DE102005007805A1

DE102005007805A1 - Zerstäuberstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Zerstäuberstruktur und Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Struktur

Info

Publication number: DE102005007805A1
Application number: DE200510007805
Authority: DE
Inventors: Jörg HEYSE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-24

Abstract

Die erfindungsgemäße Zerstäuberstruktur (8) einer Zerstäubereinrichtung (10) zur Abgabe eines feinzerstäubten Fluids zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Fluidzulauf, mehrere Abspritzöffnungen (13) und wenigstens ein Strömungskanal (16) zur Zuleitung des Fluids zu den Abspritzöffnungen (13) vorgesehen sind. Der Strömungskanal (16) verläuft zumindest teilweise offen, und die Abspritzöffnungen (13) sind mit Materialbrücken (17) abgedeckt. Die Zerstäuberstruktur (8) wird durch eine Vielzahl von richtungsparallelen schlitzförmigen Abspritzöffnungen (13) gebildet, die z. B. in einer Reihe angeordnet sind. Eine solche komplexe Zerstäuberstruktur (8) ist erfindungsgemäß mit einem spezifischen mikrogalvanischen Abscheideverfahren herstellbar. Die Zerstäuberstruktur (8) kann in einer scheibenförmigen Zerstäubereinrichtung (10) ausgebildet sein, die an einem stromabwärtigen Ende eines Brennstoffeinspritzventils anbaubar ist. Ein solches Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für den Einsatz in Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Zerstäuberstruktur nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zur Herstellung einer Zerstäuberstruktur nach der Gattung des Anspruchs 12 und von einem Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Struktur nach der Gattung des Anspruchs 20.

Aus der DE 196 36 396 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem stromabwärts der Ventilsitzfläche eine Lochscheibe vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Abspritzöffnungen aufweist. Die günstigerweise zehn bis zwanzig Abspritzöffnungen befinden sich in einer Ebene der Lochscheibe, die senkrecht zur Ventillängsachse verläuft. Der größte Teil der Abspritzöffnungen ist schräg bzw. geneigt in der Lochscheibe eingebracht, so dass die Öffnungsachsen der Abspritzöffnungen keine Parallelität zur Ventillängsachse besitzen. Da die Neigungen der Abspritzöffnungen unterschiedlich gewählt werden können, ist eine Divergenz der abzuspritzenden Einzelstrahlen leicht erreichbar. Die Abspritzöffnungen sind beispielsweise durch Laserstrahlbohren in der Lochscheibe in einer weitgehend einheitlichen Größe eingebracht. Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich besonders für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Aus der DE 198 47 625 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem am stromabwärtigen Ende eine schlitzförmige Austrittsöffnung vorgesehen ist. Die Austrittsöffnung ist entweder in einer Lochscheibe oder unmittelbar im Düsenkörper selbst ausgebildet. Die schlitzförmigen Austrittsöffnungen sind stets zentral an der Ventillängsachse eingebracht, so dass die Abspritzung des Brennstoffs achsparallel aus dem Brennstoffeinspritzventil heraus erfolgt. Stromaufwärts des Ventilsitzes ist eine Drallnut vorgesehen, die den zum Ventilsitz strömenden Brennstoff in eine kreisförmige Drehbewegung versetzt. Die flache Austrittsöffnung sorgt dafür, dass der Brennstoff fächerartig abgespritzt wird.

Bekannt ist zudem noch ein Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aus der US 6,019,296 A , bei dem am stromabwärtigen Ende eine schlitzförmige Austrittsöffnung vorgesehen ist, aus der Brennstoff unter einem Winkel zur Ventillängsachse austreten kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zerstäuberstruktur mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass mit ihr feinstzerstäubende Fluidsprays abspritzbar sind. Über die sehr engen schlitzartigen Abspritzöffnungen werden eine Vielzahl von Fächerstrahlen erzeugt, die vorerst parallel zueinander die Zerstäuberstruktur verlassen und mit Abstand zur Zerstäuberstruktur in kleine Tröpfchen zerfallen. In idealer Weise erfolgen in der Zerstäuberstruktur stromaufwärts der Abspritzöffnungen Frontalkollisionen von Teilströmen des Fluids. Die Kollisionen finden quer zur Schlitzrichtung der Abspritzöffnungen statt. Als Reaktion entstehen in den Abspritzöffnungen fächerartige Aufspreizungen der Strömung. Beim Verlassen der Abspritzöffnungen entstehen aus der divergenten Strömung ebene Fächerstrahlen, die durch ihre Aufspreizungen stark ausdünnen und ab einer gewissen Zerfallsstrecke in entsprechend kleine Tröpfchen zerfallen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Zerstäuberstruktur möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, die Zerstäuberstruktur bzw. eine Zerstäubereinrichtung mit Zerstäuberstruktur mikrogalvanisch in einem Galvanikschritt herzustellen. Auf diese Weise sind einfach und in großen Stückzahlen exakt reproduzierbar Zerstäuberstrukturen mit filigranen Öffnungsstrukturen, wie z.B. Abspritzöffnungen mit Schlitzbreiten von ca. 20 bis 100 μm, insbesondere 20 bis 50 μm, und Schlitzlängen von bis zu 1 mm, insbesondere unter 150 μm herstellbar.