10 between the hydrophilic polymer 1 and the hydrophobic resin 2 a good bond between the polymer 1 and the resin 2 induces a forced voltage at the interface 10 to the swelling of the polymer 1 in the direction of the axis X to slow the recess H ,

Demgegenüber wird ein Zwischenabschnitt 1c der Polymerschicht (1), da er von der Grenzfläche 10 "weit" entfernt ist, nicht durch die erzwungene Spannung an der Grenzfläche 10 beein­ flusst und wird daher quellen und in Richtung der Achse X eine Ausbauchung bilden, so dass eine freie Quellung 11a konvex und zentripedal in Richtung der Achse X gebildet wird, wie in Fig. 3(c) und in Fig. 4 dargestellt, wodurch der Durchmesser (H1) der Vertiefung mit der allmählichen Konvergenz am Zwischenab­ schnitt der Polymerschicht schrumpft.In contrast, an intermediate section 1 c of the polymer layer ( 1 ), since it is "far" from the interface 10 , is not influenced by the forced tension at the interface 10 and will therefore swell and form a bulge in the direction of the axis X, so that a free swelling 11 a is convex and centripedal in the direction of the axis X, as shown in Fig. 3 (c) and in Fig. 4, whereby the diameter (H1) of the recess with the gradual convergence at the intermediate section of the polymer layer shrinks ,

  • 1. Das mit dem Elektrolyten zum Quellen gesättigte Laminat wird nun einer galvanischen Formgebung im System 6 zur Elektroformung unterworfen, um in der Vertiefung Metall abzuscheiden bzw. diese aufzufüllen, wobei es sich dabei um Nickel oder andere geeignete Metalle oder Legierungen handeln kann wie zuvor erwähnt, bis die gewünschte Tiefe oder Höhe erreicht wird, wie in Fig. 3(d) dargestellt.1. The laminate saturated with the electrolyte for swelling is now subjected to a galvanic shaping in the system 6 for electroforming in order to deposit or fill up metal in the depression, which can be nickel or other suitable metals or alloys as mentioned previously until the desired depth or height is reached as shown in Fig. 3 (d).
  • 2. Nach Beendigung des Schrittes der, galvanischen Formgebung wird das gequollene Polymer erwärmt, um eine Desorption des Elektrolyten aus dem Polymer 1 herbeizuführen, um eventuell vom Schritt der Elektroformung noch vorhandene Restspannungen abzubauen; das gequollene Polymer schrumpft und ist in seiner in Fig. 3(e) dargestellten ursprüng­ lichen Größe wieder verfügbar, so dass es vom galvanisch geformten Mikrostrukturprodukt 5 mit einem engen Halsab­ schnitt 52a zwischen zwei breiten Abschnitten 51 getrennt werden kann.2. After the step of electroplating has been completed, the swollen polymer is heated in order to bring about a desorption of the electrolyte from the polymer 1 in order to relieve any residual voltages which may still be present from the step of electroforming; the swollen polymer shrinks and is available again in its original size shown in FIG. 3 (e), so that it can be separated from the galvanically shaped microstructure product 5 with a narrow neck portion 52 a between two wide portions 51 .

Das Mikrostrukturprodukt 5 aus Metall mit zwei breiten Ab­ schnitten 51 und einem engen Halsabschnitt 52 kann kopiert werden, um einen Formkern zu bilden, der seinerseits zur Her­ stellung eines Venturi-Rohrs 7 mit einem zusammengeschnürten Drosselabschnitt 71 und zwei an den gegenüberliegenden Enden des Drosselabschnitts 71 angeordneten divergierenden Abschnit­ ten 72 wie in Fig. 5 dargestellt mittels eines Formprozesses dient. Demnach kann ein Mikroreaktor für medizinische Zwecke oder ein Mikro-Drosselventil für die Instrumentenindustrie gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt.The metal microstructure product 5 with two wide sections 51 and a narrow neck section 52 can be copied to form a mandrel, which in turn is used to manufacture a venturi tube 7 with a constricted section 71 and two at the opposite ends of the section 71 arranged divergent sections 72 serves as shown in Fig. 5 by means of a molding process. Accordingly, a microreactor for medical purposes or a micro throttle valve for the instrument industry can be manufactured according to the present invention, as shown in FIGS. 3 to 5.

Wie aus Fig. 6, 7 ersichtlich ist, wird eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung offenbart, mit der ein dreidimensionales metallisches Netzwerk gemäß Fig. 6(d) hergestellt wird, die folgende Schritte aufweist:
As can be seen from FIGS. 6, 7, a further variant of the present invention is disclosed, with which a three-dimensional metallic network according to FIG. 6 (d) is produced, which has the following steps:

  • 1. Ein kubisches hydrophiles Polymer 1, das hydrophiles Poly­ urethan (PU) einschließt, wird mit einer dünnen, schützen­ den, elektrisch isolierenden Schicht auf sechs äußeren Oberflächen des kubischen Polymers 1 wie in Fig. 6(a) dargestellt beschichtet und dann mikrobearbeitet, z. B. mittels eines Laserstrahls von 193 nm, zum Bohren einer Vielzahl Vertiefungen H von drei Oberflächen Px, Py, Pz des parallelepiped-förmigen Kubus 1 aus, so dass die drei ebenen Flächen Px, Py, Pz jeweils die X-Achse, Y-Achse, Z- Achse der Raumachsen x, y, z rechtwinklig schneiden und die drei ebenen Flächen Px, Py, Pz jeweils aneinander an­ grenzen und rechtwinklig zueinander liegen [Fig. 6(a)]. Jede Vertiefung H, die sich in Längsrichtung durch das kubische Polymer 1 erstreckt, verläuft parallel zu jeder Achse (x oder y oder z), und drei Vertiefungen H von den drei Oberflächen schneiden sich in mindestens einem ge­ meinsamen Punkt unter einem rechten Winkel wie in Fig. 6 (d) dargestellt an entsprechenden Orten der Koordinaten der drei ebenen Flächen Px, Py, Pz. (Die Anzahl der Ver­ tiefungen H ist in der vorliegenden Erfindung nicht be­ grenzt).1. A cubic hydrophilic polymer 1 including hydrophilic polyurethane (PU) is coated with a thin, protective, electrically insulating layer on six outer surfaces of the cubic polymer 1 as shown in Fig. 6 (a) and then micromachined, z. B. by means of a laser beam of 193 nm, for drilling a plurality of depressions H from three surfaces Px, Py, Pz of the parallelepiped-shaped cube 1 , so that the three flat surfaces Px, Py, Pz each have the X-axis, Y- Cut the axis, Z-axis of the spatial axes x, y, z at right angles and the three flat surfaces Px, Py, Pz adjoin each other and lie at right angles to each other [ Fig. 6 (a)]. Each depression H, which extends longitudinally through the cubic polymer 1 , runs parallel to each axis (x or y or z), and three depressions H from the three surfaces intersect at least at one common point at a right angle as in FIG Fig. 6 (d) shown at corresponding locations of the coordinates of the three flat surfaces Px, Py, Pz. (The number of the depressions H is not limited in the present invention).
  • 2. Das mikrobearbeitete kubische Polymer 1 hat drei "untere Oberflächen", die jeweils parallel zu den drei ebenen Flä­ chen Px, Py, Pz verlaufen, die in innigem Kontakt mit den drei Plattenkathoden 4 aus Nickel stehen wie in Fig. 6(b) dargestellt und dann in den Elektrolyten des Systems zur Elektroformung 6 getaucht werden, um den Elektrolyten (aufgrund des Stoffübergangs) über die Vertiefungen H in das Polymer 1 zu diffundieren, um ein Quellen 11 des Poly­ mers 1 zu verursachen, so dass die Größe (H1) der Vertie­ fung wie in Fig. 7(b) und 6(b) dargestellt schrumpft, bis die Quellung gesättigt ist.2. The micromachined cubic polymer 1 has three "lower surfaces", each running parallel to the three flat surfaces Px, Py, Pz, which are in intimate contact with the three plate cathodes 4 made of nickel as in FIG. 6 (b) are displayed, and then immersed in the electrolyte of the system for electroforming 6 to the electrolyte to diffuse (due to the mass transfer) via the recesses H in the polymer 1, for causing a source 11 of poly mers 1, so that the size (H1 ) of the depression as shown in Fig. 7 (b) and 6 (b) shrinks until the swelling is saturated.

