DE10161492C5 - Verfahren zur Herstellung und Magazinierung von Mikrobauteilen, Magazin und Montageverfahren für Mikrobauteile - Google Patents

Verfahren zur Herstellung und Magazinierung von Mikrobauteilen, Magazin und Montageverfahren für Mikrobauteile Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von metallischen Bauteilen (10, 12) mittels Photolithographie und Galvanoformung, wobei auf einem elektrisch leitenden Substrat (14) ein Photoresist (16) in der benötigten Strukturhöhe aufgetragen, der Photoresist (16) zur Übertragung der Mikrostrukturen in den Photoresist (16) belichtet und entwickelt wird, mittels Galvanoformung die Mikrostruktur im Photoresist (16) mit Metall gefüllt und das Substrat anschließend entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Photoresist (16) selbst ein Magazin (18, 20) für die Bauteile (10, 12) bildet und zusätzlich zu den Bauteilen (10, 12) weitere Hilfsstrukturen (22, 24) mittels Photolithographie und Galvanoformung in dem Photoresist (16) erzeugt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Magazinierung einer Mehrzahl von metallischen Bauteilen nur Mikrostrukturen, sowie ein Magazin für mehrere Bauteile und ein Montageverfahren für Bauteile mit Mikrostrukturen.
  • Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von metallischen Bauteilen mit Mikrostruktur mittels Photolithographie, insbesondere Direktlithographie und Galvanoformung zeichnet sich dadurch aus, dass auf einem elektrischen leitenden Substrat ein Photoresist in der benötigten Strukturhöhe aufgetragen, der Photoresist zur Übertragung der Mikrostrukturen in den Photoresist belichtet und entwickelt wird, mittels Galvanoformung die Mikrostruktur im Photoresist mit Metall gefüllt und das Substrat anschließend entfernt wird.
  • Bei dieser konventionellen Vorgehensweise der Herstellung metallischer Bauteile, insbesondere mit Mikrostrukturen mittels Direktlithographie wird zunächst eine Maske hergestellt, auf der sich die Konturen der späteren Bauteile befinden. Hierzu wird auf einem elektrisch leitenden Substrat der Photoresist in der benötigten Strukturhöhe aufgetragen. In dem Lithographieschritt werden die zweidimensionalen Konturen der Bauteile durch Schattenprojektion in den Photoresist übertragen. Je nach Art des verwendeten Photoresists wird dieser an den bestrahlten Bereichen zerstört, das heißt die Molekülketten gebrochen, beziehungsweise der Photoresist durch Belichtung vernetzt. Hierdurch entstehen in dem Photoresist Bereiche, die eine unterschiedliche chemische Beständigkeit besitzen und somit selektiv gelöst werden können. In einem nachfolgenden Entwicklungsschritt werden je nach verwendetem Photolack beziehungsweise Photoresist die belichteten oder unbelichteten Bereiche selektiv aufgelöst. Durch den Entwicklungsschritt entstehen somit dreidimensionale Photoresist- beziehungsweise Photolackstrukturen, welche die laterale Geometrie der Maskenkonturen besitzen.
  • Die entwickelten Photolack- beziehungsweise photoresiststrukturen haften auf dem elektrisch leitfähigen Substrat, so dass durch Galvanoformung, welche bevorzugt auf dem elektrisch leitenden Substrat startet, die Photolackstrukturen hochpräzise abgeformt werden können. Der Prozess der Galvanoformung wird solange betrieben, bis alle Photolackstrukturen metallaufgefüllt sind.
  • Als Werkstoffe können unterschiedliche Metalle, zum Beispiel Kupfer, Nickel, Gold oder auch Legierungen, zum Beispiel Nickeleisen oder Nickelwolfram verwendet werden. Anschließend werden die metallischen Bauteile durch einen Schleifprozess auf die benötigte Höhe nachbearbeitet, worauf abschließend der belichtete Photoresist beziehungsweise Photolack und das Substrat selektiv weggeätzt werden, so dass die erzeugten metallischen Mikrostrukturen vereinzelt vorliegen und gegebenenfalls montiert werden können. Nachteilig hieran ist, dass die vereinzelt vorliegenden Bauteile, insbesondere mit Mikrostruktur, zum Zwecke der Montage mittels aufwendiger Positionier- und Haltevorrichtungen relativ zueinander positioniert werden müssen, um die Montage durchführen zu können.
  • Durch die abschließende Vereinzelung der Bauteile mit Mikrostruktur am Ende des Herstellungsprozesses wird in nachteiliger Weise eine Information, nämlich die zunächst sehr exakte relative Lagerpositionierung der Mikrobauteile während des Herstellungsprozesses nicht ausgenutzt.
