DE10106135A1

DE10106135A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostukturierter Körper,insbesondere Zahnräder

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Publication number: DE10106135A1
Application number: DE2001106135
Authority: DE
Original assignee: Micromotion GmbH
Current assignee: INSTITUT FUER MIKROTECHNIK MAINZ GMBH, 55129 MAINZ,; Micromotion 55124 Mainz De GmbH
Priority date: 2001-02-10
Filing date: 2001-02-10
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2021-02-11
Also published as: DE10106135B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen (1) mikrostrukturierter Körper (7), wobei mindestens eine auf einem Träger (10) fixierte Positivform (2) der mikrostrukturierten Körper (7) mit einem elektrisch nicht leitenden Material abgeformt, die Negativform (1) in ihrem Strukturgrund (8) mit einer elektrisch leitenden Startschicht (3) versehen und von der Positivform (2) getrennt wird. Dabei bildet die Startschicht (3) einen zusammenhängenden Körper mit durchgehenden Füllöffnungen (4) und wird in einem Abformzyklus im wesentlichen mit einer elektrisch nicht leitenden Kunststoffmasse (5) umgeben, wobei die Positivform (2) durch die Kunststoffmasse (5) abgeformt wird und die Startschicht (3) während des Abformzyklus die Stirnflächen (9) der Positivform (2) zumindest punktuell kontaktiert (Figur 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostrukturierter Körper nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus dem KSK-Bericht 4267 des Kernforschungszentrums Karlsruhe (ISSN 0303-4003) ist ein Verfahren zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostrukturierter, plattenförmiger Körper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Hierbei wird als Startschicht eine elektrisch leitende Gießplatte verwendet, die exakt angeordnete Angießbohrungen aufweist, über die die Mikrostrukturen der Positivform mit Gießharz befüllt werden können. Der Angießplatte ist weiter eine Angießverteilerplatte zugeordnet, über welche das Gießharz zu den einzelnen Angießbohrungen geführt wird. Die Angießbohrungen werden sehr aufwendig mit einer numerisch gesteuerten Leiterplattenbohrmaschine in die Angießplatten eingebracht.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist das aufwendige Herstellen der Bohrungen in den Angießplatten und die durch diese Bohrungen bedingte lange Aushärtezeit des Gießharzes. Durch die im Durchmesser sehr kleinen Angießbohrungen ist auch eine sehr genaue Positionierung der Angießplatte auf den Mikrostrukturen der Positivform notwendig, damit eine Befüllung der Mikrostrukturen der Positivform über die Bohrungen der Angießplatte möglich ist. Schon kleinste Verschiebungen können verursachen, daß ein Befüllen der Positivform über die Angießbohrungen nicht mehr möglich ist, so daß die Positivform durch das Gießharz nicht vollständig abgeformt wird.

Aus der DE 35 37 483 C1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine elektrisch leitfähige Schicht wieder lösbar auf die Stirnflächen einer Positivform aufgebracht wird. Im Zuge des Abformens einer Negativform mit einer elektrisch isolierenden Abformmasse wird die elektrisch leitfähige Schicht auf die den Stirnflächen der Positivform gegenüberliegende Bereiche der Negativform übertragen. Nach einem anderen Verfahren der DE 35 37 483 C1 wird eine Positivform mit einer elektrisch isolierenden Abformmasse derart abgeformt, daß die Dicke der elektrisch isolierenden Abformmasse der Höhe der Positivform entspricht. In einem weiteren Schritt wird eine elektrisch leitfähige Schicht derart mit der elektrisch isolierenden Abformmasse verbunden, daß die elektrisch leitfähige Schicht im Zuge der Abformung die Stirnflächen der Positivstruktur berührt. Danach ergibt sich sowohl bei dem einen als auch bei dem anderen Verfahren nach dem Trennen der Positiv- von der Negativform im Strukturgrund der Negativform eine elektrisch leitfähige Schicht.