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Zerstäuberstruktur an einem Brennstoffeinspritzventil, da eine besonders gleichmäßige Feinstzerstäubung des Brennstoffs erreicht wird, wobei eine besonders hohe Aufbereitungsqualität und Zerstäubungsgüte mit sehr kleinen Fluidtröpfchen erzielt wird. In idealer Weise besitzt die Zerstäuberstruktur am stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzventils eine Vielzahl von sehr kleinen richtungsparallelen Abspritzschlitzen, so dass Brennstoffsprays mit extrem kleinen Brennstofftröpfchen mit einem Sauter Mean Diameter (SMD) von ca. 20 μm abspritzbar sind. Auf diese Weise kann sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine deutlich reduziert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zerstäuberstruktur mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12 hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise sehr komplexe Zerstäuberstrukturen bzw. Zerstäubereinrichtungen mit Zerstäuberstrukturen mikrogalvanisch in einem Galvanikschritt herstellbar sind. Auf diese Weise können einfach und in großen Stückzahlen exakt reproduzierbar Zerstäuberstrukturen mit filigranen Öffnungsstrukturen, wie z.B. Abspritzöffnungen mit Schlitzbreiten von ca. 20 bis 100 μm, insbesondere 20 bis 50 μm, und Schlitzlängen von bis zu 1 mm, insbesondere unter 150 μm hergestellt werden. Durch eine gezielte Dimensionierung einer mehrlagigen Fotolackstruktur und einem ausgewählten Beschichten nur bestimmter Fotolackschichten mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht, z.B. einer Sputterschicht, kann das galvanische Metallabscheiden dahingehend gesteuert werden, dass stegartig überbrückende Materialstrukturen in gewünschten Bereichen entstehen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 12 angegebenen Verfahrens möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Struktur mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 20 hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise komplexe Strukturen mikrogalvanisch in einem Galvanikschritt herstellbar sind. Auf diese Weise können einfach und in großen Stückzahlen exakt reproduzierbar Strukturen mit filigranen Konturen und sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden. Durch eine gezielte Dimensionierung einer mehrlagigen Fotolackstruktur und einem ausgewählten Beschichten nur bestimmter Fotolackschichten mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht, z.B. einer Sputterschicht, kann das galvanische Metallabscheiden dahingehend gesteuert werden, dass rasterartig Vertiefungen, die z.B. als „Schmiertaschen" dienen können, in gewünschten Bereichen von Oberflächen an Bauteilen entstehen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 20 angegebenen Verfahrens möglich.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein teilweise dargestelltes Ventilende eines Ventils in der Form eines Brennstoffeinspritzventils mit einem Ausführungsbeispiel einer Zerstäubereinrichtung in einer Schnittdarstellung, 2 eine Unteransicht der Zerstäubereinriehtung gemäß 1, 3 das Ventilende mit der Zerstäubereinrichtung gemäß 1 in einer um 90° gedrehten Schnittdarstellung, 4 eine Unteransicht der Zerstäubereinrichtung gemäß 3, 5 bis 8 ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel einer Zerstäuberstruktur in einer Zerstäubereinrichtung, wobei 5 eine Draufsicht auf die Zerstäuberstruktur zeigt und die 6 bis 8 Schnittdarstellungen von Schnitten entlang den Linien VI-VI, VII-VII bzw. VIII-VIII in der 5 sind, 9 bis 15 Verfahrensstufen der erfindungsgemäßen Herstellung einer Zerstäuberstruktur in einer Zerstäubereinrichtung, wobei in den 9 bis 12 Lackstrukturen in verschiedenen Ansichten gezeigt sind und in den 13 bis 15 der mikrogalvanische Aufbau der Zerstäuberstruktur verdeutlicht wird, 16 eine Schnittdarstellung analog zu 8 mit einem Schnitt durch eine alternative Zerstäuberstruktur, 17 eine Draufsicht auf eine weitere alternative Zerstäuberstruktur analog zu 5, 18 eine Schnittdarstellung analog zu 8 mit einem Schnitt entlang der Linie XVIII-XVIII in der 17, 19 ein alternatives Ventilende mit der Zerstäubereinrichtung in einer Schnittdarstellung analog zu 1, 20 eine schematische Darstellung eines Ventilendes mit Drehlagenversatz von Zerstäubereinrichtung und Ventilsitzkörper, 21 bis 23 alternative Lackstrukturen in verschiedenen Ansichten in einer Darstellungsweise gemäß 9 bis 11, 24 bis 26 weitere Lackstrukturen in verschiedenen Ansichten in einer Darstellungsweise gemäß 9 bis 11 und 27 und 28 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer mikrogalvanisch hergestellten dreidimensionalen Struktur.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein stromabwärtiges Ende eines Ventils in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Das Brennstoffeinspritzventil hat einen nur symbolhaft dargestellten, einen Teil eines Ventilgehäuses bildenden, rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist ein Ventilsitzkörper 4 mit einer Ventilsitzfläche 5 angeordnet, mit der z.B. ein nicht dargestellter kugelförmiger Ventilschließkörper zum Öffnen und Schließen des Ventils zusammenwirkt.
Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise elektromagnetisch. Eine Betätigung des Brennstoffeinspritzventils mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktor ist jedoch ebenso denkbar. In dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 ist der Ventilsitzkörper 4 z.B. durch Schweißen dicht montiert. An der unteren Stirnseite 7 des Ventilsitzkörpers 4 ist eine erfindungsgemäße Zerstäuberstruktur 8 in einer scheibenförmigen Zerstäubereinrichtung 10 befestigt. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 4 und Zerstäubereinrichtung 10 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht 11, die z.B. an der Stirnseite 7 oder am äußeren Umfang von Ventilsitzkörper 4 und Zerstäubereinrichtung 10 vorgesehen ist.
Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 4 mit der Zerstäubereinrichtung 10 in der Längsöffnung 3 bestimmt die Größe des Hubs einer Ventilnadel, da die eine Endstellung der Ventilnadel bei nicht erregtem Aktuator durch die Anlage des Ventilschließkörpers an der sich stromabwärts konisch verjüngenden Ventilsitzfläche 5 des Ventilsitzkörpers 4 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel wird bei erregtem Aktuator durch einen Anschlag für die Ventilnadel nahe dem Aktuator festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel stellt somit den Hub dar.
