DE10105190A1 - Verfahren zur Herstellung einer Feinstrukturierung eines Materials und Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Feinstrukturierung eines Materials und Vorrichtung

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Feinstrukturierung eines Materials und eine Vorrichtung vorgeschlagen, wobei in einem ersten Schritt das Material (20) auf ein Substrat (10) aufgebracht wird, wobei in einem zweiten Schritt ein Hilfsmaterial (300) auf das Material (30) auf das Material (20) aufgebracht wird, wobei in einem dritten Schritt das Hilfsmaterial (30) durch Abladieren in Teilbereichen (40) der Oberfläche strukturiert wird und wobei in einem vierten Schritt das in den Teilbereichen (40) freigelegte Material (20) weggeätzt wird.

Description

Stand der Technik
Es sind Verfahren zur Strukturierung von Substraten, insbesondere von Dickschichtsubstraten bekannt, wobei die gewünschte Struktur durch additives Aufbringen, beispielsweise mit Siebdruck, hergestellt wird. Weiterhin ist bekannt, zunächst ein großflächiges unstrukturiertes Aufbringen des gewünschten Materials durchzuführen und anschließend die gewünschte Strukturierung subtraktiv durch Maskieren, Belichten der Maske, Entwickeln der Maske, Ätzen, Strippen und Reinigen zu erzeugen. Dieses weitere Verfahren ist auch aus der Leiterplattenherstelltechnik bekannt.
Weiterhin ist bekannt, eine Strukturierung eines Materials dadurch zu erzeugen, dass zunächst das Material großflächig und unstrukturiert auf ein Substrat aufgebracht wird und anschließend die gewünschte Struktur durch ein Laserverfahren erzeugt wird, indem das Material bis auf das Substrat abgetragen wird.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Feinstrukturierung eines Materials und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass zum einen eine Verringerung der Prozeßschritte gegenüber dem durch Maskieren, Belichten und Ätzen durchgeführten Verfahren erreichbar ist, wobei gleichzeitig gegenüber dem Strukturierungsverfahren mittels Laser eine verkürzte Bearbeitungszeit im Laser und eine Verringerung des Problems des Niederschlags des Abbrands ermöglicht wird.
Weiterhin ist von Vorteil, dass das Verfahren partiell angewendet wird. Es ist damit möglich, Bereiche mit Standardstrukturen in den herkömmlichen Verfahren zu strukturieren und gezielt Bereiche mit feinen Strukturen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu strukturieren.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Verfahrens und der Vorrichtung möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 den Aufbau des Materials auf dem Substrat,
Fig. 2 das Substrat mit einer Laserstrukturierung,
Fig. 3 das Material nach einem Ätzvorgang und
Fig. 4 das Material nach einem Reinigungsschritt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist der Aufbau eines Materials 20 auf einem Substrat dargestellt. Oberhalb des Materials 20, d. h. auf dessen, dem Substrat 10 gegenüberliegender Seite, befindet sich eine Schicht eines Hilfsmaterials 30. Die Dicke des Substrats 10 ist dabei erfindungsgemäß größer als die Schichtdicke des Materials 20 und diese wiederum dicker als die Schichtdicke des Hilfsmaterials 30. Typische Dicken der Schichten sind hierbei für die Schichtdicke des Materials 20 ca. 10 µm bis 30 µm und für die Schichtdicke des Hilfsmaterials 30 ca. 1 µm.
In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Material 20 auf dem Substrat 10 mit dem Hilfsmaterial 30 erneut dargestellt, wobei jedoch in einem Teilbereich der Oberfläche des Hilfsmaterials 30 dieses durch Abladieren entfernt ist. Der abladierte Teilbereich des Hilfsmaterials 30 ist mit dem Bezugszeichen 40 versehen. Die Abladierung ist erfindungsgemäß insbesondere mittels eines nicht dargestellten Lasers durchzuführen. Hierbei wird das Hilfsmaterial 30 im Teilbereich 40 vollständig entfernt. Um ein sicheres Abtragen des Hilfsmaterials 30 zu gewährleisten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Abladieren mittels des Lasers im Teilbereich 40 derart vorzusehen, dass auch das Material 20 an seiner Grenzschicht zum Hilfsmaterial 30 im Teilbereich 40 teilweise entfernt ist, wobei jedoch das Material 20 nicht in seiner gesamten Schichtdicke bis zum Substrat 10 entfernt ist.