  • Insoweit wurde bereits in der WO 98/39230 A1 beziehungsweise in der parallelen DE 147 09 136 A1 vorgeschlagen, die Mikrobauteile auf einer Bauteilgrundplatte herzustellen. Anschließend erfolgt ein Eingießen der freiliegenden seitlichen Flächen des Mikrobauteils mittels eines sich verfestigenden Formstoffs, worauf die Bauteilgrundplatte oder der das Mikrobauteil überdeckende Formstoff entfernt wird. Das Magazin für mindestens ein Mikrobauteil umfasst eine scheibenförmige Platte, die das Mikrobauteil mindestens an den seitlichen Flächen formschlüssig umfasst. Dieses Eingießen beziehungsweise Umspritzen der Mikrostrukturen, beispielsweise mittels eines spritz- oder gießfähigen Kunststoffs, erfordert jedoch einen zusätzlichen Prozessschritt, der die Herstellungskosten erhöht und den Produktionsablauf weiter kompliziert.
  • Aus der WO 98/39501 A1 bzw. der parallelen DE 197 09 137 A1 ist es bekannt, metallische Mikrobauteile herzustellen, indem ein Magazin aus elektrisch nicht leitendem Formstoff ein Mikrobauteil aus einem chemisch lösbaren Material an den seitlichen Flächen formschlüssig umfasst. Das Magazin und das Mikrobauteil erster Art werden einseitig mit einer Beschichtung oder mit einem Substrat aus einem elektrisch leitfähigen Material versehen. Anschließend wird dieses Mikrobauteil erster Art aus dem Magazin entfernt, worauf das Magazin mit einem Metall oder einer Metalllegierung zur Herstellung metallischer Mikrobauteile zweiter Art gefüllt wird. Anschließend werden die Schicht beziehungsweise das Substrat entfernt.
  • Weiterhin ist aus der DE 41 28 964 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem Photoresist beziehungsweise Photolack als Fügemittel zum Verbinden zweier Mikrobauteile oder Mikrostrukturen dient.
  • Aus der Zeitschrift "Sensors and Actuators" A 64 (1998), pp. 33–39 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von metallischen Bauteilen mittels Photolithographie und Galvanoformung bekannt, wobei auf einem elektrisch leitenden Substrat ein Photoresist der benötigten Strukturhöhe aufgetragen, der Photoresist zur Übertragung der Mikrostrukturen in den Photoresist belichtet und entwickelt wird, mittels Galvanoformung die Mikrostruktur im Photoresist mit Metall gefüllt und das Substrat anschließend entfernt wird.
  • Die DE 37 27 142 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Mikrosensoren mit integrierter Signalverarbeitung, bei dem die elektrischen Schaltkreise für die Signalverarbeitung und die mit diesen gekoppelten Sensorstrukturen auf einem gemeinsamen Substrat räumlich unmittelbar benachbart gefertigt werden. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: Fertigung der elektronischen Schaltkreise auf dem Substrat nach Methoden der Halbleitertechnik, Aufbringen einer leitfähigen Schicht auf dem Substrat, die so strukturiert wird, dass nach Maßgabe des Grundrisses der herzustellenden Sensorstrukturen sowie der erforderlichen Leiterbahnen und Anschlüsse für die Schaltkreise eine flächenhaft strukturierte Galvanielektrode steht, Aufbringen einer Schicht eines Röntgenresists auf dem mit der Galvanikelektrode versehenen Substrat wobei die Dicke der Schicht einer charakteristischen Höhe der Sensorstruktur entspricht, Herstellen von Negativen der Sensorstrukturen in dieser Schicht auf röntgenlithographischem Wege, galvanische Abscheidung eines Metalls oder einer Metalllegierung in die Negative der Sensorstrukturen unter Verwendung der Galvanikelektrode und Aufteilen des Substrats mit den darauf aufgebrachten Sensorstrukturen in einzelne Funktionseinheiten. Der Resist wird bevorzugterweise erst nach dem Zerteilen des Substrats entfernt.
  • Die DE 198 41 785 C2 befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines Körpers mit Mikrostrukturen aus thermisch aufgespritztem Material, welches folgende Schritte umfasst: Aufbringen mindestens einer Schicht eines strahlungsempfindlichen Kunststoffs auf eine Oberfläche ei nes Substrats, Mikrostrukturieren der Kunststoffschicht mittels eines lithographischen Verfahrens, Aufbringen mindestens eines Materials auf die die mikrostrukturierte Kunststoffschicht aufweisende Oberfläche des Substrats durch thermisches Spritzen und vollständiges oder teilweises Entfernen der mikrostrukturierten Kunststoffschicht und/oder des Substrats und/oder Abtragen zumindest von aufgespritztem Material mindestens bis zur Höhe der Oberkante von Mikrostrukturen der Kunststoffschicht. Als ein mögliches Zwischenprodukt liegt eine magazinähnliche Anordnung vor, die aus Photolithographisch strukturierten Photoresist besteht.