In dem Ventilsitzkörper 4 ist stromabwärts der Ventilsitzfläche 5 eine Austrittsöffnung 12 vorgesehen, von der aus der abzuspritzende Brennstoff in die Zerstäuberstruktur 8 der Zerstäubereinrichtung 10 eintritt. In idealer Weise wird die Zerstäuberstruktur 8 in einer zentralen Region der Zerstäubereinrichtung 10 von einer Vielzahl von sehr kleinen Abspritzöffnungen 13 gebildet, die in vorteilhafter Weise als Abspritzschlitze richtungsparallel verlaufen. Die Abspritzöffnungen 13 weisen z.B. eine Schlitzbreite von jeweils ca. 20 bis 100 μm, insbesondere 20 bis 50 μm, und eine Schlitzlänge von bis zu 1 mm, insbesondere unter 150 μm auf, so dass Brennstoffsprays mit extrem kleinen Brennstofftröpfchen mit einem Sauter Mean Diameter (SMD) von ca. 20 μm abspritzbar sind. Auf diese Weise kann sehr wirkungsvoll die HC-Emission der Brennkraftmaschine deutlich gegenüber bekannter Einspritzanordnungen reduziert werden. Pro Zerstäubereinrichtung 10 sind zwischen zwei und sechzig Abspritzöffnungen 13 vorgesehen, wobei eine Anzahl von acht bis vierzig Abspritzöffnungen 13 optimale Zerstäubungsergebnisse bringt.
In der 2 ist eine Unteransicht der kreis- und scheibenförmigen Zerstäubereinrichtung 10 gemäß 1 gezeigt. Dabei wird deutlich, dass die schlitzförmigen Abspritzöffnungen 13 in großer Anzahl und dabei in Reihen aufeinanderfolgend vorgesehen sind. In jeder der beiden Reihen sind in vorteilhafter Weise ca. fünfzehn bis vierzig Abspritzöffnungen 13 ausgeformt. Um eine exakte Ausrichtung der Abspritzöffnungen 13 und eine definierte Einbaulage gegenüber dem Brennstoffeinspritzventil zu gewährleisten, ist an der Außenkontur der Zerstäubereinrichtung 10 ein z.B. kerbenförmiges Fixiermittel 15 ausgebildet. Beide Reihen von Abspritzöffnungen 13 sind bezüglich ihrer Unterteilung zueinander versetzt. Es wird in vorteilhafter Weise ein Mittenversatz eingestellt, bei welchem die Abspritzöffnungen 13 der einen Reihe zu denen der anderen Reihe mittig versetzt sind. Dadurch wird vermieden, dass sich die aus beiden Reihen austretenden Fächerstrahlen in einiger Entfernung zur Zerstäubereinrichtung 10 vereinigen. Die Reihen von Abspritzöffnungen 13 sind z.B. symmetrisch zum Zentrum der Zerstäubereinrichtung 10 angeordnet.
3 zeigt das stromabwärtige Ventilende des Brennstoffeinspritzventils mit der Zerstäubereinrichtung 10 gemäß 1 in einer um 90° gedrehten Schnittdarstellung. Dabei wird besonders deutlich, dass die Zerstäuberstruktur 8 eine prinzipiell langgestreckte Form hat. Während das abgespritzte Brennstoffspray in seiner Längsausrichtung gemäß 1 z.B. einen Außenwinkel β mit ca. 15° besitzt, ist ein Außenwinkel α des Brennstoffsprays in seiner Querausrichtung gemäß 3 ca. 30° groß. Über die Zerstäuberstruktur 8 mit den vielen Abspritzöffnungen 13 wird insofern ein Brennstoffspray mit länglichem bzw. elliptischem Strahlquerschnitt abgegeben, das in feinste Tröpfchen zerfällt. In der 4 ist eine Unteransicht der kreis- und scheibenförmigen Zerstäubereinrichtung 10 gemäß 3 gezeigt.
Die Abspritzöffnungen 13 können die Querschnittsform eines Rechtecks, eines Langlochs, einer Ellipse bzw. einer Linse o.ä. haben, wobei das Verhältnis von Länge zu größter Breite der Abspritzöffnungen 13 > = 2:1 beträgt. Zwei benachbarte Abspritzöffnungen 13 weisen z.B. einen Abstand von ca. 40 bis 300 μm auf. Der Abstand von Schlitzmitte zu Schlitzmitte beträgt somit ca. 100 bis 400 μm. Die Zerstäubereinrichtung 10 wird in vorteilhafter Weise mikrogalvanisch in einer Galvaniklage hergestellt. Die Abspritzöffnungen 13 haben durch diese Herstelltechnologie senkrecht zur Scheibenoberfläche verlaufende Wandungen. Die Strahlwinkel ααund β bestimmen den Querschnitt des Gesamtstrahls und sind beliebig variierbar. Somit kann das Seitenverhältnis des Gesamtstrahls individuell z.B. an die Geometrie eines Saugrohres angepasst werden.
In den 5 bis 8 ist ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel einer Zerstäuberstruktur 8 in einer Zerstäubereinrichtung 10 dargestellt, wobei 5 eine Draufsicht auf die Zerstäuberstruktur 8 zeigt und die 6 bis 8 Schnittdarstellungen von Schnitten entlang den Linien VI-VI, VII-VII bzw. VIII-VIII in der 5 sind. Die Zerstäuberstruktur 8 umfasst einen Strömungskanal 16, der als grabenartige Vertiefung in der Zerstäubereinrichtung 10 eingebracht ist. In diesen Strömungskanal 16 gelangt die aus der Austrittsöffnung 12 des Ventilsitzkörpers 4 ankommende Strömung. Der Strömungskanal 16 ist partiell mit stegartigen Materialbrücken 17 überdeckt, die den Strömungskanal 16 quer verlaufend überbrücken. Die schlitzförmigen Abspritzöffnungen 13 sind an der stromabwärtigen, dem Ventilsitzkörper 4 abgewandten Seite der Zerstäubereinrichtung 10 angeordnet. Die einzelnen Abspritzöffnungen 13 sind durch die Materialbrücken 17 überdeckt, so dass die aus dem Ventilinneren ankommende Strömung nicht direkt durch die Zerstäubereinrichtung 10 durchtreten kann, sondern über den Strömungskanal 16 quer zu den schlitzförmigen Abspritzöffnungen 13 in diese einströmen muss. Mit Pfeilen 18 ist diese umgelenkte Anströmung der Abspritzöffnungen 13 symbolhaft angedeutet.