Temperatur und Zusammensetzung des Elektrolyten im Schritt des Stoffübergangs sind identisch mit denen im nächsten Schritt der Elektroformung.Temperature and composition of the electrolyte in the step of Mass transfer are identical to those in the next step electroforming.

  • 1. Das gequollene Polymer 1, das mit den Plattenkathoden 4 (aus Nickel) verbunden ist, wird dem Schritt der galvani­ schen Formgebung im System zur Elektroformung 6 über die Anoden A (die zu den Plattenkathoden 4 weisen) und die Plattenkathoden 4, die elektrisch mit der Kathode C der Spannungsversorgung PS verbunden sind, um Metall (Nickel) in die Vertiefungen H1 zu füllen wie in Fig. 6(c) und 7(c) dargestellt, um ein galvanisch geformtes Mikrostruk­ turprodukt 5 zu erhalten.1. The swollen polymer 1 , which is connected to the plate cathodes 4 (made of nickel), is the step of electroplating in the electroforming system 6 via the anodes A (which point to the plate cathodes 4 ) and the plate cathodes 4 , which are electrical are connected to the cathode C of the power supply PS to fill metal (nickel) in the recesses H1 as shown in FIGS. 6 (c) and 7 (c) to obtain an electroplated microstructure product 5 .
  • 2. Das galvanisch geformte Mikrostrukturprodukts 5 und das Polymer 1 werden dann in heißes Wasser getaucht, damit große Mengen heißen Wassers in das hydrophile Polymer 1 eindiffundieren, um damit die Molekülketten des hydrophi­ len Polymers thermisch anzuregen und aufzutrennen, wodurch ein Quellbruch des Polymers verursacht wird und das galva­ nisch geformte Mikrostrukturprodukt 5 auf einfache Weise vom Polymer 1 getrennt werden kann, um ein dreidimensio­ nales metallisches Netzwerk 5 (aus Nickel) zu erhalten, wie in Fig. 6(d) dargestellt.2. The electroformed microstructure product 5 and the polymer 1 are then immersed in hot water to allow large amounts of hot water to diffuse into the hydrophilic polymer 1 to thermally excite and separate the molecular chains of the hydrophilic polymer, thereby causing the polymer to swell and the electroplated microstructure product 5 can be easily separated from the polymer 1 to obtain a three-dimensional metallic network 5 (made of nickel) as shown in Fig. 6 (d).

Das Polymer 1 kann auch durch Erwärmen zersetzt werden, um das galvanisch geformte Metallnetzwerk 5 vom Polymer 1 zu trennen.The polymer 1 can also be decomposed by heating in order to separate the galvanically formed metal network 5 from the polymer 1 .

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, wird noch eine weitere Alternative der vorliegenden Erfindung zur Herstellung mehrerer Metallplatten mit einer Vielzahl im Abstand zuein­ ander angeordneter Säulen zwischen jeweils zwei benachbarten Metallplatten, wie in Fig. 8(d) dargestellt offenbart, die folgende Schritte aufweist:
As is apparent from Fig. 8, yet another alternative of the present invention for producing a plurality of metal plates having a plurality of spaced columns between each two adjacent metal plates as shown in Fig. 8 (d) is disclosed, which has the following steps :

  • 1. Ein hydrophiles Polymer 1, das Polyurethan mit der Fähig­ keit, Elektrolytlösung zu absorbieren, einschließt, wird auf eine erste Metallplatte (Nickel) 5a aufgetragen und auf 50°C erwärmt, um die Vernetzung des Polymers 1 herbei­ zuführen. Hat die Vernetzung des Polymers 95% erreicht (auf Basis einer 100%-igen Vernetzung), wird über das Polymer 1 eine zweite Metallplatte (Nickel) gelegt, so dass die Polymerschicht (1) sandwichartig zwischen zwei Metallplatten 5a liegt, wie in Fig. 8(a) dargestellt. Auf diese Weise kann ein mehrschichtiges Laminat mit einer Vielzahl Metallplatten 5a mit jeweils einer Polymerschicht 1 zwischen einer oberen und einer unteren Metallplatte 5a erhalten werden.1. A hydrophilic polymer 1 , the polyurethane with the ability to absorb electrolyte solution, is applied to a first metal plate (nickel) 5 a and heated to 50 ° C to bring about the crosslinking of the polymer 1 . When the crosslinking of the polymer has reached 95% (based on 100% crosslinking), a second metal plate (nickel) is placed over the polymer 1 , so that the polymer layer ( 1 ) is sandwiched between two metal plates 5 a, as shown in FIG . 8 (a). In this way, a multilayer laminate can be obtained with a plurality of metal plates 5 a, each with a polymer layer 1 between an upper and a lower metal plate 5 a.