  • In der DE 100 16 017 A1 ist ein Verfahren zur Montage von magazinierten Mikrobauteilen beschrieben, das mit einer geringen Anzahl von bauteilspezifischen Ausdrückwerkzeugen auskommt und schneller durchführbar ist. Das Verfahren sieht vor, dass mindestens zwei Bauteilträger aufweisende Magazine mit jeweils mindestens einer Bauteilsorte und mit jeweils aufeinander abgestimmten Bauteilpositionen verwendet werden, wovon mindestens ein Magazin ein Grundplattenmagazin ist, bei dem die Mikrobauteile auf einer Grundplatte als Bauteilträger angeordnet sind. Es wird mindestens ein Fügeschritt durchgeführt, bei dem jeweils zwei Magazine gegenüberliegend angeordnet und alle Mikrobauteile der beiden Magazine im Magazinverbund gleichzeitig zur Bauteilgruppe oder zu Bauteileinheiten zusammengefügt werden. Die Bauteilträger der Magazine werden anschließend entfernt.
  • Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von metallischen Bauteilen dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Bauteile, insbesondere mit Mikrostrukturen, nach der Herstellung insbesondere zum Zwecke der Montage mit anderen Bauteilen einfach gehandhabt werden können und das Verfahren zur Herstellung und Magazinierung der Bauteile möglichst einfach ausgestaltet ist.
  • Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen im wesentlichen dadurch gelöst, dass der Photoresist beziehungsweise Photolack selbst ein Magazin für die Bauteile bildet und zusätzlich zu den Bauteilen weitere Hilfsstrukturen mittels Photolithographie und Galvanoformung in dem Photoresist erzeugt werden.
  • Durch diese Maßnahmen können gleichzeitig mit der photolithographischen Strukturierung der Mikrobauteile Justagemarken, Ausrichtsrtrukturen oder sonstige Hilfsstrukturen für die spätere Montage in dem Photoresist erzeugt werden, wodurch der Aufwand bei der späteren Montage stark reduziert wird. Diese Hilfsstrukturen werden bei der späteren Montage der Bauteile mit Mikrostruktur zur Justage und Ausrichtung der Bauteile beziehungsweise der Magazine verwendet. Insoweit ist eine montagefreundliche Halterung und Ausrichtung der erzeugten Mikrostrukturen gegeben. Aufgrund der hochpräzisen Strukturierung des Photoresists beziehungsweise Photolacks, welche gleichzeitig und ohne zusätzliche Kosten bei der Strukturierung der benötigten Bauteile erfolgt, wird die spätere Montage erheblich vereinfacht. Die photolithographische Strukturierung des Photolacks sorgt nicht nur dafür, dass die Genauigkeit der Bauteile im Submikrometerbereich liegt, sondern dass auch die relative Positionierung und Lage der einzelnen Mikrobauteile innerhalb des Magazins im Submikrometerbereich bekannt ist. Um diese Informationen nicht durch eine Vereinzelung der erzeugten Mikrostrukturen zu verlieren, ist es vorgesehen, die Mikrobauteile in dem aus Photoresist bestehenden Magazin zu belassen. Zusätzlich werden in dem Photoresist Hilfsstrukturen beziehungsweise geeignete, hochpräzise Marken mit der Herstellung der Bauteile gebildet. Durch Kenntnis der Positionierung und Lage dieser Hilfsmarken ist somit auch die Positionierung und Lage eines jeden Bauteils, welches sich in dem Magazin beziehungsweise Photoresist befindet, mit einer Genauigkeit im Submikrometerbereich bekannt. Insoweit ist es bei der späteren Montage nicht erforderlich, dass jedes einzelne Bauteil vermessen wird, vielmehr ist das Magazin anhand der Lage der Hilfsstrukturen entsprechend zu positionieren, wodurch dann die Position sämtlicher in dem Photoresist befindlichen Bauteile bekannt ist.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist das Magazin als flache beziehungsweise dünne Platte, Scheibe oder Wafer ausgebildet. Insoweit besteht durch geeignete Dimensionierung die Möglichkeit, das Magazin in handelsüblich erhältlichen Verarbeitungseinheiten einzusetzen.
  • Von Vorteil wird als Photoresist ein Photolack SU-8 verwendet.
  • Des weiteren besteht nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, das Magazin beziehungsweise die Bauteile nach dem Galvanoformungsschritt auf die gewünschte Strukturhöhe durch Abschleifen, Läppen oder sonstige spanabhebende Maßnahmen einzustellen.
  • Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Substrat selektiv weggeätzt wird.