Außerhalb der eigentlichen Zerstäuberstruktur 8 weist die Zerstäubereinrichtung 10 unstrukturierte Bereiche 19 auf, welche die beidseitigen Berandungen des Strömungskanals 16 bilden und durch ihre massive Ausbildung der Zerstäubereinrichtung 10 eine ausreichende Druckstabilität verleihen. Insofern kann beim Anbau der Zerstäubereinrichtung 10, z.B. an einem Brennstoffeinspritzventil gemäß 1, auf Stützelemente jeglicher Form verzichtet werden. Außerhalb der Abspritzöffnungen 13 ist der Strömungskanal 16 nach unten hin durch einen Kanalboden 20 begrenzt. Jede Materialbrücke 17 besitzt an ihren Außenrändern seitliche Überstände 21, die die Materialbrücke 17 gegenüber der entsprechenden Abspritzöffnung 13 verbreitern, so dass die Zerstäubereinrichtung 10 in einer Draufsicht absolut blickdicht ist, d.h. durch die Materialbrücken 17 sind alle Abspritzöffnungen 13 vollständig überdeckt. Die Überstände 21 entstehen erfindungsgemäß prozessbedingt in der Herstellung. Jede Abspritzöffnung 13 wird aus zwei gegenüberliegenden Bereichen des Strömungskanals 16 gespeist. Folglich kommt es mittig und stromaufwärts jeder Abspritzöffnung zu einer Frontalkollision zweier Teilströme. Die Kollision findet quer zur Schlitzrichtung der Abspritzöffnung 13 statt (8). Infolgedessen entsteht in der Abspritzöffnung 13 eine fächerartig, in Schlitzlängsrichtung aufgespreizte Strömung. Beim Verlassen der Abspritzöffnung 13 wird aus der divergenten Strömung ein ebener Fächerstrahl, der durch seine Aufspreizung stark ausdünnt und ab einer gewissen Zerfallsstrecke in entsprechend kleine Tröpfchen zerfällt. Durch die Überdeckung der Abspritzöffnungen 13 durch die Materialbrücken 17 wird die gesamte Durchflussmenge uneingeschränkt zerstäubungsfördernd zu Kollisionen gezwungen.
Anhand der 9 bis 15 wird die erfindungsgemäße Herstellung einer Zerstäuberstruktur 8 in der Zerstäubereinrichtung 10 erläutert, wobei in den 9 bis 12 Lackstrukturen gezeigt sind. Trotz der komplexen Geometrie der Zerstäuberstruktur 8 zeichnet sich die Herstellung durch geringe Kosten aus. Für die Herstellung der Zerstäuberstruktur 8 werden zuerst mehrere Fotolackschichten 22, 23, 24 abgeschieden und entsprechend der gewünschten Geometrie fotochemisch strukturiert. Auf einen nicht gezeigten Substratträger wird zuerst eine erste Fotolackschicht 22 aufgebracht. Die Fotolackschicht 22 wird vor dem Auflaminieren der zweiten Fotolackschicht 23 mittels einer Fotomaske und Belichten nicht abgedeckter Bereiche strukturiert, gleiches gilt später für die zweite Fotolackschicht 23 vor dem Aufbringen der dritten Fotolackschicht 24. Die zweite Fotolackschicht 23 wird mit einer Sputterschicht 25a besputtert, d.h. die Lackoberfläche der Fotolackschicht 23 wird mit Metallmolekülen beschichtet, bevor die Fotolackschicht 24 auf die Fotolackschicht 23 auflaminiert wird. Danach wird die Fotolackschicht 24 belichtet. Die Fotolackschicht 24 wird nachfolgend ebenfalls mit einer Sputterschicht 25b besputtert. Nachdem alle Fotolackschichten 22, 23, 24 inklusive der Sputterschichten 25a, 25b aufgebracht und belichtet sind, erfolgt die nasschemische Entwicklung der Fotolackschichten 22, 23, 24, so dass nicht belichtete Bereiche in allen drei Fotolackschichten 22, 23, 24 entfernt werden und die in den 9 bis 12 gezeigte Lackstruktur stehen bleibt. Die erste Sputterschicht 25a auf der zweiten Fotolackschicht 23 weist genau die Breite der zweiten Fotolackschicht 23 auf. Da die späteren Materialbrücken 17 breiter als der Strömungskanal 16 sein sollen, wird die dritte Fotolackschicht 24 in ausgewählten Bereichen mit einer größeren Breite als die zweite Fotolackschicht 23 aufgebracht, die dann auch der Breite der zweiten Sputterschicht 25b entspricht. Auf diese Weise kommt es zu einem Überhang von dritter Fotolackschicht 24 zu zweiter Fotolackschicht 23 (10). 12 zeigt dabei einen Detailausschnitt der Lackstruktur im Bereich der später zu bildenden Materialbrücken 17 und Abspritzöffnungen 13. Die unteren Fotolackschichten 22, 23 dürfen deutlich dünner als die obere Fotolackschicht 24 sein, um die Gesamtdicke der aus allen drei Fotolackschichten 22, 23, 24 aufgebauten Lackstruktur und damit die Herstellungskosten zu minimieren. Die zweite Fotolackschicht 23 ist so dünn wie möglich ausgeführt, um zu verhindern, dass die obere Fotolackschicht 24 im Bereich des Überhangs nicht zu stark durchhängt. Anstelle des Sputterns der Sputterschichten 25a, 25b können auch andere Verfahren zur Anwendung kommen, mit denen eine Fotolackschicht mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht überzogen wird.
