DE10038004A1 - Verfahren zur Mikrostrukturierung der formgebenden Oberfläche eines Formgebungswerkzeuges für das Erzeugen von Mikrostrukturen in Glas oder Kunststoff und zugehöriges Formgebungswerkzeug - Google Patents

Abstract

Derartige Formgebungswerkzeuge werden typischerweise bei Heißformgebungsverfahren eingesetzt, um in das im plastischen Zustand vorliegende Substrat aus Glas oder Kunststoff die vorgegebene Struktur einzuprägen. Um den hohen Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Kontaktverhalten usw. gerecht zu werden, muß die formgebende Oberfläche des Formgebungswerkzeuges aus speziellen Werkstoffen bestehen, die nicht einfach zu strukturieren sind. DOLLAR A Die Erfindung sieht ein kostengünstig durchzuführendes Verfahren zur Strukturierung vor, bei dem zunächst auf der unstrukturierten Oberfläche durch die Methode der Lithographie eine Photolackschicht (2) mit Kavitäten (2a) und erhabenen Stellen (2b) strukturiert wird, die mit dem Kontaktwerkstoff vorzugsweise durch thermisches Spritzen beschichtet wird, wobei durch einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt die Beschichtung (4) auf Strukturhöhe gebracht wird, unter Freilegung der Photolackstruktur in den erhabenen Stellen (2b), die anschließend entfernt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Mikrostrukturierung der formgebenden Oberfläche eines Formgebungswerkzeuges für das Erzeugen von Mikrostrukturen in Glas oder Kunststoff und zugehöriges Formgebungswerkzeug mittels eines Heißformgebungsverfahrens.

Die Erfindung betrifft ferner das zugehörige Formgebungswerkzeug.

Mit Mikrostrukturen hoher Präzision versehenes Glas wird für Präzisionsanwendungen, insbesondere im Bereich der Gläser mit optischen Funktionen, benötigt, beispielsweise für Displays, Beleuchtungssysteme, und für die Sensortechnik. Von besonderer Bedeutung sind dabei Displayscheiben von neueren Flachbildschirmgenerationen (Plasma Display Panel = PDP bzw. Plasma Addressed Liquid Crystal = PALC). In die sogenannte Kanalplatte dieser Flachbildschirmgläser werden Mikrokanalstrukturen für die Ansteuerung einzelner Zeilen oder Spalten eingebracht, die sich über die gesamte aktive Bildschirmbreite oder -höhe erstrecken und in denen über eine elektrische Entladung Plasma gezündet wird. Die beidseitige Begrenzung eines einzelnen Kanals wird über annähernd rechteckige Stege realisiert, deren Breite möglichst gering ist. Um ein ausreichendes Entladungsvolumen zu erhalten, ist die Höhe der Stege wesentlich größer als deren Breite. Der Abstand der Stege soll dabei möglichst gering sein.

Die Kanalplatte stellt somit die mikrostrukturierte Glasrückplatte eines PALC- bzw. PDP-Displays dar.

Diese kanalförmige Mikrostrukturierung, wie sie in Fig. 5 bildlich dargestellt ist, muß kostengünstig und in großen Stückzahlen für verschiedene Displaygrößen (Bildschirmdiagonalen bis 60") erfolgen. In Abhängigkeit vom Bildschirmformat liegen die Strukturabmessungen in folgenden Bereichen: Stegabstand (Pitch) X = 150-650 µm, Steghöhe Y = 150-250 µm und Stegbreite Z = 30-50 µm. Für ein 42"-HiVision PDP-Display sind beispielsweise ca. 5760 Kanäle mit einem Pitch "X" von ca. 161 µm bei einer Steghöhe Y von 150 µm und einer Stegbreite "Z" von 30 µm mit Toleranzen von wenigen µm über ca. 520 mm Länge zu fertigen.

Diese enorm hohen Spezifikationsanforderungen bedingen ein hochpräzise arbeitendes Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung. Vergleichbares gilt für andere Anwendungen, z. B. in der Labortechnik (Titerplatten) in der Optoelektronik (V-groove arrays), oder in der Unterhaltungstechnik (z. B. Uhrenbeleuchtung.