Der Nachteil des ersten Verfahrens ist, daß eine Galvanoabformung der so entstandenen Negativform nur bei solchen Positivformen angewandt werden kann, welche ein zusammenhängendes Netzwerk bilden, da ansonsten die einzelnen leitfähigen Bereiche voneinander getrennt sind.

Nachteilig beim zweiten Verfahren nach der DE 35 37 483 C1 wirkt sich aus, daß die Dicke der elektrisch isolierenden Abformmasse genau der Höhe der Positivform entsprechen muß. Dadurch ist beim Abformen der Positivform mit der elektrisch isolierenden Abformmasse ein sehr genaues und aufwendiges Arbeiten notwendig, da sonst die Stirnflächen der Positivform von der elektrisch isolierenden Abformmasse bedeckt werden. Beim folgenden Abformen der Positivform mit einer elektrisch leitenden Abformmasse hat diese keinen Kontakt mit den Stirnflächen der Positivform. Somit liegen nach dem Trennen der Positiv- von der Negativform im Strukturgrund der Negativform keine leitfähigen Bereiche vor, mit denen eine Galvanoabformung der Negativform durchgeführt werden könnte.

Aus der DE 40 10 669 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostrukturierter plattenförmiger Körper bekannt, deren Strukturgrund eine zusammenhänge Fläche bildet und mit einer Schicht eines elektrisch leitenden Materials überzogen ist. Hierbei wird eine Positivform in eine Schicht eines Thermoplasten eingedrückt, wobei zuvor auf der Thermoplastschicht ein Film des elektrisch leitenden Materials aufgebracht wird. Die Positivform wird dann bei einer Temperatur, die oberhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplasten liegt, durch den Film des elektrisch leitenden Materials hindurch in die Thermoplastschicht eingedrückt. Nachdem die Positivform und die Thermoplastschicht auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplasten abgekühlt wurde, wird die Positiv- von der Negativform getrennt. Während des Eintauchvorganges der Positivform reißt der Film des elektrisch leitenden Materials an den Seitenflächen der entstehenden Negativform auf. Die aufgerissenen Metallbereiche sind voneinander isoliert, wodurch diese nicht in Kontakt mit den im Strukturgrund der Negativform entstandenen, zusammenhängenden elektrisch leitenden Bereichen stehen, so daß ein Galvanoabformung der Negativform nach der Trennung von der Positivform nur vom Strukturgrund erfolgt.

Problematisch bei diesem Verfahren ist, daß es nur teilweise zu einem Abriß der Metallschicht zwischen Strukturgrund und Seitenwand der Negativform kommt, so daß auch bei der galvanischen Abformung der Negativform Bereiche entstehen, bei denen eine Galvanoabformung an einer Seitenwand beginnt. Dies kann dazu führen, daß sich bei der galvanischen Abformung der Negativform Hohlräume in den mikrostrukturierten, plattenförmigen Körpern bilden, so daß diese inhomogen sind, was sich auf verschiedene Eigenschaften, wie zum Beispiel mechanische Belastbarkeit, negativ auswirkt. Durch solche Inhomogenitäten ist auch keine gleichbleibende Qualität der mikrostrukturierten plattenförmigen Körper bei ihrer Massenanfertigung durch nach diesem Verfahren erzeugten Negativformen gewährleistet.

Weiterhin ist aus der DE 42 19 667 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten, galvanisch abformbaren Kunststoffschicht bekannt, bei dem zur Erzeugung der leitfähigen Startschicht und der isolierenden Seitenwände einer Negativform ein Schichtverbund verwendet wird. Der Schichtverbund besteht aus einer Lage isolierendem und einer Lage leitfähigem Formstoff, welche miteinander verbunden sind. Der hierfür benötigte Heißprägeprozeß muß so optimiert sein, daß die Positivform die Schicht aus isolierendem Formstoff durchdringt und mit ihrer Stirnfläche den elektrisch leitfähigen Formstoff berührt. Entscheidend bei der Prozeßführung ist das Freilegen der leitfähigen Schicht, die zum Starten des Galvanoformprozesses bei der Negativform benötigt wird.

Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß die Dicke der isolierenden Formstoffschicht in der Verbundschicht genau der Höhe der Positivform entsprechen muß. Dadurch wird die Herstellung der nach diesem Verfahren entstandenen Negativformen sehr arbeits-, zeit- und kostenaufwendig.

Weiterhin ist aus der WO 98/39501 ein Verfahren zur Herstellung und Magazinierung mindestens eines metallischen Mikrobauteils bekannt. Dabei wird eine Negativform aus elektrisch nicht leitendem Formstoff, der mindestens eine Positivform aus einem chemisch lösbaren Material an seinen seitlichen Flächen formschlüssig umfaßt, hergestellt und die Negativ- und Positivform mit einer Beschichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material versehen. Danach werden die Positivform und die Negativform getrennt, und die Negativform kann mit einem Metall oder einer Metalllegierung galvanisch abgeformt werden.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Positivformen zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostrukturierter plattenförmiger Körper zur erneuten Herstellung von Negativformen wieder auf einer Trägerplatte aufgebracht werden müssen, da sie bei jeder Herstellung von Negativformen von der Trägerplatte getrennt werden. Auch ist zur Herstellung einer Negativform aus elektrisch nicht leitendem Formstoff, der die Positivform an ihren seitlichen Flächen formschlüssig umfaßt, ein sehr genaues Arbeiten notwendig, damit genau die Strukturhöhe der Positivform erreicht wird. Wird die Strukturhöhe der Positivform überschritten ist ein weiterer Verfahrensschritt notwendig, um einen über die Strukturhöhe der Positivform ragenden Überschuß des elektrisch nicht leitenden Formstoffs wieder zu entfernen. Dies ist wiederum mit einem höheren Zeit-, Arbeits- und Kostenaufwand verbunden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostrukturierter plattenförmiger Körper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, so daß eine kostengünstige und einfache Herstellung solcher Negativformen ermöglicht ist.

Erweitertes Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung ist ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Verfügung gestellt, das eine Massenanfertigung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostrukturierter, plattenförmiger Körper ermöglicht. Dadurch, daß die zusammenhängende Startschicht während des Abformzyklus mittels Kunststoff die Stirnflächen der Positivform zumindest punktuell kontaktiert, ist es möglich, in einem Arbeitsgang den Strukturgrund der Negativform mit einer elektrisch leitenden Startschicht zu versehen und die Positivform durch eine elektrisch nicht leitende Kunststoffmasse abzuformen. Das Abformen kann bspw. mittels Spritzgießen, Vakuumgießen oder Prägen erfolgen.

Alternativ kann die Startschicht auch durch Spritzgießen mit leitfähigem Kunststoffen hergestellt werden. Im Hinblick auf eine Massenfertigung empfiehlt es sich dabei, ein Zweikomponentenspritzguß einmal für die Startschicht und zum anderen für das Abformen der Positivform durchzuführen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß der Kunststoff als Folienmagazin weiterverwendet wird.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kontaktiert die Startschicht während des Abformzyklus sämtliche Stirnflächen der Positivform vollflächig. Vorteilhaft hierbei ist, daß bei der späteren galvanischen Abformung der Negativformen ein gleichmäßiges galvanisches Wachsen der Mikrostrukturen vom Strukturgrund der Negativformen erfolgen kann, so daß äußerst homogene mikrostrukturierte, plattenförmige Körper entstehen.

Von Vorteil ist es, daß definierte Bereiche der Startschicht von einem Abdecken mit Kunststoffmasse ausgenommen sind, damit in einfacher Weise eine elektrische Kontaktierung der Startschicht, die zur galvanischen Abformung notwendig ist, ermöglicht ist.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird als Startschicht ein Metall verwendet. Dadurch ist kostengünstig eine elektrisch leitende Startschicht zur Verfügung gestellt, die durch die metallischen Eigenschaften die elektrisch Leitfähigkeit auch unter unterschiedlichsten Bedingungen gewährleistet.