Anhand der 13 bis 15 wird der mikrogalvanische Aufbau der Zerstäuberstruktur 8 erläutert. Die Schnittdarstellungen der 13 und 14 korrespondieren dabei mit den Schnittdarstellungen der 6 und 7. Zur späteren Darstellung der Abspritzöffnungen 13 bilden alle drei Fotolackschichten 22, 23, 24 jeweils ein blockförmiges Gebilde. Die untere Fotolackschicht 22 besitzt ein Übermaß in seiner Querschnittsfläche gegenüber der mittleren Fotolackschicht 23, die wiederum ein Übermaß im Querschnitt zur oberen Fotolackschicht 24 hat. Das Überstandsmaß beträgt typischerweise > = 5 μm. Dies ist erforderlich, um laterale Versätze zwischen den Strukturen zweier übereinander liegender Fotolackschichten 22, 23, 24, die durch Positionierungenauigkeiten beim Aufbringen der Fotomasken bedingt sein können, zu korrigieren, da ansonsten die Struktur einer darüber liegenden Fotolackschicht 23, 24 einseitig über der Struktur einer darunter liegenden Fotolackschicht 22, 23 überhängen könnte und damit nicht abgestützt sein würde. Der metallische Galvanikaufbau wird in einem Herstellungsschritt vorgenommen bis er in seiner Dicke die Gesamtdicke der Fotolackschichten 22, 23, 24 überragt. Da sich auf der oberen Fotolackschicht 24 eine Sputterschicht 25b befindet, wird auch die Oberseite des blockförmigen Lackgebildes gleichmäßig mit einer Galvanikschicht überzogen, um später die Materialbrücken 17 zu bilden. Auf der Oberseite des blockförmigen Lackgebildes wird die Galvanik erst gestartet, wenn die vom Substratträger hochwachsende Galvanik mit ihrer Dicke die oben liegende Sputterschicht 25 erreicht hat und diese dann elektrisch kontaktiert.
Der in 14 gezeigte Schnitt entspricht dem Schnitt gemäß 7 durch den zu bildenden Strömungskanal 16 außerhalb einer späteren Abspritzöffnung 13. Um für den Strömungskanal 16 eine entsprechende grabenförmige Vertiefung zu erhalten, muss dort die Dicke der abgeschiedenen Galvanikschicht geringer sein als in den Bereichen 19 beidseitig vom Strömungskanal 16. Folglich muss die Galvanikabscheidedauer für den Kanalboden 20 kürzer sein als für die Bereiche 19. Dies wird durch ein späteres Starten der Galvanik oberhalb der Fotolackschicht 23 erreicht. Die untere Fotolackschicht 22 ist mit einer größeren Breite als die darüber liegende Fotolackschicht 23 ausgeführt. Der sich daraus ergebende Überstand der Fotolackschicht 22 zur Fotolackschicht 23 ist z.B. auf beiden Seiten gleich groß. Nachdem die Galvanik auf dem Substratträger gestartet wurde, überwächst sie die Fotolackschicht 22. Da auf der Fotolackschicht 22 keine Sputterschicht aufgebracht ist, wird diese vom Rand her wulstförmig überwachsen. Das Galvanikwachstum erfolgt weiter lateral so weit auf der Fotolackschicht 22, bis der Rand der darüber liegenden Fotolackschicht 23 berührt wird und überwächst nachfolgend diese Fotolackschicht 23. Sobald die Galvanikschicht mit der Sputterschicht 25a auf der mittleren Fotolackschicht 23 in elektrischen Kontakt kommt, wird die Fotolackschicht 23 gleichmäßig überwachsen. Dort bildet sich mit verspäteter Galvanikstartzeit der Kanalboden 20 aus. Die Fotolackschichten 22, 23 dienen also ausschließlich für den verspäteten Start der Galvanik und damit der Bildung des Strömungskanals 16 oberhalb der Fotolackschicht 23. Mit dem Pfeil 26 soll in 14 die Galvanikwachsrichtung symbolisch gezeigt werden, während die Linien 27 die zwischenzeitlichen Wachstumsstufen der Galvanik verdeutlichen.
In der 15 sind die Schnitte der 13 und 14 überlagert dargestellt. Dadurch ist erkennbar, dass zwischen der Oberseite des Kanalbodens 20 und der Unterseite der Materialbrücke 17 ein Strömungszutritt gebildet wird, der die Strömung aus dem Strömungskanal 16 kommend horizontal in die jeweils schlitzförmige Abspritzöffnung 13 leitet und dort Strömungskollisionen und die damit verbundene Strahlauffächerung ermöglicht. Die in den 6 bis 8 gezeigten Überstände 21 entstehen herstellungsbedingt. Während die Fotolackschicht 24 flächig überwachsen wird, ist lateral zu den daraus entstehenden Materialbrücken 17 kein galvanisches Material vorhanden, da die lateral benachbarten Kanalböden 20 deutlich tiefer liegen. Folglich haben die Materialbrücken 20 entlang ihrer beiden Längsseiten je eine frei liegende Kante. In galvanischen Abscheideprozessen ist das Dickenwachstum an einer frei liegenden Kante aufgrund der dort auftretenden hohen Feldliniendichte maximal, weshalb sich an den Kanten die wulstförmigen Überstände 21 ausbilden und die Materialbrücken 17 verbreitern.
Zusammengefasst zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Zerstäuberstruktur 8 der Zerstäubereinrichtung 10 zur Abgabe eines feinzerstäubten Fluids durch die folgenden Verfahrensschritte aus:

– Aufbringen mehrerer Fotolackschichten 22, 23, 24 auf einem Substratträger,
– Strukturieren der jeweils aufgebrachten Fotolackschicht 22, 23, 24 mittels Fotomaske und Belichten nicht abgedeckter Bereiche vor dem Aufbringen der nächsten Fotolackschicht 23, 24,
– Beschichten mehrerer Fotolackschichten 22, 23, 24 mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht, insbesondere Sputterschicht 25a, 25b,
– nasschemische Entwicklung der Fotolackschichten 22, 23, 24,
– Aufwachsen einer einzigen metallischen Galvanikschicht um die aus den Fotolackschichten 22, 23, 24 gebildete Lackstruktur, wobei die Galvanik die mit der Sputterschicht 25a, 25b beschichteten Fotolackschichten 22, 23, 24 in Bereichen der jeweils frei liegenden Sputterschicht 25a, 25b flächig überwächst,
– Herauslösen der Lackstruktur aus dem metallisch abgeschiedenen Gebilde zur Erzeugung der Zerstäuberstruktur 8 mit wenigstens einem Fluidzulauf, mit mehreren Abspritzöffnungen 13 und mit wenigstens einem Strömungskanal 16, der einen galvanisch abgeschiedenen Kanalboden 20 besitzt und zumindest teilweise offen verläuft, während die Abspritzöffnungen 13 mit galvanisch abgeschiedenen Materialbrücken 17 abgedeckt sind.