Die Mikrostrukturierung der Glasplatte erfolgt derzeit im allgemeinen über ein Siebdruckverfahren, wobei zwischen 10-20 Glaslotschichten Schicht für Schicht auf dem Glassubstrat abgeschieden werden. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und somit Zeit- und kostenintensiv und ist damit für eine wirtschaftliche Serienfertigung nicht geeignet.

Vergleichbares gilt für Verfahren mit Schleif-, Sandstrahl- und Laserbearbeitung.

Es ist auch bekannt, mittels Heißformgebungstechniken auf der Basis eines Formgebungswerkzeuges mit mikrostrukturierter Oberfläche, das mit dem Glas bzw. Kunststoff in Wirkeingriff gebracht wird, Mikrostrukturen im Glas bzw. Kunststoff zu erzeugen.

Bei dieser Technologie muß die formgebende Oberfläche des Formgebungswerkzeuges entsprechend dem Negativ der aufzubringenden Strukturen mikrostrukturiert sein. Durch Aufbringen eines entsprechenden Druckes auf das Formgebungswerkzeug bildet sich dann das Negativ der strukturierten Oberfläche des Formgebungswerkzeuges im plastifizierten Glassubstrat ab. Die Fig. 3 zeigt dabei diese Negativstruktur für ein PDP- System, die Fig. 4 die Negativstruktur für ein PALC-System.

Bei der Heißformgebung werden die Formgebungswerkzeuge teilweise korrosiven Medien und hohen Temperaturen ausgesetzt (200°C bis 1400°C). Sie werden daher aus speziellen Werkstoffen wie hochlegierte Legierungen, Hartlegierungen oder Keramiken gefertigt, die den extremen Bedingungen standhalten. Das kostengünstige Aufbringen von großflächigen Mikrostrukturen, d. h. Strukturen im µm-Bereich, in die Oberflächen dieser Werkstoffe, ist dabei nicht unproblematisch.

Zur Herstellung der strukturierten Formgebungswerkzeuge ist der Einsatz verschiedener fertigungstechnischer Verfahren denkbar. Dabei sind in Bezug auf das Strukturierungsverfahren bzw. die erzeugte Struktur folgende Hauptanforderungen zu erfüllen:

• - exakte geometrische Negativabbildung der geforderten Glasstruktur (großflächig ≦ 1 m²),
• - hohe Ebenheit und geringe Rauhigkeit der Werkzeugoberfläche (Vermeidung der Abbildung von Aufrauhungen im Glas),
• - glatte Flankenflächen ohne Hinterschneidungen (Gewährleistung der Entformbarkeit).

Für das Strukturieren von Oberflächen im µm-Bereich stehen gemäß dem Stand der Technik folgende Herstellungswege zur Verfügung:

1. Funkenerosion

Die Eignung der Funkenerosion leitet sich aus dem thermischen Wirkprinzip ab, welches nahezu prozeßkräftefrei und unabhängig von den mechanischen Eigenschaften des bearbeiteten Werkstoffs operiert. Mit der Technologie des Bahnerodierens ist es auch möglich, großflächige Werkzeuge zu bearbeiten. Scheiben- oder Stiftelektroden bringen die Strukturen in das Werkzeug ein.

Durch den angelegten Strom werden die zu strukturierenden Bereiche aufgeschmolzen und dadurch von der Werkzeugoberfläche entfernt. An den Kanten der strukturierten Bereiche entstehen dabei durch das Aufschmelzen jedoch unerwünschte Oberflächenfehler. Außerdem besteht der Nachteil, daß der zu strukturiende Werkstoff elektrisch leitend sein muß.