  • Sofern die Bauteile mit Mikrostrukturen beziehungsweise die Hilfsstrukturen Kanäle, Durchgangslöcher oder dergleichen aufweisen, ist es von Vorteil vorgesehen, dass der diese Kanäle, Durchgangslöcher oder dergleichen ausfüllende Kern des Photoresists vor Beginn der Montage durch mechanische oder sonstige Mittel, beispielsweise mittels eines Ausstoßes oder Druckluft, entfernt wird.
  • Insgesamt zeichnet sich das Verfahren zum Herstellen und Magazinieren der mehreren metallischen Bauteile mit Mikrostrukturen dadurch aus, dass die in dem Magazin mit der Herstellung der Mikrostrukturen eingebrachten Hilfskonturen bei der späteren Montage zur Justage und Ausrichtung der Magazine beziehungsweise Bauteile verwendet werden können. Hierbei wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass bei der Herstellung der Maske nicht nur jede einzelne Struktur, das heißt die Konturkante, mit einer Präzision im Submikrometer-Bereich erstellt werden kann, sondern auch die relative Position und Orientierung der einzelnen Strukturen zueinander hochpräzise abgebildet wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird diese Information aus der Maskenherstellung für die spätere Montage der Bauteile ausgenutzt.
  • Von Vorteil ist die Position und Orientierung der Justagemarken, Ausrichtstrukturen oder sonstiger Hilfsstrukturen für alle Magazine im wesentlichen gleich oder identisch. Damit lassen sich dann auch unterschiedliche Masken bezüglich dieser Strukturen mit der Präzision, die bei der Maskenherstellung erzielbar ist, zueinander ausrichten.
  • Die Bauteile, die später miteinander gefügt werden sollen, werden relativ zu den Hilfsstrukturen, seien es nun Justagemarken oder Ausrichtstrukturen, auf der jeweiligen Maske angeordnet. Hierdurch ist die Orientierung und Lage eines jeden Bauteils bezogen auf die Justagemarken und Ausrichtstrukturen exakt bekannt.
  • Nach den Prozessschritten Belichtung, Entwicklung, Galvanoformung und Abschleifen auf die erforderliche Höhe wird das Substrat durch selektives Ätzen entfernt, worauf aus dem Photoresist ein Magazin entsteht, in dem die galvanisch erzeugten Strukturen eingeschlossen sind. Damit die einzelnen Magazine mit den unterschiedlichen Bauteilen zueinander ausgerichtet und auch die unterschiedlichen Bauteile ineinander gefügt werden können, ist es er forderlich, in den jeweiligen durch Durchgangslöcher oder dergleichen gebildeten Bereichen der Hilfsstrukturen sowie Bauteile den oder die Photoresistkerne zu entfernen, was beispielsweise durch mechanisches Ausdrücken geschehen kann.
  • Das Magazin zur Aufnahme einer Mehrzahl von Bauteilen, insbesondere metallischen Bauteilen mit Mikrostrukturen, welches insbesondere nach dem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das Magazin aus photolithographisch strukturiertem Photoresist besteht, wobei das Magazin bevorzugt mittels Photolithographie und Galvanoformung in dem Photoresist erzeugte Hilfsstrukturen zur Positionierung aufweist.
  • Von Vorteil ist die Hilfsstruktur eine Ausrichtstruktur, welche bevorzugt als Ringelement ausgebildet ist. Durch diese Ringelemente oder sonstige Ausrichtstrukturen können hochpräzise Stifte gesteckt werden, so dass beispielsweise zwei übereinander angeordnete Magazine sehr präzise relativ zueinander ausgerichtet werden können. Somit ist die Position jedes einzelnen Bauteils zweier oder mehrerer über die Ausrichtmittel, wie beispielsweise Stifte, miteinander verbundener Magazine gegenüber der Position der Ausrichtmittel beziehungsweise Stifte bekannt. Diese Information wird anschließend für die Steuerung einer automatischen Montagevorrichtung verwendet, wobei beispielsweise ein oder mehrere Stößel oder Ausstoßer sukzessive oder parallel mehrere oder alle Positionen, an denen Bauteile gefügt werden sollen, anfährt. Da die Position und Orientierung der zu fügenden beziehungsweise zu montierenden Bauteile vom Maskendesign her bekannt ist, entfällt eine Vermessung der Lage und Orientierung sowie eine Ausrichtung der einzelnen Mikrostrukturen zueinander, wodurch der gesamte Ablauf sehr vereinfacht wird.
  • Weiterhin bietet es sich an, dass die Hilfsstruktur eine Justagemarkierung ist, welche bevorzugt Kreuzform oder eine sonstige, genau lokalisierbare Form besitzt. Diese Justagemarkierungen können beispielsweise mittels einer Positioniervorrichtung optisch erfasst werden, so dass eine Relativbewegung zweier, übereinander angeordneter Magazine mittels einer Positioniervorrichtung ermöglicht ist und der Füge- beziehungsweise Montageprozess vollautomatisch durchgeführt werden kann.