Von der Darstellungsweise analog zur 8 ist in der 16 ein Schnitt gezeigt, der entlang der Längserstreckung des Strömungskanals 16 führt. Bei dieser Ausführung sind innerhalb einer Zerstäuberstruktur 8 verschiedene Höhen des Kanalbodens 20 vorgesehen, so dass die Tiefe des Strömungskanals 16 variiert. Die Tiefe des Strömungskanals 16 wird z.B. stufenweise nach jeder Abspritzöffnung 13 erhöht oder verringert. Als Konsequenz daraus werden die schlitzförmigen Abspritzöffnungen 13 nicht symmetrisch aus den einzelnen Bereichen des Strömungskanals 16 angeströmt. Die verschiedenen Dicken der Pfeile 18 sollen dies verdeutlichen. Nach der Strömungskollision bleibt aus der Impulsbilanz eine Querkomponente im austretenden Fächerstrahl übrig, die dessen Strahlebene gekippt zur Flächennormale der Zerstäubereinrichtung 10 abspritzen lässt (siehe Pfeile 18'). Durch Aneinanderreihen mehrerer schlitzförmiger Abspritzöffnungen 13 und Bereiche des Strömungskanals 16 mit gezielter Variation der Höhe des Kanalbodens 20 gelingt es, zueinander benachbarte Fächerstrahlen divergent mit einem Kippwinkel abspritzen zu lassen. Durch dies Richtungsdivergenz wird das zerstäubungsschädliche Zusammenfallen von benachbarten Fächerstrahlen vermieden (γ₁ < γ₂).
In den 17 und 18 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Breite des Strömungskanals 16 innerhalb einer Zerstäuberstruktur 8 variiert. Die Breite Kanalbodens 20 des Strömungskanals 16 wird z.B. kontinuierlich nach jeder Abspritzöffnung 13 erhöht oder verringert. Als Konsequenz daraus werden die schlitzförmigen Abspritzöffnungen 13 nicht symmetrisch aus den einzelnen Bereichen des Strömungskanals 16 angeströmt. Die verschiedenen Dicken der Pfeile 18 sollen dies verdeutlichen. Nach der Strömungskollision bleibt aus der Impulsbilanz eine Querkomponente im austretenden Fächerstrahl übrig, die dessen Strahlebene gekippt zur Flächennormale der Zerstäubereinrichtung 10 abspritzen lässt (siehe Pfeile 18'). Durch Aneinanderreihen mehrerer schlitzförmiger Abspritzöffnungen 13 und Bereiche des Strömungskanals 16 mit gezielter Variation der Breite des Kanalbodens 20 gelingt es, zueinander benachbarte Fächerstrahlen divergent mit einem Kippwinkel abspritzen zu lassen. Durch dies Richtungsdivergenz wird das zerstäubungsschädliche Zusammenfallen von benachbarten Fächerstrahlen vermieden (γ₁ < γ₂). In den 17 und 18 ist außerdem angedeutet, dass bei einem einseitigen Verschließen des Strömungskanals 16 zur Abspritzöffnung 13 hin diese nur noch einseitig angeströmt werden kann, wodurch es zu einer maximalen Kippung des Fächerstrahls kommt (γ₂).
Um die Zerstäuberstruktur 8 der Zerstäubereinrichtung 10 optimal über die Austrittsöffnung 12 des Ventilsitzkörpers 4 anströmen zu können, ist die planare Zerstäubereinrichtung 10 z.B. an einem Ventilsitzkörper 4 befestigt, der eine gewölbte oder anderweitig vertiefte untere Stirnseite 7 aufweist, wie dies 19 verdeutlicht. Die Vertiefung 28 der Stirnseite 7 des Ventilsitzkörpers 4 überspannt dabei sämtliche Abspritzöffnungen 13 der Zerstäuberstruktur 8. Die Vertiefung 28 hat in vorteilhafter Weise eine rechteckige, minimierte Grundfläche, um das darin in einer Spritzpause gespeicherte Flüssigkeitsvolumen zugunsten einer guten Ventilfunktion zu minimieren. Die Vertiefung 28 wird z.B. mittels Schleifen in den Ventilsitzkörper 4 an dessen unterer Stirnseite 7 eingebracht. Damit wird der Boden der Vertiefung 28 bogenförmig ausgebildet, so dass die Vertiefung 28 zu ihren Rändern hin kontinuierlich ausläuft, was ebenfalls einen positiven Beitrag zur Minimierung des Speichervolumens leistet. Ein mit dem bereits in 2 gezeigten Fixiermittel 15 der Zerstäubereinrichtung 10 korrespondierendes Fixiermittel 15' wird z.B. in einer Aufspannung mit dem Einschleifen der Vertiefung 28 in den Ventilsitzkörper 4 an dessen Umfang miteingebracht, wodurch eine drehlagenorientierte Montage der Zerstäubereinrichtung 10 am Ventilsitzkörper 4 ermöglicht ist.
In der 20 ist schematisch angedeutet, dass ein Drehlagenversatz von Zerstäubereinrichtung 10 und Ventilsitzkörper 4 durch Beabstandung der beiden Fixiermittel 15, 15' gezielt eingestellt werden kann. Dabei führt ein solcher Drehlagenversatz z.B. dazu, dass die äußersten Abspritzöffnungen 13 nicht mehr von der Vertiefung 28 im Ventilsitzkörper 4 erfasst werden, sondern unmittelbar von der Stirnseite 7 abgedeckt werden und somit vom Durchfluss ausgeschlossen sind. Abhängig vom Drehlagenversatz zwischen Zerstäubereinrichtung 10 und Ventilsitzkörper 4 kann also der Durchfluss des Ventils gezielt eingestellt werden. Damit lassen sich Fertigungsabweichungen des Durchflusses wirtschaftlich korrigieren. Die Fixiermittel 15, 15' dienen dabei als Markierungen zur genauen Durchflusseinstellung. Der Abstand zwischen beiden Fixiermitteln 15, 15' ist ein gut beherrschbares Einstellmaß für den Durchfluss.