2. Laserbearbeitung

Durch die Laserbearbeitung werden, ähnlich wie bei der Funkenerosion, die Werkstoffe mit Hilfe des thermischen Wirkprinzips strukturiert. Auch eine großflächige Strukturierung ist möglich. Die Energiedichte ist bei der Laserbearbeitung aber sehr viel größer als bei der Funkenerosion. Die Oberflächenfehler, die durch die Aufschmelzungen zustande kommen, werden dadurch minimiert. Das Verfahren ist jedoch mit Nachteil sehr zeitaufwendig und teuer.

3. Mikrozerspanung

Die Mikrozerspanung erfolgt mit Hilfe eines monokristallinen Diamanten. Durch eine Kantenschärfe von kleiner als 10 nm und durch eine sehr genaue Werkzeugführung ist das Einbringen von Mikrostrukturen äußerst präzise möglich (Fly-cutting-Methode).

Zur Zeit werden mit dieser Technologie duktile Nichteisenmetalle wie Cu, Messing und Aluminiumlegierungen sowie die chemischen Ni-P- Schichten strukturiert. Ni-, Co- und Fe-Legierungen, Hartmetalle und Keramiken können nicht mit dieser Methode strukturiert werden, da der Diamant beim Einsatz versagt, durch Verschleiß bzw. eine Reaktion mit dem Werkstoff. Der Vorteil dieser Technologie liegt in der sehr präszisen Bearbeitung und darin, daß keine Oberflächenfehler auftreten. Der Nachteil besteht darin, daß nur ausgewählte Materialien strukturierbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Mikrostrukturierung der formgebenden Oberfläche eines Formgebungswerkzeuges für das Erzeugen von Mikrostrukturen in Glas oder Kunststoff mittels eines Heißformgebungsverfahrens zu schaffen, mit dem es gelingt, kostengünstig definierte Strukturen bis hin zum µm-Bereich großflächig und auf beliebigen Material-Zusammensetzungen des Formgebungswerkzeuges zu erzielen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den Schritten:

• - mittels der Technik der Lithographie wird eine auf der unstrukturierten, durch einen Grundwerkstoff gebildeten Oberfläche des Formgebungswerkzeuges aufgebrachte Photolackschicht durch Maskierung entsprechend dem Negativ der aufzubringenden Mikrostruktur strukturiert,
• - auf diese Photolackstruktur mit Erhöhungen und Kavitäten wird unter Anwendung einer Beschichtungs-Technologie mindestens ein Werkstoff aufgetragen, der auch die Kavitäten der Photolackstruktur ausfüllt, danach wird die zu strukturierende Oberfläche einem Schleif- und Polierprozeß unterworfen, bis der aufgetragene Werkstoff die geforderte Strukturhöhe hat, unter Freilegung des bedeckten Bereiches der erhabenen Photolackstruktur,
• - abschließend wird der freigelegte Photolack entfernt, unter Bildung der gewünschten formgebenden Struktur auf dem Formgebungswerkzeug durch die verbleibende Struktur des aufgetragenen Werkstoffes.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es auf kostengünstige Weise möglich, definierte Strukturen bis hin zum µm-Bereich großflächig auf beliebige Materialzusammensetzungen des Formgebungswerkzeuges aufzubringen. Die vorbeschriebenen Hauptanforderungen an das Strukturierungsverfahren bzw. die erzeugbare Struktur werden voll erfüllt.

Dadurch ist erfindungsgemäß ein Formgebungswerkzeug mit einer mikrostrukturierten formgebenden Oberfläche für das Erzeugen von Mikrostrukturen in Glas bzw. Kunststoff erhältlich, bei dem die Mikrostruktur durch einen Werkstoff vorgegeben ist, der auf einen Grundwerkstoff des Werkzeuges durch eine Beschichtungs-Technologie strukturiert aufgebracht ist.

Um das Kontaktverhalten des Grundkörpers mit dem Glas bzw. Kunststoff zu verbessern, wird das Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung so geführt, daß auf den Grundwerkstoff vor dem Aufbringen der Photolackschicht eine Funktionsschicht aus einem anderen Werkstoff aufgebracht wird. Der Werkstoff dieser Funktionsschicht wird durch das Kontaktverhalten bestimmt, wogegen der Grundwerkstoff, z. B. Stahl, die notwendige mechanische Fertigkeit gewährleistet.