  • Weiterhin bietet es sich an, dass das Magazin in einer einzigen ersten Gruppe eine Mehrzahl von gleichen Bauteilen aufnimmt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die eine Gruppe von gleichen Bauteilen in einem ersten Magazin und eine zweite Gruppe von zu fügenden gleichen Bauteilen in einem zweiten Magazine vorgesehen, wobei die ersten und zweiten Bauteile bevorzugt unterschiedlich ausgestaltet sind. Sobald die beiden Magazine übereinander angeordnet und mittels der Ausrichtmittel definiert relativ zueinander positioniert sind, kann mit dem Fügeprozess begonnen werden.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, in einem einzigen Magazin zwei Gruppen von jeweils unterschiedlichen Bauteilen aufzunehmen, wobei dann zwei derartiger Magazine gegebenenfalls unter einer relativen Verdrehung zueinander übereinander angeordnet werden, so dass dann mit dem Fügeprozess der unterschiedlichen Bauteile begonnen werden kann.
  • Das Montageverfahren von magazinierten Bauteilen mit Mikrostruktur, die in einem Magazin aufgenommen sind, zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Magazin mit Bauteilen übereinander positioniert werden, und Bauteile des ersten Magazins von einer Montagevorrichtung, beispielsweise mittels Druckluft oder eines Ausstoßes, mit Bauteilen des zweiten Magazins und/oder gegebenenfalls umgekehrt montiert oder verbunden beziehungsweise gefügt werden. Dabei wird die relative Positionierung der beiden übereinander positionierten Magazine bevorzugt mittels der Ausrichtmittel durchgeführt, wobei diese Ausrichtmittel in der Ausrichtstruktur der beiden Magazine aufgenommen sind.
  • Insoweit ist es vorgesehen, dass die Bauteile in den Magazinen nicht deckungsgleich angeordnet sind und die übereinanderliegenden Magazine zur Montage der Bauteile mittels einer Positioniervorrichtung relativ zueinander örtlich definiert und parallel zueinander verfahren werden, wobei die Positioniervorrichtung Ortsinformationen der Hilfsstrukturen verarbeitet. Bei dieser Ausführungsform besteht der Vorteil darin, dass die Fläche des Magazins beziehungsweise die Aufnahmekapazität des Magazins an Bauteilen optimiert werden kann, wobei dann jedoch zum Zwecke des Fügens der Bauteile das eine Magazin relativ zum anderen Magazin definiert örtlich zu verfahren ist, um die zu fügenden Bauteile jeweils zur Deckung gelangen zu lassen.
  • Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, mittels beispielsweise einer Montagevorrichtung sukzessive nacheinander die ersten und zweiten Bauteile zu fügen, wobei dann die Montagevorrichtung über das Magazin verfahren wird. Bei dieser Ausgestaltung weist jedes der übereinander angeordneten Magazine unterschiedliche Strukturen auf, so dass auch ein unterschiedliches Maskendesign für die beiden oder auch mehreren Magazine erforderlich ist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Montageverfahrens besteht auch darin, dass die Magazine beziehungsweise Bauteile mittels du Hilfsstruktur beziehungsweise Ausrichtstruktur und der Ausrichtmittel während der Montage relativ zueinander örtlich definiert fixiert werden.
  • Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1 in schematischer Darstellung zwei Magazine, wobei das eine Magazin eine einzige Gruppe der ersten Bauteile und das andere Magazin eine einzige Gruppe der zweiten Bauteile aufnimmt,
  • 2 in schematischer Schnittdarstellung zwei Magazine mit jeweils den ersten und zweiten Bauteilen in verschiedenen Fertigungsstufen des Herstellungsprozesses,
  • 3 in schematischer Darstellung ein Magazin, in dem zwei Gruppen von unterschiedlichen Bauteilen aufgenommen sind,
  • 4 in schematischer Darstellung den Montagebeziehungsweise Fügeprozeß von unterschiedlichen Bauteilen, die jeweils in einem Magazin aufgenommen sind,
  • 5 in schematischer Darstellung zwei Magazine, in denen jeweils eine Gruppe erster beziehungsweise zweiter Bauteile aufgenommen sind, wobei die Anzahl und Positionierung der Bauteile von Magazin zu Magazin unterschiedlich ist, und
  • 6 in schematischer Darstellung den Fügeprozeß der Bauteile der Magazine der 5.
