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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Von
Vorteil wird als Photoresist ein Photolack SU-8 verwendet.
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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.
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Weiterhin
ist es vorgesehen, dass das Substrat selektiv weggeätzt wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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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,
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2 in
schematischer Schnittdarstellung zwei Magazine mit jeweils den ersten
und zweiten Bauteilen in verschiedenen Fertigungsstufen des Herstellungsprozesses,
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3 in
schematischer Darstellung ein Magazin, in dem zwei Gruppen von unterschiedlichen Bauteilen
aufgenommen sind,
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4 in
schematischer Darstellung den Montagebeziehungsweise Fügeprozeß von unterschiedlichen
Bauteilen, die jeweils in einem Magazin aufgenommen sind,
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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
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6 in
schematischer Darstellung den Fügeprozeß der Bauteile
der Magazine der 5.
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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.
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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.
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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.
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Von
Vorteil weisen die Magazine die Form einer dünnen flachen Scheibe 26,
einer Platte oder eines Wafers auf.
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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.
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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.
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Das
Magazin selbst besteht aus dem Photoresist 16, wobei neben
den Bauteilen 10, 12 auch die Hilfsstrukturen 22, 24 in
dem Photoresist aufgenommen sind.
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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.
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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.
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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.