DE10344571A1

DE10344571A1 - Verfahren zum Registrieren eines aufgebrachten Materials mit Kanalplattenkanälen und ein Schalter, der unter Verwendung desselben erzeugt wird

Info

Publication number: DE10344571A1
Application number: DE10344571A
Authority: DE
Inventors: Marvin Glenn Woodland Park Wong; Paul Thomas Colorado Springs Carson
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2004-08-05
Also published as: JP2004228085A; GB2397695A; US20050032379A1; US6809277B2; TW200414251A; GB2397695B; US6911611B2; GB0400159D0; US20040140187A1

Abstract

Ein Verfahren zum Aufbringen eines Materials auf eine Kanalplatte, so daß das Material mit einem oder mehreren Kanälen, die in der Kanalplatte gebildet sind, ausgerichtet ist, umfaßt ein Befüllen von zumindest einem der Kanäle mit einem Resist, das durch das Material nicht benetzt wird; ein Aufbringen des Materials auf zumindest einen Bereich der Kanalplatte, der zumindest einen Teil des Resists umfaßt; und ein anschließendes Entfernen des Resists. Das Verfahren kann bei einem Ausführungsbeispiel verwendet werden, um ein Haftmittel oder ein Dichtungsmaterial aufzubringen, das beim Zusammenbauen eines Schalters verwendet wird.

Description

Fluidbasierte Schalter, wie z. B. LIMMS (LIMMS = liquid metal micro switches = Flüssigmetall-Mikroschalter) werden in dem nachstehenden Patent und den nachstehenden Patentanmeldungen (deren Lehren hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden) offenbart: U.S.-Patent Nr. 6,323,447 von Kondoh u.a. mit dem Titel „Electrical Contact Breaker Switch, Integrated Electrical Contact Breaker Switch, and Electrical Contact Switching Method"; U.S.-Patentanmeldung von Marvin Glenn Wong mit dem Titel „A Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Switch" (Serien-Nr. 10/137,691, eingereicht am 2. Mai 2002) und U.S.-Patentanmeldung von Marvin Glenn Wong mit dem Titel „Laser Cut Channel Plate for a Switch" (Serien-Nr. 10/317.932, eingereicht am 12. Dezember 2002).

Eine Möglichkeit zur Fertigung der Schalter, die in dem Patent und den Patentanmeldungen, auf die vorstehend Bezug genommen wurde, offenbart sind, ist, 1.) ein Haftmittel auf eine Kanalplatte aufzubringen und dann 2.) die gewünschte Kombination von Schaltfluiden, Betätigungsfluiden und/oder anderen Schaltkomponenten zwischen der Kanalplatte und einem Substrat zu versiegeln.

Beim Aufbringen des Haftmittels auf die Kanalplatte ist es typischerweise wünschenswert, das Haftmittel mit den Kanälen der Kanalplatte „auszurichten". Das heißt, es ist wünschenswert, das Haftmittel auf die Kanalplatte so aufzubringen, daß es sich präzise bis zu und nicht in die Kanäle der Kanalplatte erstreckt. Auf diese Weise trägt das Haftmittel nicht zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Volumina der Hohlräume bei, die durch die Kanäle definiert sind, wenn die Kanalplatte an dem Substrat versiegelt wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ausrichten eines aufgebrachten Materials mit Kanalplattenkanälen und einen Schalter, der unter Verwendung desselben erzeugt wird, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Schalter gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.