  • In den 1, 3 und 5 sind verschiedene Magazine 18, 20 schematisch dargestellt die mit Bauteilen 10, 12 bestückt sind. Bei den Bauteilen 10, 12 handelt es sich um solche mit Mikrostruktur, beispielsweise um Mikrozahnräder für Miniaturgetriebe oder sonstige Mikrobauelemente.
  • Aus 2 geben einige Schritte des Herstellungsverfahrens hervor. Nachdem auf einem elektrisch leitenden Substrat 14 ein Photoresist 16 in der benötigten Strukturhöhe aufgetragen worden ist, wird der Photoresist 16 zur Übertragung der Mikrostrukturen der Bauteile 10, 12 in den Photoresist 16 belichtet und anschließend entwickelt. Bei dem Lithographieschritt der Belichtung werden die zweidimensionalen Konturen der Bauteile durch Schattenprojektion über eine Maske in das Photoresist 16 übertragen. Je nach verwendetem Photoresist 16 werden die belichteten Bereiche zerstört beziehungsweise vernetzt, so daß der Photoresist 16 unterschiedliche chemische Beständigkeiten aufweist und somit selektiv entfernt beziehungsweise gelöst werden kann. Die entfernten Bereiche des Photoresists 16 werden anschließend mittels Galvanoformung mit Metall gefüllt, welches dann die Bauteile 10, 12 bildet. Die solchermaßen erhaltenen Magazine 10, 12 sind in den oberen Darstellungen der 2 ersichtlich. In dem anschließenden Fertigungsschritt wird das Substrat 14 beispielsweise durch selektives Ätzen entfernt. Gegebenenfalls findet zusätzlich ein Abschleifen der Magazine 18, 20 auf die gewünschte Strukturhöhe statt. Die Magazine 18, 20 nach Entfernen des Substrats 14 sind in der mittleren Reihe der 2 dargestellt.
  • Sofern die Bauteile 10, 12 mit Mikrostrukturen sowie gegebenenfalls die noch näher zu beschreibenden Hilfsstrukturen 22, 24 Durchgangslöcher 28 oder Kanäle aufweisen, werden die in diesen Durchgangslöchern 28 sitzenden Kerne 30 des Photoresists 16 entfernt, zum Beispiel mechanisch ausgestoßen. Die Magazine 18, 20 nach diesem letzten Bearbeitungsschritt sind in der unteren Reihe der 2 dargestellt.
  • Von Vorteil weisen die Magazine die Form einer dünnen flachen Scheibe 26, einer Platte oder eines Wafers auf.
  • Die Anordnung der Bauteile 10, 12 in dem jeweiligen Magazin 18, 10 kann unterschiedlich sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 sind in dem Magazin 18 nur Bauteile 10 in einer Gruppe aufgenommen. Hingegen sind in dem Magazin 20 eine Gruppe anderer Bauteile 12 untergebracht. Die Anordnung und Positionierung der Bauteile 10, 12 in dem jeweiligen Magazin 18, 20 der 1 ist derart getroffen, daß bei einer deckungsgleichen übereinanderliegenden Anordnung der Magazine 18, 20 übereinandergeordnete Paare von Bauteilen 10, 12 vorgesehen sind, die dann unter dem Einsatz von Montagewerkzeugen 38 (4) miteinander gefügt werden können. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 wird mittels des Montagewerkzeuges 38 das Bauteil 12 aus dem Magazin 18 beziehungsweise 20 herausgedrückt und in das Bauteil 10 das Magazin 20, 18 eingefügt.
  • Das exakte Positionieren der Bauteile 10, 12 in den Magazinen 18, 20 wird mittels Hilfsstrukturen 22, 24 in den Magazinen 18, 20 bewerkstelligt. Bei den Hilfsstrukturen 22, 24 handelt es sich beispielsweise um kreisringförmige Ausrichtstrukturen und beispielsweise kreuzförmige Justagemarkierungen. Wie aus 4 ersichtlich, werden die Magazine 18, 20 mittels Ausrichtmitteln 42, bei denen es sich beispielsweise um hochpräzise Stifte oder dergleichen handeln kann, in ihrer relativen Positionierung zueinander fixiert.
  • Das Magazin selbst besteht aus dem Photoresist 16, wobei neben den Bauteilen 10, 12 auch die Hilfsstrukturen 22, 24 in dem Photoresist aufgenommen sind.