Alternativ zu dem anhand der 9 bis 12 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Herstellung der Zerstäuberstruktur sind geringfügig abgewandelte Herstellungsschritte denkbar, mit denen vergleichbare Zerstäuberstrukturen herstellbar sind. Anhand der 21 bis 26 werden diese kurz erläutert. Die Darstellungsweise entspricht dabei der Darstellung der 9 bis 11. Durch partielles Aufbringen der ersten Sputterschicht 25a auf der ersten Fotolackschicht 22 im Bereich des Strömungskanals 16 kann auf die zweite Fotolackschicht 23 verzichtet werden, weshalb in den Bereichen der späteren Materialbrücken 17 unmittelbar die dritte Fotolackschicht 24 aufgebracht wird (21 bis 23). In einem weiteren, in den 24 bis 26 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die erste Fotolackschicht 22 großflächig partiell mit der ersten Sputterschicht 25a besputtert. Auf diese Weise kann auch hier die zweite Fotolackschicht 23 entfallen. Das Besputtern der ersten Fotolackschicht 22 erfolgt auch außerhalb der späteren Strömungskanäle 16. Die erste Fotolackschicht 22 überdeckt den gesamten Substratträger (Wafer bzw. Nutzen) ohne ausgeschnittene Strukturen, da auf eine Strukturierung, also Belichtung und Entwicklung, der ersten Fotolackschicht 22 bei dieser Ausführung verzichtet werden kann. Auf die großflächige Fotolackschicht 22 wird dann partiell in den gewünschten Bereichen die erste Sputterschicht 25a aufgebracht (siehe 25, 26). Wird die Oberfläche des Substratträgers elektrisch nichtleitend bereitgestellt, so ist es denkbar, auf die erste Fotolackschicht 22 ganz zu verzichten und die erste Sputterschicht 25a direkt auf den Substratträger aufzubringen.
Eine erfindungsgemäße Zerstäuberstruktur 8 ist keineswegs auf eine Anwendung an einem Brennstoffeinspritzventil beschränkt. Vielmehr kann eine solche Zerstäuberstruktur 8 an jeglicher Form von Düsen angebracht werden, bei denen einen Abspritzen von Flüssigkeiten z.B. in Fächerstrahlform gefordert oder gewünscht ist, wobei die Fluide dann in feinstzerstäubte Tröpfchen zerfallen. Anwendungsgebiete sind z.B. Chemie, Landwirtschaft, Lackiertechnik oder Heiztechnik.
In den 27 und 28 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer mikrogalvanisch hergestellten dreidimensionalen Struktur 30 dargestellt, die weitgehend nach der wie bereits zuvor beschriebenen Herstellungstechnologie ausgeformt wird. Bei der Struktur 30 handelt es sich nicht um eine Zerstäuberstruktur 8 wie in den oben bereits angeführten Ausführungsbeispielen, sondern um eine Struktur 30 mit mehreren Vertiefungen 31, die wie in 27 weitgehend quadratische Konturen, aber auch davon abweichende rechteckige oder mehreckige Konturen besitzen können. Die als Sicken, Taschen oder Kanäle ausgebildeten Vertiefungen 31 entsprechen von der Herstellung her dabei dem Strömungskanal 16 der vorhergehenden Beispiele. Als wesentliches Merkmal besitzt jede Vertiefung 31 einen Vertiefungsboden 20', der die Vertiefung nach unten begrenzt. Allerdings kann der Vertiefungsboden 20' auch eine darin liegende Öffnung aufweisen, über die ein Fluid ähnlich wie bei den Abspritzöffnungen 13 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele abgebbar ist, wobei eine solche Öffnung z.B. schlitzförmig oder quadratisch sein kann. Um eine solche Öffnung innerhalb des Vertiefungsbodens 20' auszubilden, ist es notwendig, die Sputterschicht 25a dort zu unterbrechen. Die Vertiefungen 31 können matrixartig auf Substratträgern großflächig ausgeformt werden. Bei mikroskaliger Herstellung der Vertiefungen 31 mit Hilfe des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind diese sehr genau und in großer Anzahl exakt reproduzierbar herstellbar. Einsatzgebiete solcher Vertiefungen 31 können Oberflächen an Bauteilen mit Verschleißproblemen sein, an denen die Vertiefungen 31 dann als „Schmiertaschen" dienen können. Auch strömungstechnische Anwendungen sind denkbar, um z.B. turbulente Strömungsgrenzschichten mittels der Vertiefungen 31 zu erzeugen.
Weitgehend analog dem oben ausführlich beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Zerstäuberstruktur 8 der Zerstäubereinrichtung 10 zur Abgabe eines feinzerstäubten Fluids, jedoch ohne das Ausbilden von Abspritzöffnungen 13 und Materialbrücken 17, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der dreidimensionalen Struktur 30 durch die folgenden Verfahrensschritte aus:

– Aufbringen mehrerer Fotolackschichten 22, 23, 24 auf einem Substratträger,
– Strukturieren der jeweils aufgebrachten Fotolackschicht 22, 23, 24 mittels Fotomaske und Belichten nicht abgedeckter Bereiche vor dem Aufbringen der nächsten Fotolackschicht 23, 24,
– Beschichten mehrerer Fotolackschichten 22, 23, 24 mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht, insbesondere Sputterschicht 25a, 25b,
– nasschemische Entwicklung der Fotolackschichten 22, 23, 24,
– Aufwachsen einer einzigen metallischen Galvanikschicht um die aus den Fotolackschichten 22, 23, 24 gebildete Lackstruktur, wobei die Galvanik die mit der Sputterschicht 25a, 25b beschichteten Fotolackschichten 22, 23, 24 in Bereichen der jeweils frei liegenden Sputterschicht 25a, 25b flächig überwächst,
– Herauslösen der Lackstruktur aus dem metallisch abgeschiedenen Gebilde zur Erzeugung der dreidimensionalen Struktur 30 mit wenigstens einer Vertiefung 31, die einen galvanisch abgeschiedenen Vertiefungsboden 20' besitzt und dem Vertiefungsboden 20' gegenüberliegend zumindest teilweise offen verläuft.