Auch ist es möglich, als Startschicht eine elektrisch leitende Folie beziehungsweise einen elektrisch leitenden Film zu verwenden. Von Vorteil hierbei ist, daß solche Folien oder Filme durch zum Beispiel lithografische Verfahren kostengünstig in einer Massenfertigungsanlage hergestellt werden können, so daß auch die Herstellungskosten der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper weiter gesenkt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrisch nicht leitende Kunststoffmasse chemisch lösbar. Durch diese Maßnahme ist ein einfaches Auflösen der Negativform nach der galvanischen Abformung der Körper ermöglicht, wobei diese selbst von den verwendeten Chemikalien nicht angegriffen werden und damit deren Struktur erhalten bleibt.

Es ist von Vorteil, daß die elektrisch nicht leitende Kunststoffmasse mindestens einen Kunststoff enthält, beispielsweise Polyoximethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat (PMMA) oder Reaktionsgießharze. Diese Kunststoffe können kostengünstig hergestellt werden und sind für die Verarbeitung als Kunststoffmasse in dem erfindungsgemäßen Verfahren durch ihre chemischen Eigenschaften, wie zum Beispiel ihre Viskosität, besonders gut geeignet. Bei der Verwendung dieser Kunststoffe ist auch gewährleistet, daß die Positivformen der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper realitätsgetreu abgeformt werden und die Aushärtung gleichmäßig erfolgt, so daß während des Aushärtevorgangs Mikrostrukturen der Negativformen unverändert bleiben.

Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung enthält die elektrisch nicht leitende Kunststoffmasse Trennmittel. Dadurch ist gewährleistet, daß nach Abformung der Positivformen und der Aushärtung der elektrisch nicht leitenden Kunststoffmasse eine einfache Trennung der Negativform von der Positivform erfolgen kann, ohne daß dabei die Negativform beschädigt wird. Denn nur mit unbeschädigten Negativformen ist es möglich, die gewünschten mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper durch galvanische Abformung herzustellen.

In die gleiche Richtung zielt ein weiterer Gedanke der Erfindung, daß die Trennung der Negativform von der Positivform durch einen mechanischen Stoß oder ein thermisches Abschrecken erfolgt. Hierdurch ist ein schonendes Lösen der Positivform von der Negativform gewährleistet.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung mit einem Abformwerkzeug, einer Aufnahme für eine Positivform und einer Aufnahme für eine Startschicht vorgesehen. Hierdurch ist eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen hohen Automatisierungsgrad bei der Massenherstellung von galvanisch abformbaren Negativformen mikrostrukturierter, plattenförmiger Körper gewährleistet.

Damit beim Abformprozeß kein Kunststoff zwischen die Stirnfläche der Positivform und die als Startschicht dienenden Bereiche läuft, ist es vorgesehen, daß die Vorrichtung einen Niederhalter aufweist, der während des Umspritzvorgangs die Startschicht gegen die Stirnflächen der Positivform drückt.

Dadurch ist gewährleistet, daß im Strukturgrund der Negativformen Bereiche entstehen, auf denen das galvanische Wachstum der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper starten kann.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Startschicht automatisch in die zugeordnete Aufnahme eingesetzt. Dadurch ist ein sicheres und paßgenaues Einsetzen der Startschicht garantiert, so daß ein fehlerfreies Befüllen der Positivform mit Gießharz ermöglicht ist.

In die gleiche Richtung zielt das automatische Einsetzen der Positivform in deren zugeordnete Aufnahme. Bei der Massenanfertigung von Negativformen mikrostrukturierter, plattenförmiger Körper für die galvanische Abformung ist somit bei jeder neu eingesetzten Positivform gewährleistet, daß die Befüllung der Positivform und das Umspritzen der Startschicht gleichmäßig erfolgt. Dadurch erhält man bei den plattenförmigen, mikrostrukturierten Körpern eine gleichbleibende Qualität.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahmen für die Positivform und die Startschicht für standardisierte Elemente, wie beispielsweise handelsübliche Siliziumwaver, ausgebildet sind. Dadurch ist eine weitere Kostensenkung bei der Herstellung gegeben, da solche standardisierte Elemente als Vorrichtungsbauteile eingesetzt werden können und auch für das automatische Einsetzen sowohl der Positivformen als auch der Startschicht in die Aufnahmen Automaten verwendet werden können, die sich in der Halbleiterindustrie bewährt haben.

Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Trenneinheit zur automatischen Trennung der Negativform von der Positivform auf. Dadurch ist bei der Massenanfertigung von Negativformen ein sicheres, gleichmäßiges Trennen der Negativform von der Positivform gewährleistet, was wiederum eine gleichbleibende Qualität der Negativformen zur Folge hat.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer möglichen Ausführungsform einer Positivform, befüllt mit Kunststoffmasse und mit einer Startschicht versehenen,

Fig. 2 eine Negativform gemäß der Positivform nach Fig. 1 nach erfolgter galvanischer Abformung,

Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform eines mikrostrukturierten Körpers in einem Querschnitt,

Fig. 4 eine Startschicht für den mikrostrukturierten Körper gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Negativform für einen mikrostrukturierten Körper gemäß Fig. 3 aus der der Galvanoabformung abgewandten Seite,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Negativform gemäß Fig. 5 aus der der Galvanoabformung zugewandten Seite,

Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Niederhalterseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 7.

In den Fig. 1 und 6 sind Positivformen 2 mikrostrukturierten Körper 7 dargestellt, die mit dem bekannten LIGA-Verfahren durch Direktlithographie hergestellt wurden. Sie dienen der Massenfertigung entsprechender Negativformen 1, mit deren Hilfe mikrostrukturierte, plattenförmige Körper 7 galvanisch abgeformt werden können und können über eine Vielzahl von Herstellungszyklen der Negativformen 1 wiederverwendet werden

Die Herstellung solcher Negativformen 1 erfolgt dadurch, daß ein Niederhalter 11 eine Startschicht 3 gegen Stirnflächen 9 einer Positivform 2 drückt. Die Positivform 2 ist auf einem Träger 10 fixiert, so daß auch Negativformen 1 abgeformt werden können, die Bereiche aufweisen, die nicht miteinander in Verbindung stehen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß die Positivform 2 und der Träger 10 ein einstückiges Bauteil darstellen und in einem Arbeitsschritt erzeugt werden.

Während die Kontaktierung der Startschicht 3 mit den Stirnflächen 9 der Positivform 2 durch einen Niederhalter 11 erfolgt, wird durch Füllöffnungen 4 die Positivform 2 mit einer Kunststoffmasse 5 abgeformt. Die Abformung wird derart durchgeführt, daß während des Abformvorgangs die Startschicht 3 ebenfalls vollständig von der Kunststoffmasse 5 umgeben wird. Davon ausgeschlossen sind lediglich vordefinierte Bereiche im Strukturgrund 8 der Startschicht 3, die für die spätere elektrische Kontaktierung bei einer Galvanoabformung dienen.

Die Füllöffnungen 4 in der Startschicht 3 sind so dimensioniert, daß die Stirnflächen 9 der Positivform 2 von der Startschicht 3 vollständig abgedeckt werden. Der Niederhalter 11 gewährleistet dabei, daß die Startschicht 3 die Stirnflächen 9 der Positivform möglichst vollflächig kontaktiert, damit im Strukturgrund 8 überall eine Startschicht 3 ist und damit ein homogenes Auffüllen der Positivform 2 erzielt wird. Dadurch sind nach dem Trennen der Positivform 2 von der Negativform 1 im Strukturgrund 8 der Negativform 1 elektrisch leitende Bereich gegeben, an denen ein galvanisches Wachstum der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper starten kann.

Fig. 2 zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Negativform 1 nach einer erfolgten Galvanoabformung. Im Strukturgrund 8 der Negativform 1 lagen die Bereiche, die bei der Herstellung der Negativform 1 durch den Niederhalter 11 Kontakt mit den Stirnflächen 9 der Positivform 2 hatten, frei. An diesen Stellen startete das galvanische Wachstum zur Herstellung der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7. Die Galvanoabformung der Negativform 1 wird solange fortgeführt, bis eine Übergalvanisierung 6 der Negativform 1 erfolgt ist.