  • Während im Ausführungsbeispiel der 1 die Bauteile 10 der Gruppe 34 im Magazin 18 und die Bauteile 12 der Gruppe 36 im Magazin 20 aufgenommen sind, ist es gemäß 3 vorgesehen, die Magazine 18, 20 identisch hinsichtlich Anordnung und Ausbildung der Bauteile 10, 12 auszubilden, wobei dann in jedem der Magazine 18, 20 jeweils eine Gruppe 34 der Bauteile 10 sowie eine Gruppe 36 der Bauteile 12 aufgenommen ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß die beiden Magazine 18, 20 mit Bauteilen 10, 12 mittels eines einzigen Maskendesigns gefertigt werden können. Zum Zwecke der Montage werden die beiden Magazine 18, 20 derart übereinander positioniert, daß wiederum die Bauteile 18 des einen Magazins über beziehungsweise unter den Bauteilen 20 des anderen Magazins angeordnet sind, so daß dann mit dem Fügeprozeß begonnen werden kann. Hierzu sind die beiden identisch gemäß 3 ausgebildeten Magazine 18, 20 derart übereinander anzuordnen, daß das eine Magazin 20 um 180° bezüglich einer Mittellängsachse gedreht über dem anderen Magazin 20, 18 angeordnet ist. Die örtlich definierte Fixierung beider Magazine wird wiederum mittels Ausrichtmitteln vorgenommen, die in der als Ausrichtstruktur ausgebildeten Hilfsstruktur 22 angeordnet sind.
  • Eine weitere Ausführungsform der Magazine 18, 20 ist in 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Magazine 18, 20 hinsichtlich der Aufnahmekapazität für die Bauteile 10, 12 optimiert, so daß in jedem Magazin 18, 20 ein Maximum an Bauteilen 10, 12 der ersten Gruppe 34 beziehungsweise zweiten Gruppe 36 aufgenommen ist. In diesem Fall ist eine parallele Montage sämtlicher Bauteile 10, 12 der beiden Magazine 18, 20 nicht möglich, da eine deckungsgleiche Anordnung der Bauteile 10, 12 in den Magazinen 18, 20 bei einer festen örtlichen, übereinanderliegenden Fixierung der Magazine 18, 20 nicht mehr gegeben ist. In diesem Fall wird die Montage derart ausgeführt, daß beispielsweise das Magazin 20 mittels der schematisch dargestellten Positioniervorrichtung 40 parallel zu dem Magazin 18 verfahren wird. Dabei wertet die Positioniervorrichtung 40 die als Justagemarkierung ausgebildete Hilfsstruktur 24 der Magazine 18, 20 aus. Weiterhin kann jedes Magazin 18, 20 mittels der als Ausrichtstruktur ausgebildeten Hilfsvorrichtung 22 an der Positioniervorrichtung 40 beziehungsweise Montagevorrichtung 38 mittels der Ausrichtmittel 42 örtlich definiert festgelegt werden.
  • Sämtlichen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Magazine 18, 20 mit zusätzlichen Hilfsstrukturen 22, 24 versehen werden, die bei der späteren Montage der Bauteile 10, 12 zur Justage und Ausrichtung der Magazine 18, 20 dienen. Hierbei wird die Eigenschaft ausgenutzt, daß bei der Herstellung der Maske aus Photoresist 16 nicht nur jede einzelne Struktur der Bauteile 10, 12, das heißt der Konturkanten, mit einer Präzision im Submikrometer-Bereich erstellt wird, sondern daß auch die Position und Orientierung der einzelnen Strukturen relativ zueinander hochpräzise mit dieser Genauigkeit abgebildet wird. Diese bei der Maskenherstellung zusätzlich abfallende Information wird dann für die spätere Montage der Bauteile 10, 12 ausgenutzt.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von metallischen Bauteilen (10, 12) mittels Photolithographie und Galvanoformung, wobei auf einem elektrisch leitenden Substrat (14) ein Photoresist (16) in der benötigten Strukturhöhe aufgetragen, der Photoresist (16) zur Übertragung der Mikrostrukturen in den Photoresist (16) belichtet und entwickelt wird, mittels Galvanoformung die Mikrostruktur im Photoresist (16) mit Metall gefüllt und das Substrat anschließend entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Photoresist (16) selbst ein Magazin (18, 20) für die Bauteile (10, 12) bildet und zusätzlich zu den Bauteilen (10, 12) weitere Hilfsstrukturen (22, 24) mittels Photolithographie und Galvanoformung in dem Photoresist (16) erzeugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (18, 20) als flache beziehungsweise dünne Platte, Scheibe (26) oder Wafer ausgebildet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass als Photoresist (16) ein Photolack SU-8 verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (18, 20) beziehungsweise die Bauteile (10, 12) nach dem Galvanoformungsschritt auf die gewünschte Strukturhöhe durch Abschleifen, Läppen oder sonstige spanabhebende Maßnahmen gebracht werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (14) selektiv weggeätzt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (10, 12) mit Mikrostrukturen beziehungsweise die Hilfsstrukturen (22, 24) Kanäle, Durchgangslöcher (28) oder dergleichen, aufweisen und der diese Kanäle, Durchgangslöcher (28) oder dergleichen ausfüllende Kern (30) des Photoresists (16) insbesondere vor Beginn der Montage mechanisch, beispielsweise mittels eines Ausstoßers oder Druckluft, entfernt wird.