Claims

Zerstäuberstruktur einer Zerstäubereinrichtung zur Abgabe eines feinzerstäubten Fluids mit wenigstens einem Fluidzulauf mit mehreren Abspritzöffnungen und mit wenigstens einem Strömungskanal zur Zuleitung des Fluids zu den Abspritzöffnungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (16) zumindest teilweise offen verläuft und die Abspritzöffnungen (13) mit Materialbrücken (17) abgedeckt sind.
Zerstäuberstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (13) schlitzförmig ausgeformt sind.
Zerstäuberstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (13) in einer Vielzahl von richtungsparallelen Abspritzschlitzen vorgesehen sind.
Zerstäuberstruktur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (13) jeweils eine Schlitzbreite von ca. 20 bis 100 μm und eine Schlitzlänge von bis zu 1 mm aufweisen.
Zerstäuberstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspritzöffnungen (13) die Querschnittsform eines Rechtecks, einer Ellipse oder einer Linse haben.
Zerstäuberstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu vierzig Abspritzöffnungen (13) an einem Strömungskanal (16) angeordnet sind.
Zerstäuberstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbrücken (17) stegartig ausgeführt sind und quer verlaufend den jeweiligen Strömungskanal (16) überbrücken.
Zerstäuberstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strömungskanal (16) eine grabenartige Vertiefung darstellt, die nach unten hin durch einen Kanalboden (20) begrenzt ist und nur durch die Abspritzöffnungen (13) unterbrochen ist.
Zerstäuberstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Tiefe und/oder Breite des wenigstens einen Strömungskanals (16) variieren.
Zerstäuberstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubereinrichtung (10) scheibenförmig ausgebildet ist.
Zerstäuberstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubereinrichtung (10) mit der Zerstäuberstruktur (8) mikrogalvanisch hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Zerstäuberstruktur einer Zerstäubereinrichtung zur Abgabe eines feinzerstäubten Fluids, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: – Aufbringen mehrerer Fotolackschichten (22, 23, 24) auf einem Substratträger, – Strukturieren der jeweils aufgebrachten Fotolackschicht (22, 23, 24) mittels Fotomaske und Belichten nicht abgedeckter Bereiche vor dem Ausbringen der nächsten Fotolackschicht (23, 24), – Beschichten wenigstens einer Fotolackschicht (22, 23, 24) mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b), – nasschemische Entwicklung der Fotolackschichten (22, 23, 24), – Aufwachsen einer metallischen Galvanikschicht um die aus den Fotolackschichten (22, 23, 24) gebildete Lackstruktur, wobei die Galvanik die mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b) beschichteten Fotolackschichten (22, 23, 24) in Bereichen einer frei liegenden Molekülschicht (25a, 25b) flächig überwächst, – Herauslösen der Lackstruktur aus dem metallisch abgeschiedenen Gebilde zur Erzeugung einer Zerstäuberstruktur (8) mit wenigstens einem Fluidzulauf mit mehreren Abspritzöffnungen (13) und mit wenigstens einem Strömungskanal (16), der einen galvanisch abgeschiedenen Kanalboden (20) besitzt und zumindest teilweise offen verläuft, während die Abspritzöffnungen (13) mit galvanisch abgeschiedenen Materialbrücken (17) abgedeckt sind.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Fotolackschichten (22, 23, 24) mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b) durch Sputtern erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Fotolackschichten (22, 23, 24) mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b) partiell erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwachsen der metallischen Galvanikschicht in einem einzigen Galvanikschritt erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Start der Galvanikbeschichtung einer mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a) beschichteten Fotolackschicht (23) dadurch verzögert wird, dass die darunter liegende nicht beschichtete Fotolackschicht (22) eine größere flächenhafte Ausdehnung hat als die darüber liegende Fotolackschicht (23).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalboden (20) des wenigstens einen Strömungskanals (16) und die Materialbrücken (17) in unterschiedlichen Ebenen abgeschieden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalboden (20) des wenigstens einen Strömungskanals (16) mit unterschiedlicher Dicke und/oder Breite abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger elektrisch nichtleitend bereitgestellt wird, so dass auf eine erste Fotolackschicht (22) ganz verzichtet wird und eine erste Molekülschicht (25a) direkt auf dem Substratträger aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Struktur (30) gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: – Aufbringen mehrerer Fotolackschichten (22, 23, 24) auf einem Substratträger, – Strukturieren der jeweils aufgebrachten Fotolackschicht (22, 23, 24) mittels Fotomaske und Belichten nicht abgedeckter Bereiche vor dem Aufbringen der nächsten Fotolackschicht (23, 24), – Beschichten wenigstens einer Fotolackschicht (22, 23, 24) mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b), – nasschemische Entwicklung der Fotolackschichten (22, 23, 24), – Aufwachsen einer metallischen Galvanikschicht um die aus den Fotolackschichten (22, 23, 24) gebildete Lackstruktur, wobei die Galvanik die mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b) beschichteten Fotolackschichten (22, 23, 24) in Bereichen der jeweils frei liegenden Molekülschicht (25a, 25b) flächig überwächst, – Herauslösen der Lackstruktur aus dem metallisch abgeschiedenen Gebilde zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur (30) mit wenigstens einer Vertiefung (31), die einen galvanisch abgeschiedenen Vertiefungsboden (20') besitzt und dem Vertiefungsboden (20') gegenüberliegend zumindest teilweise offen verläuft.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Fotolackschichten (22, 23, 24) mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b) durch Sputtern erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Fotolackschichten (22, 23, 24) mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a, 25b) partiell erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwachsen der metallischen Galvanikschicht in einem einzigen Galvanikschritt erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Start der Galvanikbeschichtung einer mit einer elektrisch leitenden Molekülschicht (25a) beschichteten Fotolackschicht (23) dadurch verzögert wird, dass die darunter liegende nicht beschichtete Fotolackschicht (22) eine größere flächenhafte Ausdehnung hat als die darüber liegende Fotolackschicht (23).
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger elektrisch nichtleitend bereitgestellt wird, so dass auf eine erste Fotolackschicht (22) ganz verzichtet wird und eine erste Molekülschicht (25a) direkt auf dem Substratträger aufgebracht wird.