Alle äußeren Oberflächen mit Ausnahme der Bodenfläche des parallelepipedförmigen mehrschichtigen Laminats werden mit einem dünnen schützenden Maskierungsfilm 3 beschichtet, der elektrisch isolierend ist, und dann mikrobearbeitet, z. B. mit­ tels eines 193 nm Kohlendioxid-Lasers, um eine Vielzahl Ver­ tiefungen H senkrecht durch das Laminat auszubilden, wie in Fig. 8(a) dargestellt.All outer surfaces except the bottom surface of the parallelepiped-shaped multilayer laminate are coated with a thin protective masking film 3 , which is electrically insulating, and then micromachined, e.g. B. with means of a 193 nm carbon dioxide laser to form a plurality of wells H vertically through the laminate, as shown in Fig. 8 (a).

  • 1. Das mehrschichtige Laminat wird innig mit einer Platten­ kathode 4 (Nickel) verbunden und in den Elektrolyten E des Systems zur Elektroformung 6 getaucht, damit der Elektro­ lyt in das Polymer eindiffundiert und ein Quellen 11 des Polymers 1 zu verursacht, damit die Größe der Vertiefung H1 schrumpft, bis die Quellung gesättigt ist, um eine stabile Größe jeder Vertiefung H1 wie in Fig. 8(b) dar­ gestellt zu erzielen.1. The multilayer laminate is intimately connected to a plate cathode 4 (nickel) and immersed in the electrolyte E of the electroforming system 6 so that the electrolyte diffuses into the polymer and causes swelling 11 of the polymer 1 to cause the size of the Well H1 shrinks until swelling is saturated to achieve a stable size of each well H1 as shown in Fig. 8 (b).
  • 2. Das gequollene mehrschichtige Laminat wird nunmehr dem Schritt der galvanischen Formgebung im System zur Elektro­ formung 6 unterworfen, um Metall 5 (einschließlich Nickel) in den Vertiefungen H, H1 abzuscheiden bzw. diese damit aufzufüllen, das mit der Vielzahl der Metallplatten 5a integral ausgeformt oder verbunden wird, bis die gewünsch­ te Tiefe oder Höhe, wie in Fig. 8(c) dargestellt, er­ reicht ist.2. The swollen multilayer laminate is now subjected to the step of electroplating in the system for electrical shaping 6 in order to deposit or fill up metal 5 (including nickel) in the depressions H, H1, which is integral with the multiplicity of metal plates 5 a is molded or bonded until the desired depth or height as shown in Fig. 8 (c) is sufficient.
  • 3. Das galvanisch geformte Mikrostrukturprodukt mit einer Vielzahl Metallplatten 5a und einer Vielzahl Metallsäulen 5, die zwischen jeweils zwei Schichten Metallplatten 5a im Abstand zueinander angeordnet sind, um die Metallplatten 5a zu tragen, wird erhalten, indem eine große Menge heißen Wassers durch Stofffaustausch in das Polymer 1 eindiffun­ diert, um einen Quellbruch des Polymers zu verursachen, damit das Mikrostrukturprodukt vom Polymer getrennt werden kann. Fig. 8(d) zeigt ein solches Mikrostrukturprodukt mit zahlreichen Nickelplatten 5a und Nickelsäulen 5.3. The galvanically shaped microstructure product with a plurality of metal plates 5 a and a plurality of metal columns 5 , which are arranged between two layers of metal plates 5 a at a distance from one another to support the metal plates 5 a, is obtained by a large amount of hot water Substance exchange diffused into the polymer 1 to cause the polymer to swell so that the microstructure product can be separated from the polymer. Fig. 8 (d) such a microstructure product displays with numerous nickel plates 5a and nickel columns 5.

Zur Herstellung einer regelmäßigen gestuften Mikrostruktur, wie in Fig. 9(d) gezeigt, können folgende Prozessschritte im Rahmen dieser Erfindung angewendet werden, die folgendes aufweisen:
To produce a regular stepped microstructure, as shown in FIG. 9 (d), the following process steps can be used within the scope of this invention, which have the following:

  • 1. Eine Vielzahl Schichten verschiedener hydrophiler Polymere 1 (einschließlich Polyurethan) werden in absteigender Grö­ ßenordnung des Molekulargewichts von oben nach unten wie nachstehend aufgelistet und in Fig. 9(a) dargestellt übereinander gelegt, um ein mehrschichtiges Laminat aus der Vielzahl verschiedener hydrophiler Polymere zu bilden:
    Nr. 1 . . . . . 11 × 105
    Nr. 2 . . . . . 9 × 105
    Nr. 3 . . . . . 7 × 105
    Nr. 4 . . . . . 5 × 105
    Nr. 5 . . . . . 3 × 105     1. A plurality of layers of various hydrophilic polymers 1 (including polyurethane) are stacked in descending order of molecular weight from top to bottom as listed below and shown in Fig. 9 (a) to form a multi-layer laminate of the variety of different hydrophilic polymers form:
    Number 1 . , , , , 11 × 10 5
    No. 2 . , , , , 9 × 10 5
    No. 3. , , , , 7 × 10 5
    No. 4. , , , , 5 × 10 5
    No. 5. , , , , 3 × 10 5

Eine dünne schützende Maskierungsschicht 3 (die elektrisch isolierend ist) wird auf die äußeren Oberflächen des mehrschichtigen Laminats aufgebracht, und das Laminat wird z. B. mit einem Laserstrahl mikrobearbeitet, um mindestens eine Ver­ tiefung H durch das Laminat zu formen.A thin protective masking layer 3 (which is electrically insulating) is applied to the outer surfaces of the multilayer laminate, and the laminate is e.g. B. micromachined with a laser beam to form at least one depression H through the laminate.

Die Reihenfolge der Überlagerung kann auch umgekehrt werden, also mit ansteigendem Molekulargewicht von unten nach oben entgegengesetzt wie in Fig. 9(a), auf die die vorliegende Er­ findung nicht begrenzt ist.The order of the superposition can also be reversed, that is, with increasing molecular weight from bottom to top opposite to that in Fig. 9 (a), to which the present invention is not limited.