  7. Magazin (18, 20) zur Aufnahme einer Mehrzahl von Bauteilen (10, 12) mit Mikrostruktur, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren einer der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus photolithographisch turiertem Photoresist (16), wobei das Magazin (18, 20) mittels Photolithograhie und Galvanoformung in dem Photoresist (16) erzeugte Hilfsstrukturen (22, 24) zur Positionierung des Magazins (18, 20) aufweist.
  8. Magazin nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstruktur (22, 24) eine Ausrichtstruktur (22) ist, welche bevorzugt als Ringelement ausgebildet ist.
  9. Magazin nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstruktur (22, 24) eine Justagemarkierung ist, welche bevorzugt Kreuzform besitzt.
  10. Magazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, welches in einer einzigen ersten Gruppe (34, 36) eine Mehrzahl von gleichen Bauteilen (10, 12) aufnimmt.
  11. Magazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, welches wenigstens in einer ersten und zweiten Gruppe (34, 36) eine Mehrzahl von Gruppe (34) zu Gruppe (36) unterschiedlichen Bauteilen (10, 12) aufnimmt.
  12. Montageverfahren von magazinierten Bauteilen (10, 12) mit Mikrostruktur, die in einem Magazin (18, 20) aufgenommen sind, wobei wenigstens zwei Magazine (18, 20) mit Bauteilen (10, 12) übereinander positioniert werden und Bauteile (10, 12) des ersten Magazins (18, 20) von einer Montagevorrichtung (38) mit Bauteilen (12, 10) des zweiten Magazins (20, 18) oder gegebenenfalls umgekehrt, montiert oder verbunden beziehungsweise gefügt werden, wobei die Magazine (18, 20) Hilfsstrukturen (22, 24) zur Positionierung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (10, 12) in den Magazinen (18, 20) nicht deckungsgleich angeordnet sind und die übereinander liegenden beziehungsweise übereinander angeordneten Magazine (18, 20) zur Montage der Bauteile (10, 12) mittels einer Positioniervorrichtung (40) örtlich definiert parallel zueinander verfahren werden, wobei die Positioniervorrichtung (40) Ortsinformationen der Hilfsstrukturen (22, 24) verarbeitet.
  13. Montageverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass die Magazine (18, 20) beziehungsweise die Bauteile mittels der Hilfsstruktur (22, 24), insbesondere unter Verwendung von Ausrichtmitteln (42), während der Montage beziehungsweise des Fügungsvorganges relativ zueinander örtlich definiert fixiert werden.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4128964A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-04 Fotochem Werke Gmbh Verfahren und material zur erzeugung definiert begrenzter klebeflaechen zum verbinden von bauteilen
DE3727142C2 (de) * 1987-08-14 1994-02-24 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren zur Herstellung von Mikrosensoren mit integrierter Signalverarbeitung
DE19709136A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-10 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Verfahren zur Herstellung und Magazinierung von Mikrobauteilen, Magazin und Montageverfahren für Mikrobauteile
WO1998039501A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-11 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Verfahren zur herstellung und magazinierung mindestens eines metallischen mikrobauteils
DE19841785C2 (de) * 1998-09-12 2001-02-22 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Körpers mit Mikrostrukturen aus thermisch aufgespritzem Material
DE10016017A1 (de) * 2000-03-31 2001-10-18 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Verfahren zur Montage von magazinierten Mikrobauteilen

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3727142C2 (de) * 1987-08-14 1994-02-24 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren zur Herstellung von Mikrosensoren mit integrierter Signalverarbeitung
DE4128964A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-04 Fotochem Werke Gmbh Verfahren und material zur erzeugung definiert begrenzter klebeflaechen zum verbinden von bauteilen
DE19709136A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-10 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Verfahren zur Herstellung und Magazinierung von Mikrobauteilen, Magazin und Montageverfahren für Mikrobauteile
WO1998039501A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-11 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Verfahren zur herstellung und magazinierung mindestens eines metallischen mikrobauteils
WO1998039230A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-11 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Verfahren zur herstellung und magazinierung von mikrobauteilen, magazin und montageverfahren für mikrobauteile
DE19841785C2 (de) * 1998-09-12 2001-02-22 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Körpers mit Mikrostrukturen aus thermisch aufgespritzem Material
DE10016017A1 (de) * 2000-03-31 2001-10-18 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Verfahren zur Montage von magazinierten Mikrobauteilen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LORENZ, H. et al.: High-aspect-ratio, ultrathick, negative-tone near UV photoresist and its appli- cations for MEMS. In: Sensors and Actuators A64 (1998), pp. 33-39 *

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