Zur Erhöhung der Verschleißfertigkeit bei Bedarf entsprechend den Glas- oder Kunststoffanforderungen ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn die auf den Grundwerkstoff aufgebrachten Werkstoffschichten durch einen nachfolgenden HIP-Prozeß nachverdichtet werden.

Vorzugsweise erfolgt das Auftragen des Werkstoffes auf die Photolackstruktur unter Anwendung der Technogie des Thermischen Spritzens, wobei grundsätzlich auch andere Beschichtungs Technologien anwendbar sind.

Das Thermische Spritzen erfolgt gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft durch das Verfahren des Flammspritzens, insbesondere durch das HVOF-Verfahren (High Velocity Oxid Fuel Flame Spraying). Dieses Verfahren ermöglicht einen Schichtaufbau mit hoher Gefügehomogenität bzw. füllt in besonders hohem Maße auch µm-Strukturen aus.

Dieser Vorteil ist auch dann gegeben, wenn gemäß einer zweiten Weiterbildung der Erfindung das Thermische Spritzen durch das Verfahren des Plasmaspritzens erfolgt, insbesondere durch das VPS (Vacuum Plasma Spraying)- oder LPPS-Verfahren (Low Pressure Plasma Spraying). Diese Verfahren haben den zusätzlichen Vorteil, daß eine große Bandbreite von Werkstoffen, insbesondere auch Hartlegierungen und Hartstoffe, wie Karbide, verspritzt werden können.

Vorgenannte Verfahren ermöglichen es zudem, daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sowohl einphasige Werkstoffe als auch Werkstoffkombinationen, wie Schichtsysteme oder Gradientenwerkstoffe, aufgespritzt werden können. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, den Werkstoff für die formgebende, strukturierte Oberfläche des Formgebungswerkzeuges dem jeweiligen Anwendungszweck anpassen.

Als Materialien, die auf einen metallischen Grundwerkstoff des Formgebungswerkzeuges durch das Thermische Spritzen aufgebracht werden, und die den hohen Anforderungen an das Kontaktverhalten Werkzeug/Glas bzw Kunststoff genügen, kommen vorzugsweise metallische Werkstoffe (z. B.: Pt, Au, Pd, Ir, Rh, Os, Ru, Re, W, Hf, Ta, Nb, Mo, Ti, Cu, Ni, Co, Zr, Si, Legierungen dieser Elemente, mit P und B als weitere Bestandteile) und keramische Werkstoffe (z. B.: C, SiC, B₄C, BN, BCN, WC, TiC, TiN, Ti₂N, TiB₂, TiCN, TiAIN, AIN, AION, CrN, CrON, AI₂O₃, Si₃N₄, ZrN, TaC) in Frage.

Dabei kann die Oxidationsbeständigkeit durch Ionenstrahl-Modifikationen der Beschichtungen wie Ionenimplantation (z. B. Si⁺ in C-Schichten) oder Ionenstrahlmischen positiv beeinflußt werden.

Zur Verbesserung des Kontaktverhaltens Werkzeug/Glas bzw. Kunststoff kann zusätzlich auf die durch Thermisches Spritzen aufgebrachten Mikrostruktur eine dünne Schicht eines geeigneten Werkstoffes aufgebracht werden.

Im Hinblick auf eine gute Kühlung des Glases haben Metalle aufgrund ihrer im Vergleich zu Keramiken höheren thermischen Leitfähigkeit Vorteile. Bezüglich der Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit sowie des Verschleißwiderstandes werden wiederum keramische Werkstoffe in der Regel metallischen Werkstoffen überlegen sein. Die Kombination eines metallischen Grundwerkstoffs mit einer keramischen Schicht stellt demzufolge meist die beste Werkstofflösung dar. In Abhängigkeit vom Prozeß der Mikrostrukturierung im Glas bzw Kunststoff und dessen Bedingungen (Walzen, Pressen; Glas- bzw. Kunststofftyp mit typischem Werkzeug- Kontaktverhalten und bestimmtem Temperatur-Viskositäts-Verlauf) werden in der Praxis die Werkstoffe ausgewählt.