Als Startschicht 3 werden Materialien verwendet, die mit bekannten lithographischen Verfahren leicht bearbeitet werden können, wie zum Beispiel ein sehr dünnes Kupferblech. Dabei können auch Startschichten 3 hergestellt werden, die für äußerst komplexe mikrostrukturierte, plattenförmige Körper 7 verwendet werden können.

Die Fig. 3 bis 6 lassen solche komplexen Körper 7 erkennen. Hierbei werden Negativformen 1 erzeugt, die gleichzeitig zur Abformung unterschiedlicher Strukturen dienen. Insbesondere bei Zahnradgetrieben können beispielsweise gleichzeitig Negativformen 1 von Sonnenrad, Planetenrad und Hohlrad erzeugt werden. Dabei weist die Startschicht 3 Verbindungsstege 12 zwischen den einzelnen Elementen auf, die als elektrisch leitende Flächen zur Galvanoabformung dienen. Diese Verbindungsstege 12 dienen sowohl der Fixierung dieser Bereiche über der Positivform 2 als auch der durchgehenden elektrischen Kontaktierung der Startschicht 3.

Die Startschicht 3 wird an Befestigungsstrukturen 13 in dem Niederhalter 11 während der Herstellung der Negativform 1 fixiert, damit ein exaktes Ablegen der Startschicht 3 auf der Positivform gewährleistet ist. In einem Herstellungsschritt können dabei eine Vielzahl solcher Startschichten 3 auf einem Niederhalter 11 entsprechend fixiert und somit in einem Arbeitsschritt eine große Anzahl von Negativformen 1 erzeugt werden, durch die dann die mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 hergestellt werden können.

Fig. 5 zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Negativform 1 von der Niederhalterseite her gesehen. Deutlich zu erkennen sind dabei die mit Kunststoffmasse 5 umspritzten Bereiche der Startschicht 3 sowie die Struktur des Niederhalters 11. Angedeutet sind auch die Füllöffnungen 4, die nach dem Umspritzen der Startschicht 3 mit Kunststoffmasse 5 gefüllt sind.

In Fig. 6 ist die in Fig. 5 dargestellte Negativform 1 von der Positivformseite einer erfindungsgemäßen Vorrichtung her dargestellt. Dabei sind deutlich die Formen für die mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 ebenso zu erkennen, wie die im Strukturgrund 8 freiliegenden Bereiche der Startschicht 3. Sind die Formen für die mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 nun mit einem entsprechenden Elektrolyten gefüllt und wird die Startschicht 3 elektrisch kontaktiert, beginnt das galvanische Wachstum der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7.

Die galvanische Abformung der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 erfolgt solange, bis eine Übergalvanisierung 6 der Negativformen 1 erfolgt ist. Die mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 werden dann dadurch erzeugt, daß in einem ersten Schritt die Übergalvanisierung 6 und die Startschicht 3 zum Beispiel mechanisch entfernt werden, so daß die mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 nur noch durch die elektrisch nicht leitende ausgehärtete Kunststoffmasse 5 zueinander fixiert sind. Die Entfernung der Übergalvanisierung und der Startschicht erfolgt so, daß die Stirnflächen der mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 planparallel verlaufen.

In einem abschließenden Schritt wird nun die ausgehärtete Kunststoffmasse 5 entfernt. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, daß ein chemisches Lösungsmittel für die Spritzgießmasse 5 verwendet wird. Nach Auflösen der Spritzgießmasse 5 und Entfernen des Lösungsmittels liegen die mikrostrukturierten, plattenförmigen Körper 7 nun zur weiteren Bearbeitung bereit.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung von mikrostrukturierten Körpern besteht darin, daß die Kunststoffform als Folienmagazin dient und die Metallteile mechanisch aus dem Kunststoff herausgedrückt werden.

In Fig. 7 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Die Positivform 2 ist dabei in einer Aufnahme 15 durch Fixierungselemente 2b, 2c gehalten. Für die Startschicht 3 ist eine Aufnahme 14 auf der Seite des Niederhalters 11 vorgesehen.