  • 1. Das mehrschichtige Laminat wird innig mit einer Platten­ kathode 4 (Nickel) verbunden und in den Elektrolyten des Systems zur Elektroformung 6 getaucht, damit der Elektro­ lyt durch Stoffübergang in die Polymere eindiffundiert um verschiedene Quellgrößen 11 wie in Fig. 9(b) gezeigt zu verursachen, damit die Größe der Vertiefung H zu verschie­ denen kleineren Durchmessern H1 schrumpft; d. h. das Poly­ mer mit dem niedrige m Molekulargewicht erfährt eine stär­ kere Quellung (z. B. Polymer Nr. 5), während das Polymer mit dem höheren Molekulargewicht (z. B. Polymer Nr. 1) eine geringere Quellung erfährt.
    Demzufolge werden die Durchmesser der geschrumpften Ver­ tiefung H1 in Stufen kleiner, wie aus Fig. 9(b) ersicht­ lich ist.    1. The multilayer laminate is intimately connected to a plate cathode 4 (nickel) and immersed in the electrolyte of the electroforming system 6 , so that the electrolyte diffuses into the polymers by mass transfer to different source sizes 11 as shown in Fig. 9 (b) to cause the size of the recess H to shrink to various smaller diameters H1; ie the polymer with the low m molecular weight experiences a stronger swelling (e.g. polymer No. 5), while the polymer with the higher molecular weight (e.g. polymer No. 1) experiences less swelling.
    As a result, the diameter of the shrunk depression H1 becomes smaller in steps, as can be seen from Fig. 9 (b).
  • 2. Das gequollene Laminat wird nunmehr dem Schritt der gal­ vanischen Formgebung im System zur Elektroformung 6 unter­ worfen, um Metall (Nickel) 5 in der Vertiefung H1 abzu­ scheiden bzw. diese bis zur gewünschten Tiefe oder Höhe damit aufzufüllen [Fig. 9(c)].2. The swollen laminate is now subjected to the step of galvanic shaping in the electroforming system 6 in order to deposit metal (nickel) 5 in the depression H1 or to fill it up to the desired depth or height [ FIG. 9 (c )].
  • 3. Das galvanisch geformte Produkt 5 wird durch Desorption des Elektrolyten aus dem Polymer vom Polymer getrennt. Nach der Entnahme des galvanisch geformten Produkts aus der Form kann eine Mikrostruktur aus mehreren Schichten, deren Durchmesser in Stufen allmählich abnehmen (oder zu­ nehmen), erhalten werden, wie in Fig. 9(d) dargestellt.3. The electroplated product 5 is separated from the polymer by desorption of the electrolyte from the polymer. After removing the electroformed product from the mold, a multi-layer microstructure whose diameter gradually decreases (or decreases) in steps can be obtained, as shown in Fig. 9 (d).

Zur Herstellung einer unregelmäßigen gestuften Mikrostruktur, wie in Fig. 10(d) gezeigt, können folgende Prozessschritte im Rahmen dieser Erfindung angewendet werden, die folgendes auf­ weisen:
To produce an irregular, stepped microstructure, as shown in FIG. 10 (d), the following process steps can be used within the scope of this invention, which include:

  • 1. Eine Vielzahl Schichten verschiedener hydrophiler Polymere 1 (einschließlich Polyurethan) werden in ungeordneter Grö­ ßenordnung des Molekulargewichts von oben nach unten wie nachstehend aufgelistet und in Fig. 10(a) dargestellt übereinander gelegt, um ein mehrschichtiges Laminat aus der Vielzahl verschiedener hydrophiler Polymere zu bilden:
    Nr. 1 . . . . . M1 (höchstes Molekulargewicht)
    Nr. 2 . . . . . M2 (mittleres Molekulargewicht)
    Nr. 3 . . . . . M3 (niedrigstes Molekulargewicht)
    Nr. 4 . . . . . M2 (mittleres Molekulargewicht)
    Nr. 5 . . . . . M1 (höchstes Molekulargewicht)    1. A plurality of layers of various hydrophilic polymers 1 (including polyurethane) are overlaid in an orderly order of molecular weight from the top down as listed below and shown in Fig. 10 (a) to form a multi-layer laminate of the variety of different hydrophilic polymers form:
    Number 1 . , , , , M1 (highest molecular weight)
    No. 2 . , , , , M2 (average molecular weight)
    No. 3. , , , , M3 (lowest molecular weight)
    No. 4. , , , , M2 (average molecular weight)
    No. 5. , , , , M1 (highest molecular weight)

Eine dünne schützende Maskierungsschicht 3 (die elektrisch isolierend ist) wird auf die äußeren Oberflächen des mehr­ schichtigen Laminats aufgebracht, und das Laminat wird z. B. mit einem Laserstrahl mikrobearbeitet, um mindestens eine Ver­ tiefung H durch das Laminat zu formen.A thin protective masking layer 3 (which is electrically insulating) is applied to the outer surfaces of the multilayer laminate, and the laminate is e.g. B. micromachined with a laser beam to form at least one depression H through the laminate.

  • 1. Das mehrschichtige Laminat wird innig mit einer Platten­ kathode 4 (Nickel) verbunden und in den Elektrolyten des Systems zur Elektroformung 6 getaucht, damit der Elektro­ lyt durch Stoffübergang in die Polymere eindiffundiert und verschiedene Quellgrößen 11 wie in Fig. 10(b) gezeigt zu verursachen, damit die Größe der Vertiefung H zu verschie­ denen kleineren Durchmessern H1 schrumpft; d. h. das Poly­ mer mit dem niedrigem Molekulargewicht erfährt eine stärkere Quellung (z. B. Polymer Nr. 3), während das Polymer mit dem höheren Molekulargewicht (z. B. Polymer Nr. 1) eine geringere Quellung erfährt.
    Demzufolge werden die Durchmesser der geschrumpften Ver­ tiefung H1 in Stufen kleiner entsprechend dem in Stufen abnehmenden Molekulargewicht der unregelmäßigen Anordnung, wie aus Fig. 10(b) ersichtlich ist.    1. The multilayer laminate is intimately connected to a plate cathode 4 (nickel) and immersed in the electrolyte of the electroforming system 6 so that the electrolyte diffuses into the polymers through mass transfer and various source sizes 11 as shown in Fig. 10 (b) to cause the size of the recess H to shrink to various smaller diameters H1; that is, the polymer with the low molecular weight experiences greater swelling (e.g. polymer # 3), while the polymer with the higher molecular weight (e.g. polymer # 1) experiences less swelling.
    As a result, the diameters of the shrunk depression H1 become smaller in steps corresponding to the molecular weight of the irregular arrangement decreasing in steps, as shown in Fig. 10 (b).
  • 2. Das gequollene Laminat wird nunmehr dem Schritt der galva­ nischen Formgebung im System zur Elektroformung 6 unter­ worfen, um Metall (Nickel) 5 in der Vertiefung H1 abzu­ scheiden bzw. diese bis zur gewünschten Tiefe oder Höhe damit aufzufüllen [Fig. 10(c)].2. The swollen laminate is now subjected to the step of electroplating in the electroforming system 6 in order to deposit metal (nickel) 5 in the depression H1 or to fill it up to the desired depth or height [ FIG. 10 (c )].
  • 3. Das galvanisch geformte Produkt 5 wird durch Desorption des Elektrolyten aus dem Polymer vom Polymer getrennt. Nach der Entnahme des galvanisch geformten Produkts aus der Form, kann eine Mikrostruktur aus mehreren Schichten, deren Durchmesser unregelmäßig gestuft sind, erhalten werden, wie in Fig. 10(d) dargestellt.3. The electroplated product 5 is separated from the polymer by desorption of the electrolyte from the polymer. After removing the electroformed product from the mold, a multi-layer microstructure whose diameters are irregularly graded can be obtained, as shown in Fig. 10 (d).