Hinsichtlich des eingangs bezeichneten Formgebungswerkzeuges gelingt die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Mikrostruktur durch einen Werkstoff vorgegeben ist, der auf einen Grundwerkstoff des Werkzeuges durch Thermisches Spritzen mikrostrukturiert aufgebracht wird.

Anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in fünf Figurenteilen A-E die einzelnen Verfahrensschritte zur Mikrostrukturierung der formgebenden Oberfläche eines Formgebungswerkzeuges durch Strukturierung einer auf den Grundkörper des Formgebungswerkzeuges aufgebrachten Photolackschicht durch Mikrolithographie und Beschichten dieser Struktur mit einem Kontaktwerkstoff durch Thermisches Spritzen, und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, bei der im Ausgangszustand auf den Grundkörper vor dem Aufbringen der Photolackschicht eine Funktionsschicht aus einem anderen Werkstoff aufgebracht ist.

In Fig. 1 sind in den einzelnen Figurenteilen A-E die einfach durchzuführenden, voneinander getrennten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Mikrostrukturierung der formgebenden Oberfläche eines Formgebungswerkzeuges für das Erzeugen von Mikrostrukturen in Glas oder Kunststoff schematisch in Form von Längsschnitt-Darstellungen gezeigt. Zunächst wird gemäß dem Figurenteil A auf einen Grundwerkstoff 1 des Formgebungswerkzeuges, z. B. eines Stahlformkörpers, ein Photolack 2, auch Resist genannt, in einer Dicke von 50 µm-1 mm aufgebracht. Auf diese Photolackschicht 2 wird eine Maske 3 aufgebracht, die entsprechend der durchzuführenden Mikrostrukturierung ausgebildet ist. In der Fig. 1 ist dabei der Einfachheit halber eine Recheckstruktur dargestellt. In der Praxis, beispielsweise bei Formgebungswerkzeugen zur Erzeugung von Mikrostrukturen in Form von Kanälen gemäß den Fig. 3 und 4, ist die Maskenstruktur auf die jeweils zu erzeugenden Mikrostrukturen ausgerichtet. Durch das Verfahren der Lithographie wird der Photolack an den nicht abgedeckten Bereichen der Maskierung belichtet, und die belichteten Stellen werden danach von dem Grundwerkstoff 1 entfernt, so daß, wie im Figurenteil B dargestellt eine Struktur, gebildet aus dem nicht belichteten Photolack mit Kavitäten 2a und Erhebungen 2b, verbleibt.

Die Photolackstruktur nach dem Figurenteil B wird anschließend mit einem Werkstoff oder einer Werkstoffkombination beschichtet, wobei sich der Werkstoff nach den Anforderungen richtet, die sich aus dem Kontaktverhalten des Formgebungswerkzeuges mit dem zu strukturierenden Glas- bzw. Kunststoff-Material ergeben. Es werden dabei typischerweise sowohl hochtemperaturbeständige Legierungen auf Fe-, Ni und Co-Basis (z. B.: Inconel xx, Incoly xx, Nicrofer xx, Nimonic xx, Udimet xx, PM 1000, PM 2000, Deloro alloys xx, Stellite xx, Tribaloy, Hastelloy xx, Haynesxx), keramische Werkstoffe wie z. B. Si₃N₄, SiC, SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, B₄C, BN, BCN, WC, TiC, TiN, Ti2N, TiB2, TiCN, TiAIN, AIN, AION, CrN, CrON, ZrON, ZrN, TaC, Edelmetalle und -legierungen (Pt, Au, Ir, Rh, OS, Ru, Re) und Refräktärmetalle (W, Hf, Ta, Hb, Mo) abgeschieden.