Ist die Startschicht 3 in die Aufnahme 14 eingelegt, erfolgt die elektrische Kontaktierung über Kontaktelemente 3a. Während des Abformvorgangs wird die Startschicht 3 durch den Niederhalter 11 gegen die Stirnflächen 9 der Positivform 2 gedrückt. Über Füllöffnungen 4 wird die Positivform 2 mit Kunststoffmasse gefüllt.

Nach erfolgter Abformung der Positivform 2 und Aushärtung der Kunststoffmasse 5 wird die Positivform 2 von der Negativform 1 getrennt. Die Negativform 1, die nun mit der Startschicht 3 verbunden ist, kann jetzt aus der Aufnahme 14 entnommen werden.

Fig. 8 zeigt die Draufsicht auf die Niederhalterseite einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Deutlich zu erkennen sind hierbei die Füllöffnungen 4, durch welche die Positivform 2 mit Kunststoff befüllt wird. Auch die Kontaktelemente 3a, die zur späteren elektrischen Kontaktierung der Startschicht dienen, sind dieser Figur zu entnehmen.

Bezugszeichenliste

1

Negativform

2

Positivform

3

Startschicht

4

Füllöffnung

5

Kunststoffmasse

6

Übergalvanisierung

7

mikrostrukturierter Körper

8

Strukturgrund

9

Stirnflächen

10

Träger

11

Niederhalter

12

Verbindungssteg

13

Befestigungs-, Fixierungsstruktur

14

Aufnahme

15

Aufnahme

2

a,

2

b Fixierungselemente

3

a Kontaktelemente

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von galvanisch abformbaren Negativformen (1) mikrostrukturierter Körper (7), wobei mindestens eine auf einem Träger (10) fixierte Positivform (2) der mikrostrukturierten Körper (7) mit einem elektrisch nicht leitenden Material abgeformt, die Negativform (1) in ihrem Strukturgrund (8) mit einer elektrisch leitenden Startschicht (3) versehen und von der Positivform (2) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Startschicht (3) einen zusammenhängenden Körper mit durchgehenden Füllöffnungen (4) bildet und in einem Abformzyklus im wesentlichen mit einer elektrisch nicht leitenden Spritzgießmasse (5) umgeben und dabei die Positivform (2) durch die Spritzgießmasse (5) abgeformt wird, wobei die Startschicht (3) während des Abformzyklus die Stirnflächen (9) der Positivform (2) zumindest punktuell kontaktiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Startschicht (3) während des Abformzyklus sämtliche Stirnflächen (9) der Positivform (2) vollflächig kontaktiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrische Kontaktierung definierte Bereiche der Startschicht (3) von einem Umspritzen mit Spritzgießmasse (5) ausgenommen sind.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Startschicht (3) ein Metall verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Startschicht (3) eine Folie beziehungsweise ein Film verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Startschicht als ein Spritzgießteil im Zweikomponenten-Spritzgußverfahren hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende Spritzgießmasse (5) chemisch lösbar ist.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende Spritzgießmasse (5) mindestens einen Kunststoff enthält, beispielweise Polyoxymethylen (POM), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Reaktionsgießharze.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende Spritzgießmasse (5) Trennmittel enthält.

10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Negativform (1) von der Positivform (2) durch mechanischen Stoß oder thermisches Abschrecken erfolgt.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einem Spritzgießwerkzeug, einer Aufnahme für eine Positivform (2) und einer Aufnahme für eine Startschicht (3).

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Niederhalter (11) für ein Andrücken der Startschicht (3) auf die Stirnflächen (9) der Positivform (2) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Startschicht (3) automatisch in die Aufnahme (14) für die Startschicht (3) einsetzbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Positivform (2) automatisch in die Aufnahme (15) für die Positivform (2) einsetzbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen für standardisierte Elemente, wie beispielsweise handelsübliche Siliciumwafer, ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Trenneinheit zur automatischen Trennung der Negativform (1) von der Positivform (2) aufweist.