Das Molekulargewicht und das Ausmaß der Vernetzung der Polymere wie in dieser Erfindung angewendet können geeignet gewählt werden, um die gewünschte Quellung aufgrund des Stoffübergangs des Lösungsmittels im Elektrolyten zu erzielen, die in dieser Erfindung nicht begrenzt sind.The Molecular weight and the degree of crosslinking of the polymers as applied in this invention can be suitably chosen to the desired swelling due to mass transfer to achieve the solvent in the electrolyte in this Invention are not limited.

Die Polymere 1, Harze 2 und Metalle, wie sie im ersten bevor­ zugten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) verwendet werden, können auch in anderen Ausführungsformen (Beispielen), wie sie in Fig. 3 bis 10 dargestellt sind, angewendet oder selektiv ange­ wendet werden.The polymers 1 , resins 2 and metals, as used in the first preferred embodiment ( FIG. 1), can also be used in other embodiments (examples), as shown in FIGS. 3 to 10, or may be used selectively ,

Claims (18)

1. Mikroherstellungsprozess, der folgende Schritte auf­ weist:
  • A) Herstellen einer Elektrolytlösung zum Füllen in ein System zur Elektroformung zur Durchführung ei­ nes Schrittes der galvanischen Formgebung;
  • B) Auftragen eines hydrophilen Polymers, das in der Lage ist, ein Lösungsmittel der Elektrolytlösung zu absorbieren, um durch das Lösungsmittel zu quellen, auf ein ausgehärtetes hydrophobes Harz, das das Lö­ sungsmittel aus der Elektrolytlösung nicht absor­ bieren kann, zur Bildung einer Verbundlaminatein­ heit, die aus einer Schicht des hydrophoben Harzes und einer Schicht des hydrophilen Polymers besteht; Anordnen einer Vielzahl von Verbundlaminateinheiten in innigem Kontakt übereinander, um ein mehrschich­ tiges Verbundlaminat durch wiederholtes abwechseln­ des Anordnen einer Schicht des hydrophilen Polymers auf einer Schicht des hydrophoben Harzes zu bilden; und Aufbringen eines dünnen elektrisch isolierenden Maskierungsfilms auf allen äußeren Oberflächen des mehrschichtigen Verbundlaminats nach dessen Ober­ flächenbehandlung;
  • C) Mikrobearbeiten des mehrschichtigen Verbundlami­ nats zur Bildung eines dreidimensionalen Mikro­ strukturaufbaus mit einer Vielzahl durch das Verbundlaminat geformten Vertiefungen; und Verbinden in innigem Kontakt mit einer Plattenkathode;
  • D) Tauchen des Verbundlaminats im mikrobearbeiteten Zustand in die Elektrolytlösung des Systems zur E­ lektroformung, um den Stoffübergang des Lösungsmit­ tels in der Elektrolytlösung in das Polymer des Verbundlaminats zum Quellen des Verbundlaminats für das Schrumpfen der Größe jeder Vertiefung in diesem Polymer zu ermöglichen;
  • E) galvanisches Formen im System zur Elektroformung zum Füllen von Metall und Legierung in die Vertie­ fungen des Verbundlaminats, das bereits durch Sät­ tigung mit der Elektrolytlösung geqollen ist;
  • F) Desorption durch Erwärmen der Elektrolytlösung aus dem Polymer im gequollenen Zustand zum Schrump­ fen und Wiedergewinnen des Polymers, um ein mehr­ schichtiges Mikrostrukturprodukt vom Verbundlaminat zu trennen, um das mehrschichtige Mikrostrukturpro­ dukt mit hohem Seitenverhältnis zu erhalten.
1. Microfabrication process, which comprises the following steps:
  • A) preparing an electrolytic solution for filling in an electroforming system for performing an electroplating step;
  • B) applying a hydrophilic polymer capable of absorbing a solvent of the electrolytic solution to swell through the solvent onto a cured hydrophobic resin which cannot absorb the solvent from the electrolytic solution to form a composite laminate unit consisting of a layer of the hydrophobic resin and a layer of the hydrophilic polymer; Disposing a plurality of composite laminate units in intimate contact with each other to form a multi-layer composite laminate by repeatedly alternating disposing a layer of the hydrophilic polymer on a layer of the hydrophobic resin; and applying a thin electrically insulating masking film on all outer surfaces of the multilayer composite laminate after its surface treatment;
  • C) micromachining the multilayer composite laminate to form a three-dimensional microstructure structure with a plurality of depressions formed by the composite laminate; and connecting in intimate contact with a plate cathode;
  • D) immersing the composite laminate in the micromachined state in the electrolytic solution of the electroforming system to enable mass transfer of the solvent in the electrolytic solution to the polymer of the composite laminate to swell the composite laminate to shrink the size of each well in that polymer;
  • E) electroplating in the electroforming system for filling metal and alloy in the recesses of the composite laminate, which is already swollen by saturation with the electrolyte solution;
  • F) Desorption by heating the electrolyte solution from the polymer in the swollen state to shrink and recover the polymer to separate a multi-layer microstructure product from the composite laminate to obtain the multi-layer microstructure product with high aspect ratio.
2. Prozess nach Anspruch 1, bei dem das hydrophile Polymer enthält: hydrophiles Polyurethan und hydrophiles Poly­ methylmethacrylat.2. The process of claim 1, wherein the hydrophilic polymer contains: hydrophilic polyurethane and hydrophilic poly methyl methacrylate. 3. Prozess nach Anspruch 1, bei dem das hydrophobe Harz enthält: Epoxyd, Polytetrafluorethylen, hoch-dichtes Polyethylen, Polypropylen und Polycarbonat, die hydro­ phob sind.3. The process of claim 1, wherein the hydrophobic resin contains: epoxy, polytetrafluoroethylene, high density Polyethylene, polypropylene and polycarbonate, the hydro are phob. 4. Prozess nach Anspruch 1, bei dem das (die) zur galvani­ schen Formgebung verwendete Metall und Legierung ent­ hält: Nickel, Kupfer, Silber, Nickelphosphorlegierung, Nickel-Titan-Phosphor-Legierung, Nickel-Eisen-Phosphor- Legierung und Nickeltitanlegierung. 4. Process according to claim 1, in which the (the) for electroplating metal and alloy used holds: nickel, copper, silver, nickel phosphorus alloy, Nickel Titanium Phosphor Alloy, Nickel Iron Phosphor Alloy and nickel titanium alloy.   5. Mikroherstellungsprozess, der folgende Schritte auf­ weist:
  • A) Aufbringen eines hydrophilen Polymers, das eine Elektrolytlösung zum Schritt der galvanischen Form­ gebung absorbieren kann, auf der obersten Oberflä­ che eines darunter befindlichen hydrophoben Harzes, das nicht vollständig ausgehärtet ist, und auf der unteren Oberfläche eines darüber befindlichen hyd­ rophoben Harzes, das nicht vollständig ausgehärtet ist; nach Verdampfung und Aushärtung des hydrophi­ len Polymers Bindung aufgrund der Wechselwirkung der sich an jeder Grenzfläche zwischen dem hydrophilen Polymer und dem hydrophoben Harz gebil­ deten Molekülketten, um ein Verbundlaminat zu bil­ den, indem das hydrophile Polymer sandwichartig zwischen dem oberen und unteren hydrophoben Harz eingebracht wird, wobei zwischen den Schichten eine gute Adhäsion besteht; und Auftragen eines dünnen elektrisch isolierenden Films auf der äußeren Ober­ fläche des Laminats;
  • B) Mikrobearbeiten des Laminats zum Formen einer Vertiefung durch dieses und inniges Verbinden mit einer Plattenkathode;
  • C) Tauchen des Laminats im mikrobearbeiteten Zustand in eine Elektrolytlösung in einem Systems zur E­ lektroformung, um den Stoffübergang des Elektrolyts in das hydrophile Polymer zum Quellen des Polymers zu ermöglichen;
    Quellen eines Zwischenabschnitts der Dicke des hydrophilen Polymers zum Ausbilden eines konvexen Abschnitts, der zentripedal in Richtung der Achse der Vertiefung gekrümmt ist; mechanische Klemmung jeder Berührungsfläche zwischen dem hydrophilen Po­ lymer und dem hydrophoben Harz, um die Quellung von der Berührungsfläche aus zu verlangsamen, wodurch ein Quellabschnitt des Polymers gebildet wird, der sich konvex zentripedal erstreckt und eine zusam­ mengeschnürte Vertiefung bildet, die von zwei er­ weiterten Abschnitten an den gegenüberliegenden En­ den der zusammengeschnürten Vertiefung konvergiert;
  • D) galvanisches Formen im System zur Elektroformung zum Füllen von Metall und Legierung in die Vertie­ fung, die bereits durch Sättigung mit dem Elektro­ lyten gequollen ist;
  • E) Desorption durch Erwärmen der Elektrolytlösung aus dem Polymer zum Schrumpfen des Polymers und um das Laminat von einem galvanisch geformten Mikro­ strukturprodukt zu trennen, um ein Mikrostruktur­ produkt mit einem engen Halsabschnitt und zwei er­ weiterten Scheibenabschnitten an gegenüberliegenden Enden des Halsabschnitts zu erhalten.
5. Microfabrication process, which includes the following steps:
  • A) Applying a hydrophilic polymer that can absorb an electrolytic plating step to the top surface of an underlying hydrophobic resin that is not fully cured and to the lower surface of an overlying hydrophobic resin that is not is fully cured; after evaporation and curing of the hydrophilic polymer, bonding due to the interaction of the molecular chains formed at each interface between the hydrophilic polymer and the hydrophobic resin to form a composite laminate by sandwiching the hydrophilic polymer between the upper and lower hydrophobic resins , with good adhesion between the layers; and applying a thin electrically insulating film on the outer surface of the laminate;
  • B) micromachining the laminate to form a recess therethrough and intimately connecting it to a plate cathode;
  • C) immersing the laminated, micromachined state in an electrolytic solution in an electroforming system to allow mass transfer of the electrolyte to the hydrophilic polymer to swell the polymer;
    Swelling an intermediate portion of the thickness of the hydrophilic polymer to form a convex portion that is centripedally curved toward the axis of the recess; mechanically clamping each interface between the hydrophilic polymer and the hydrophobic resin to slow the swelling from the interface, thereby forming a swell portion of the polymer that extends convexly centripedally and forms a constricted depression that is formed by two extended portions converges at the opposite ends of the constricted depression;
  • D) electroplating in the electroforming system for filling metal and alloy into the recess, which is already swollen by saturation with the electrolyte;
  • E) Desorption by heating the electrolytic solution from the polymer to shrink the polymer and to separate the laminate from an electroplated microstructure product to obtain a microstructure product with a narrow neck portion and two heightened disc portions at opposite ends of the neck portion.
6. Prozess nach Anspruch 5, bei dem ein anschließender Prozessschritt des weiteren die Herstellung eines Ven­ turi-Rohrs enthält, das einen Drosselabschnitt enthält, in den zwei erweiterte Abschnitte, die an gegenüberlie­ genden Enden des Drosselabschnitts angeordnet sind, konvergieren, wobei das Venturi-Rohr dem Mikrostruktur­ produkt mit einem engen Halsabschnitt und zwei erwei­ terten Scheibenabschnitten, die an gegenüberliegenden Enden des Halsabschnitts angeordnet sind, entspricht.6. Process according to claim 5, in which a subsequent Process step furthermore the production of a ven contains turi tube, which contains a throttle section, in the two expanded sections opposite to the ends of the throttle section are arranged, converge, the venturi tube matching the microstructure product with a narrow neck section and two expansions tter disc sections that on opposite Ends of the neck portion are arranged corresponds. 7. Prozess nach Anspruch 5, bei dem das hydrophile Polymer enthält: hydrophiles Polyurethan und hydrophiles Poly­ methylmethacrylat.7. The process of claim 5, wherein the hydrophilic polymer contains: hydrophilic polyurethane and hydrophilic poly methyl methacrylate. 8. Prozess nach Anspruch 5, bei dem das hydrophobe Harz enthält: Epoxyd, Polytetrafluorethylen, hoch-dichtes Polyethylen, Polypropylen und Polycarbonat, die hydro­ phob sind. 8. The process of claim 5, wherein the hydrophobic resin contains: epoxy, polytetrafluoroethylene, high density Polyethylene, polypropylene and polycarbonate, the hydro are phob.   9. Prozess nach Anspruch 5, bei dem das (die) zur galvani­ schen Formgebung verwendete Metall und Legierung ent­ hält: Nickel, Kupfer, Silber, Nickelphosphorlegierung, Nickel-Titan-Phosphor-Legierung, Nickel-Eisen-Phosphor- Legierung und Nickeltitanlegierung.9. The process according to claim 5, wherein the (the) for electroplating metal and alloy used holds: nickel, copper, silver, nickel phosphorus alloy, Nickel Titanium Phosphor Alloy, Nickel Iron Phosphor Alloy and nickel titanium alloy. 10. Mikroherstellungsprozess, der folgende Schritte auf­ weist:
  • A) Beschichten eines kubischen hydrophilen Polymers mit einer dünnen, schützenden, elektrisch isolie­ renden Schicht auf sechs äußeren Oberflächen des kubischen Polymers und Bohren einer Vielzahl Ver­ tiefungen von drei Oberflächen (Px, Py, Pz) des pa­ rallelepiped-förmigen Kubus aus; wobei die drei e­ benen Flächen (Px, Py, Pz) jeweils die X-Achse, Y- Achse, Z-Achse der Raumachsen (x, y, z) rechtwink­ lig schneiden und die drei ebenen Flächen (Px, Py, Pz) jeweils aneinander angrenzen und rechtwinklig zueinander liegen und jede Vertiefung, die sich in Längsrichtung durch das kubische Polymer erstreckt, parallel zu jeder Achse (x, y, z) verläuft, und sich drei Vertiefungen von den drei Oberflächen (Px, Py, Pz) in mindestens einem gemeinsamen Punkt unter einem rechten Winkel der entsprechenden Orte der Koordinaten der drei ebenen Flachen (Px, Py, Pz) schneiden;
  • B) inniges Verbinden von drei unteren Oberflächen des mikrobearbeiteten kubischen Polymers, die jeweils parallel zu den drei ebenen Flächen (Px, Py, Pz) verlaufen, mit drei Plattenkathoden und dann Tauchen in einen Elektrolyten eines Systems zur E­ lektroformung, um den Elektrolyten über die Vertie­ fungen in das Polymer zu diffundieren, um ein Quellen des Polymers zu verursachen, so dass die Größe der Vertiefung schrumpft;
  • C) galvanische Formgebung des Polymers, das mit den Plattenkathoden im System zur Elektroformung ver­ bunden ist, um Metall und Legierung in den Vertie­ fungen des Polymers abzuscheiden, um ein galvanisch geformtes Mikrostrukturprodukt zu erhalten;
  • D) Trennen des galvanisch geformten Mikrostruktur­ produktes vom Polymer, indem das galvanisch geform­ te Mikrostrukturprodukt und das Polymer in heißes Wasser getaucht werden, um große Mengen heißen Was­ sers in das hydrophile Polymer einzudiffundieren, um einen Schwellbruch des Polymers zum einfachen Trennen des galvanisch geformten Mikrostrukturpro­ dukts vom Polymer herbeizuführen, um das dreidimen­ sionale Netzwerk aus Metall zu erhalten.
10. Microfabrication process, which comprises the following steps:
  • A) coating a cubic hydrophilic polymer with a thin, protective, electrically insulating layer on six outer surfaces of the cubic polymer and drilling a plurality of depressions from three surfaces (Px, Py, Pz) of the parallelepiped-shaped cube; the three planar surfaces (Px, Py, Pz) each intersect the X-axis, Y-axis, Z-axis of the spatial axes (x, y, z) at right angles and the three flat surfaces (Px, Py, Pz) each adjoin each other and are perpendicular to each other, and each recess extending longitudinally through the cubic polymer runs parallel to each axis (x, y, z), and three recesses from the three surfaces (Px, Py, Pz) in intersect at least one common point at a right angle to the corresponding locations of the coordinates of the three flat surfaces (Px, Py, Pz);
  • B) intimately connecting three lower surfaces of the micromachined cubic polymer, each parallel to the three planar surfaces (Px, Py, Pz), with three plate cathodes and then immersed in an electrolyte of an electroforming system to pass the electrolyte over the Diffuses wells into the polymer to cause the polymer to swell so that the size of the well shrinks;
  • C) electroplating the polymer associated with the plate cathodes in the electroforming system to deposit metal and alloy in the recesses of the polymer to obtain an electroplated microstructure product;
  • D) Separating the electroformed microstructure product from the polymer by immersing the electroformed microstructure product and the polymer in hot water to diffuse large amounts of hot water into the hydrophilic polymer to cause swelling of the polymer for easy separation of the electroformed microstructure pro duct from the polymer to obtain the three-dimensional network of metal.
11. Prozess nach Anspruch 10, bei dem das hydrophile Poly­ mer enthält: hydrophiles Polyurethan und hydrophiles Polymethylmethacrylat.11. The process of claim 10, wherein the hydrophilic poly mer contains: hydrophilic polyurethane and hydrophilic Polymethylmethacrylate. 12. Prozess nach Anspruch 10, bei dem das Metall und die Legierung enthält: Nickel, Kupfer, Silber, Nickelphos­ phorlegierung, Nickel-Titan-Phosphor-Legierung, Nickel- Eisen-Phosphor-Legierung und Nickeltitanlegierung.12. The process of claim 10, wherein the metal and the Alloy contains: nickel, copper, silver, nickelphos phosphor alloy, nickel-titanium-phosphor alloy, nickel Iron-phosphorus alloy and nickel titanium alloy. 13. Mikroherstellungsprozess, der folgende Schritte auf­ weist:
  • A) Aufbringen eines hydrophilen Polymers, das Elekt­ rolytlösung absorbieren kann, auf einer ersten Me­ tallplatte durch Erwärmen, um die Vernetzung des Polymers herbeizuführen; bei vernetztem Polymer bis auf eine 95%-ige Vernetzung, Legen einer zweiten Metallplatte auf das Polymer, so dass das Polymer sandwichartig zwischen den beiden Metallplatten zu liegen kommt; und Wiederholen des Übereiander­ schichtens von Metallplatten und Polymer, um ein mehrschichtiges Laminat mit einer Vielzahl Metall­ platten zu bilden, wobei jeweils eine Polymer­ schicht sandwichartig zwischen einer oberen und ei­ ner unteren Metallplatte liegt; Beschichten aller äußeren Oberfächen des mehrschichtigen Laminats mit einem dünnen schützenden Maskierungsfilm, der e­ lektrisch isolierend ist, und dann Mikrobearbeiten zur Bildung einer sich senkrecht durch das Laminat erstreckenden Vielzahl Vertiefungen;
  • B) inniges Verbinden des mehrschichtigen Laminats mit einer Plattenkathode und Tauchen in einen E­ lektrolyten eines Systems zur Elektroformung, um den Elektrolyten in das Polymer zu diffundieren, um ein Quellen des Polymers bis zur Sättigung der Quellung zu verursachen, so dass die Größe der Ver­ tiefung schrumpft;
  • C) galvanische Formgebung des gequollenen mehr­ schichtigen Laminats im System zur Elektroformung, um Metall und Legierung in den Vertiefungen des Po­ lymers abzuscheiden, die mit der Vielzahl der Me­ tallplatten integral ausgeformt werden;