Die Beschichtung der Photolackstruktur 2a, 2b mit diesen Werkstoffen erfolgt dabei mit der Technologie des Thermischen Spritzens, die insbesondere das Flammspritzen und Plasmaspritzen umfaßt, und die Schichten mit hoher Gefügehomogenität gewährleistet, bei einer großen Bandbreite von zu verspritzenden Werkstoffen. Die durch das Thermische Spritzen, angedeutet durch Pfeile, erzeugte Beschichtung 4 ist im Figurenteil C dargestellt.

Thermische Spritzverfahren umfassen in bekannter Weise das Flammspritzen, das Lichtbogenspritzen, das Plasmaspritzen und Sonderspritzverfahren wie Detonations-Beschichten und Kondensator-Spritzverfahren. Auch diese Verfahren sind grundsätzlich bekannt und brauchen daher hier nicht näher beschrieben zu werden. Für den vorliegenden Anwendungsfall ist dabei das Plasmaspritzen von besonderer Bedeutung, weil es von allen Verfahren die hochwertigsten Beschichtungen, insbesondere auch hinsichtlich der Gefügehomogenität liefert und weil es die Verarbeitung hochschmelzender metallischer, und keramischer Werkstoffe erlaubt, wie sie insbesondere bei der Strukturierung von Glas wegen der notwendigen Hitze- und Korrosionsbeständigkeit bzw. der notwendingen Verschleißfestigkeit benötigt werden. Zu diesen Werkstoffen zählen insbesondere Legierungen auf Nickel/Chrom-Basis und Karbide.

Beim Flammspritzen hat dabei das sognenannte HVOF-Verfahren (High Velocity Oxid Fuel Flame Spraying) und beim Plasmaspritzen das sogenannte VPS-Verfahren (Vacuum Plasma Spraying) eine besondere Bedeutung erlangt. Gerade bei diesen Verfahren können sehr geringe Porositäten und hohe Gefügehomogenitäten erreicht werden.

Die Wirksamkeit der Verfahren des Thermischen Spritzens hängt in bekannter Weise maßgebend von den Parametern während der Beschichtung, hier der Negativform 1, ab. Solche Parameter sind beispielswiese die Trägergaszufuhr, der Abstand der Brennerdüse von der Negativform, die Temperaturführung usw. Sie variieren in Abhängigkeit vom zu verspritzenden Material und der gewünschten Geometrie der Negativform. Sie werden im Einzelfall durch den zuständigen Fachmann vorgegeben.

Nach dem in Figurenteil C dargestellten Beschichtungsvorgang mit der Technologie des Thermischen Spritzens wird gemäß der Darstellung im Figurenteil D der beschichtete Körper 4 durch Schleifen und Polieren, symbolisch angedeutet durch die Schleif- bzw. Polierscheibe 5, bearbeitet derart, daß die die Kavitäten 2a der Photolackstruktur ausfüllende Beschichtung 4a die gewünschte Strukturhöhe hat und die erhabenen Stellen der Photolackstruktur höhengerecht freigelegt sind.

Im nächsten Verfahrensschritt wird dann die verbliebene Photolackstruktur 2b entfernt und es verbleibt, wie im Figurenteil E dargestellt, eine durch den aufgespritzten Werkstoff gebildete Struktur 4a, die die formgebende, strukturierte Oberfläche des Formgebungswerkzeuges bildet, und die dem Negativ der vom Formgebungskörper im Glas bzw. Kunststoff zu erzeugenden Struktur entspricht.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird die Photolackschicht 2 direkt auf der Oberfläche des Grundwerkstoffes 1, z. B. einem Stahlformkörper, aufgebracht. Für verschiedene Formgebungsprozesse ist es zweckmäßig, wenn der Kontakt des zu strukturierenden Glases bzw. des Kunststoffes in den Kavitätenböden der aufgespritzten Struktur nicht mit der freigelegten Oberfläche des Grundwerkstoffes 1 stattfindet, sondern mit einem speziellen Werkstoff, der sich jedoch aus Festigkeitsgründen nicht als Grundwerkstoff 1 eignet oder in größerer Materialstärke zu teuer wäre. Für diesen Fall wird gemäß der Darstellung in Fig. 2 der Grundwerkstoff 1 vor dem Aufbringen der Photolackschicht 2 mit einer Beschichtung 6 des notwendigen Kontaktwerkstoffes versehen, wobei diese Beschichtung ebenfalls nach dem Verfahren des Thermischen Spritzens aufgebracht werden kann. Die Strukturierung der Photolackschicht 2 und das Ausbilden der formgebenden strukturierten Oberfläche 41 des Formgebungswerkzeuges erfolgt anschließend entsprechend den Darstellungen in den Figurenteilen B-E der Fig. 1.