In Fig. 3 ist das Material 20 auf dem Substrat 10 mit dem Hilfsmaterial 30 nach einem Ätzschritt dargestellt. Die Ätzung wird erfindungsgemäß derart durchgeführt, dass das Material 20 ausgehend vom ersten Teilbereich 40 weggeätzt wird und so eine Ausnehmung im Material 20 entsteht, die in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet ist. Erfindungsgemäß ist das Hilfsmaterial 30 gegenüber dem Ätzangriff resistent, das Material 20 jedoch nicht.
Hierdurch wird das Material 20 im ersten Teilbereich 40 in seiner gesamten Schichtdicke, d. h. bis zum Substrat 10 weggeätzt. Hierbei ist es erfindungsgemäß möglich, dass vom Hilfsmaterial 30 Überstände verbleiben, die nicht weggeätzt werden, weil das Hilfsmaterial 30 gegenüber dem Ätzangriff resistent ist.
In Fig. 4 ist das Material 20 auf dem Substrat 10 mit dem Hilfsmaterial 30 nach einem Reinigungsschritt dargestellt. Während des Reinigungsschrittes werden Überstände vom Hilfsmaterial 30 im Bereich der Ausnehmung 50 entfernt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Feinstrukturierung kann somit in vier bzw. fünf Schritte zusammengefasst werden, wobei in einem ersten Schritt das Material 20 auf das Substrat 10 aufgebracht wird, wobei in einem zweiten Schritt das Hilfsmaterial 30 auf das Material 20 aufgebracht wird, so dass der in Fig. 1 dargestellte Schichtenaufbau entsteht. In einem dritten Schritt wird das Hilfsmaterial 30 durch Abladieren im Teilbereich 40 der Oberfläche strukturiert. Das Ergebnis des dritten Schrittes ist in Fig. 2 dargestellt. In einem vierten Schritt wird das freigelegte Material im Teilbereich 40 weggeätzt. Das Ergebnis des vierten Schrittes ist in Fig. 3 dargestellt. Schließlich ist optional ein fünfter Schritt erfindungsgemäß vorgesehen, bei dem überstehendes Hilfsmaterial 30 im Teilbereich 40 entfernt und die entstandene Anordnung gereinigt wird. Das Ergebnis des fünften Schrittes ist in Fig. 4 dargestellt. Das Substrat 10 ist erfindungsgemäß insbesondere als Dickschichtsubstrat bzw. als Keramiksubstrat vorgesehen, beispielsweise als Al2O3 bzw. LTCC-Material (Keramikkörner in Glasmatrix) vorgesehen.
Das Material 20 ist erfindungsgemäß insbesondere in Form einer Silberschicht vorgesehen. Das Hilfsmaterial 30, das auch als Maskierungsschicht bezeichnet wird, ist erfindungsgemäß insbesondere als Goldschicht vorgesehen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer Feinstrukturierung eines Materials (20), wobei in einem ersten Schritt das Material (20) auf ein Substrat (10) aufgebracht wird, wobei in einem zweiten Schritt ein Hilfsmaterial (30) auf das Material (20) aufgebracht wird, wobei in einem dritten Schritt das Hilfsmaterial (30) durch Abladieren in Teilbereichen (40) der Oberfläche strukturiert wird und wobei in einem vierten Schritt das in den Teilbereichen (40) freigelegte Material (20) weggeätzt wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abladieren mittels eines Laser vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (10) ein Keramiksubstrat verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem fünften Schritt über das Material (20) überstehendes Hilfsmaterial (30) entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material (20) Silber verwendet wird und dass als Hilfsmaterial (30) Gold verwendet wird.
6. Vorrichtung mit einem strukturierten Material auf einem Substrat (10), welches mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche strukturiert ist.
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