  • D) Trennen des galvanisch geformten Mikrostruktur­ produktes mit einer Vielzahl Metallplatten und Me­ tallsäulen, die zwischen jeweils zwei Schichten der Metallplatten im Abstand zueinander angeordnet sind, um die Metallplatten zu tragen, indem eine große Menge heißen Wassers durch Stoffübergang in das Polymer eindiffundiert, um einen Quellbruch des Polymers zum Trennen des Mikrostrukturprodukts vom Polymer herbeizuführen.
13. Microfabrication process, which includes the following steps:
  • A) applying a hydrophilic polymer, which can absorb electrolytic solution, on a first metal plate by heating to bring about the crosslinking of the polymer; in the case of crosslinked polymer except for a 95% crosslinking, placing a second metal plate on the polymer so that the polymer is sandwiched between the two metal plates; and repeating the stacking of metal plates and polymer to form a multi-layer laminate with a plurality of metal plates, each having a polymer layer sandwiched between an upper and a lower metal plate; Coating all of the outer surfaces of the multilayer laminate with a thin protective masking film that is electrically insulating and then micromachining to form a plurality of depressions extending perpendicularly through the laminate;
  • B) intimately connecting the multilayer laminate to a plate cathode and immersing it in an electrolyte of an electroforming system to diffuse the electrolyte into the polymer to cause the polymer to swell until the swell is saturated so that the size of the depression shrinking;
  • C) electroplating the swollen multilayer laminate in the electroforming system to deposit metal and alloy in the recesses of the polymer which are integrally molded with the plurality of metal plates;
  • D) Separating the galvanically shaped microstructure product with a plurality of metal plates and metal pillars, which are arranged between two layers of the metal plates at a distance from each other to support the metal plates by a large amount of hot water diffuses into the polymer through mass transfer to one Cause swelling of the polymer to separate the microstructured product from the polymer.
14. Prozess nach Anspruch 13, bei dem das hydrophile Poly­ mer enthält: hydrophiles Polyurethan und hydrophiles Polymethylmethacrylat.14. The process of claim 13, wherein the hydrophilic poly mer contains: hydrophilic polyurethane and hydrophilic Polymethylmethacrylate. 15. Prozess nach Anspruch 13, bei dem das Metall und die Legierung enthält: Nickel, Kupfer, Silber, Nickelphos­ phorlegierung, Nickel-Titan-Phosphor-Legierung, Nickel- Eisen-Phosphor-Legierung und Nickeltitanlegierung.15. The process of claim 13, wherein the metal and the Alloy contains: nickel, copper, silver, nickelphos phosphor alloy, nickel-titanium-phosphor alloy, nickel Iron-phosphorus alloy and nickel titanium alloy. 16. Mikroherstellungsprozess, der folgende Schritte auf­ weist:
  • A) Übereinanderlegen einer Vielzahl Schichten ver­ schiedener hydrophiler Polymere in einer Reihenfol­ ge sich ändernder verschiedener Molekulargewichte der Polymere von oben nach unten, um ein mehr­ schichtiges Laminat aus der Vielzahl verschiedener hydrophiler Polymere zu bilden; und Aufbringen ei­ ner dünnen schützenden Maskierungsschicht, die e­ lektrisch isolierend ist, auf allen äußeren Ober­ flächen des mehrschichtigen Laminats, und Mikrobe­ arbeiten des Laminats zur Ausformung mindestens ei­ ner Vertiefung durch das Laminat;
  • B) inniges Verbinden des mehrschichtigen Laminats mit einer Plattenkathode und Tauchen in einen E­ lektrolyten eines Systems zur Elektroformung, damit der Elektrolyt durch Stoffübergang in die Polymere eindiffundiert, um verschiedene Quellgrößen zu er­ halten und die Vertiefungen zu verschiedenen klei­ neren Durchmessern zu schrumpfen; wobei das Polymer mit dem niedrigeren Molekulargewicht eine stärkere Quellung, und das Polymer mit dem höheren Moleku­ largewicht eine geringere Quellung erfährt;
  • C) galvanische Formgebung des gequollenen Laminats im System zur Elektroformung, um Metall und Legie­ rung in der Vertiefung abzuscheiden;
  • D) Trennen des galvanisch geformten Produkts vom Po­ lymer durch Desorption des Elektrolyten aus dem Po­ lymer; und Entnahme des galvanisch geformten Pro­ dukts aus der Form, um eine Mikrostruktur aus meh­ reren Schichten, deren Durchmesser sich in Stufen ändern, zu erhalten.
16. Microfabrication process comprising the following steps:
  • A) overlaying a plurality of layers of different hydrophilic polymers in order of changing different molecular weights of the polymers from top to bottom to form a multi-layer laminate of the plurality of different hydrophilic polymers; and applying a thin protective masking layer, which is electrically insulating, on all outer surfaces of the multilayer laminate, and micro-working of the laminate to form at least one recess through the laminate;
  • B) intimately connecting the multilayer laminate to a plate cathode and immersing it in an electrolyte of an electroforming system so that the electrolyte diffuses into the polymers through mass transfer in order to maintain different swelling sizes and to shrink the depressions to different smaller diameters; wherein the polymer with the lower molecular weight swells more and the polymer with the higher molecular weight experiences less swelling;
  • C) electroplating the swollen laminate in the electroforming system to deposit metal and alloy in the recess;
  • D) separating the electroformed product from the polymer by desorption of the electrolyte from the polymer; and removing the electroformed product from the mold to obtain a microstructure composed of several layers, the diameters of which change in steps.
17. Prozess nach Anspruch 16, bei dem das hydrophile Poly­ mer enthält: hydrophiles Polyurethan und hydrophiles Polymethylmethacrylat.17. The process of claim 16, wherein the hydrophilic poly mer contains: hydrophilic polyurethane and hydrophilic Polymethylmethacrylate. 18. Prozess nach Anspruch 16, bei dem das (die) zur galva­ nischen Formgebung verwendete Metall und Legierung ent­ hält: Nickel, Kupfer, Silber, Nickelphosphorlegierung, Nickel-Titan-Phosphor-Legierung, Nickel-Eisen-Phosphor- Legierung und Nickeltitanlegierung.18. The process of claim 16, wherein the galva African design used metal and alloy ent holds: nickel, copper, silver, nickel phosphorus alloy, Nickel Titanium Phosphor Alloy, Nickel Iron Phosphor Alloy and nickel titanium alloy.
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