Claims (10)

1. Verfahren zur Mikrostrukturierung der formgebenden Oberfläche eines Formgebungswerkzeuges für das Erzeugen von Mikrostrukturen in Glas oder Kunststoff, mittels der Heißformgebung, mit den Schritten:

• - mittels der Technik der Lithographie wird eine auf der unstrukturierten, durch einen Grundwerkstoff gebildeten Oberfläche (1) des Formgebungswerkzeuges aufgebrachte Photolackschicht (2) durch Maskierung (3) entsprechend dem Negativ der aufzubringenden Mikrostruktur strukturiert,
• - auf diese Photolackstruktur mit Erhöhungen (2b) und Kavitäten (2a) wird unter Anwendung einer Beschichtungs Technologie mindestens ein Werkstoff aufgetragen, der auch die Kavitäten (2a) der Photolackstruktur ausfüllt,
• - danach wird die zu strukturierende Oberfläche einem Schleif- und Polierprozeß unterworfen, bis der aufgetragen Werkstoff die geforderte Strukturhöhe hat, unter Freilegung des bedeckten Bereiches der erhabenen Photolackstruktur,
• - abschließend wird der freigelegte Photolack entfernt, unter Bildung der gewünschten formgebender Struktur auf dem Formgebungswerkzeug durch die verbleibende Struktur (4a) des aufgetragenen Werkstoffes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem auf den Grundwerkstoff vor dem Aufbringen der Photolackschicht (2) eine Funktionsschicht (6) aus einem anderen Werkstoff aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die auf den Grundwerkstoff aufgebrachten Werkstoffschichten (4a, 6) durch einen nachfolgenden HIP-Prozeß nachverdichtet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem auf die Photolackschicht (2) der Werkstoff durch Thermisches Sprizten aufgetragen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Thermische Spritzen durch das Verfahren des Plasmaspritzens erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Plasmaspritzen durch das LPPS-Verfahren (Low Pressure Plasma Spraying) durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem als aufzutragende Materialien metallische Werkstoffe, vorzugsweise Pt, Au, Pd, Ir, Rh, Os, Ru, Re, W, Hf, Ta, Nb, Mo, Ti, Cu, Ni, Co, Zr, Si, Legierungen dieser Elemente mit P und B als weitere Bestandteile und keramische Werkstoffe, vorzugswiese C, SiC, B₄C, BN, BCN, WC, TiC, TiN, Ti2N, TiB₂, TiCN, TiAIN, AIN, AION, CrN, CrON, AI₂O₃, Si₃N₄, ZrN, TaC) verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Oxidationsbeständigkeit der Beschichtung durch Ionenstrahl- Modifikationen der Beschichtungen wie Ionenimplantation oder Ionenstrahlmischen positiv beinfluß wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem zusätzlich auf die aufgetragene Mikrostruktur eine dünne Funktionsschicht eines weiteren Werkstoffes aufgebracht wird.

10. Formgebungswerkzeug mit einer mikrostrukturierten, formgebenden Oberfläche für das Erzeugen von Mikrostrukturen in Glas bzw. Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostruktur (4a) durch einen Werkstoff vorgegeben ist, der auf einen Grundwerkstoff (1) des Werkzeuges durch eine Beschichtungs-Technologie mikrostrukturiert aufgebracht ist.