Ein Aspekt der Erfindung ist in einem Verfahren zum Aufbringen eines Materials auf eine Kanalplatte verkörpert, so daß das Material mit einem oder mehreren Kanälen, die in der Kanalplatte gebildet sind, ausgerichtet ist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: 1) Befüllen von zumindest einem der Kanäle mit einem Resist, das durch das Material nicht benetzt wird, 2) Aufbringen des Materials auf zumindest einen Bereich der Kanalplatte, der zumindest an einen Abschnitt des Resist grenzt und dann 3) Entfernen des Resist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist in einem Schalter verkörpert, der durch 1) Bilden von zumindest einem Kanal in einer Kanalplatte, 2) Befüllen von zumindest einem der Kanäle mit einem Resist, das durch ein Material, das auf die Kanalplatte aufgebracht werden soll, nicht benetzt wird, 3) Aufbringen des Materials auf zumindest einen Bereich der Kanalplatte, der zumindest an einen Abschnitt des Resist grenzt, 4) Entfernen des Resists und 5) Ausrichten des zumindest einen Kanals, der in der Kanalplatte gebildet ist, mit zumindest einem Merkmal auf einem Substrat, und Versiegeln mittels des aufgebrachten Materials, von zumindest einem Schaltfluid zwischen der Kanalplatte und dem Substrat.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden ebenfalls offenbart.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine exemplarische Draufsicht einer Kanalplatte für einen Schalter;
2 einen ersten Querschnitt der Kanalplatte von 1;
3 einen zweiten Querschnitt der Kanalplatte von 1;
4 ein Verfahren zum Aufbringen eines Kanals auf eine Kanalplatte, so daß das Material mit einem oder mehreren Kanälen ausgerichtet ist, die in der Kanalplatte von 1 gebildet sind;
5 und 6 wie Kanäle der Kanalplatte von 1 mit einem Resist befüllt werden können;
7 die Kanalplatte von 5 oder 6 nach einem Abschleifen;
8 das Aufbringen eines Materials auf die Kanalplatte von 1, während die Kanäle der Kanalplatte mit einem Resist befüllt werden;
9 das Abrunden der Ecken des aufgebrachten Materials an den Kanten eines Netzkanalplattenkanals, der mit einem Resist befüllt ist;
10 das Anlehnen der Kanten des aufgebrachten Materials an die Kanten eines Netzkanalplattenkanals, der mit Resist befüllt ist;
11 den Kanalplatten-Querschnitt, der in 8 gezeigt ist, nachdem das Resist von den Kanälen der Kanalplatte entfernt worden ist;
12 wie die Kanalplatte von 1 an einem Substrat versiegelt werden kann;
13 ein erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Schalters;
14 ein exemplarisches Verfahren zum Erzeugen des in 13 dargestellten Schalters;
15 und 16 die Metallisierung von Abschnitten der Kanal platte von 1; und
17 ein zweites exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Schalters.
Beim Aufbringen eines Materials auf eine Kanalplatte ist es manchmal wünschenswert, das Material mit einem oder mehreren Kanälen auszurichten, die in der Kanalplatte gebildet sind. Das heißt, daß es manchmal wünschenswert ist, das Material auf eine Kanalplatte so aufzubringen, daß es sich präzise bis zu und nicht in die Kanäle der Kanalplatte erstreckt.
Fluidbasierte Schalter stellen eine Anwendung dar, bei der die Kanalausrichtung eines Materials wünschenswert ist. Während der Herstellung eines Schalters gemäß dem Patent und der Patentanmeldung, die im Abschnitt Hintergrund dieser Offenbarung offenbart sind, kann beispielsweise ein Haftmittel auf eine Kanalplatte für den Zweck des Versiegelns der Kanalplatte an einem Substrat aufgebracht werden. Zwischen der Kanalplatte und dem Substrat ist eine Kombination aus Schaltfluiden, Betätigungsfluiden und/oder anderen Schaltkomponenten versiegelt. Beim Aufbringen des Haftmittels auf die Kanalplatte ist es typischerweise wünschens wert, das Haftmittel mit den Kanälen der Kanalplatte so auszurichten, daß das Haftmittel die Volumina der Hohlräume, die durch die Kanäle definiert sind, wenn die Platte an dem Substrat versiegelt wird, nicht zu vergrößern oder zu verkleinern.
Eine Möglichkeit zum Ausrichten eines Haftmittels mit den Kanälen einer Kanalplatte ist, eine Haftmittelschicht auf die Kanalplatte aufzubringen, diese teilweise aushärten zu lassen, eine Schicht aus Photoresist auf die Oberseite des Haftmittels aufzubringen, die Photoresistschicht einer Photodefinition zu unterziehen und dann das Haftmittel von den Kanälen der Kanalplatte zu sandstrahlen. Die Nachteile dieses Verfahrens umfassen jedoch 1) relativ große Toleranzen bei einer Haftmittelkanalausrichtung sowie 2) rauhe Kanaloberflächen infolge des Sandstrahlens. Den Typen von Substraten, die für die Kanalplatte verwendet werden, sowie den Geometrien der Kanalstrukturen, die realisiert werden können, sind durch das Verfahren auch Grenzen nach oben gesetzt.
Die Erfinder haben daher neue Verfahren zum Aufbringen eines Materials auf eine Kanalplatte sowie neue Schalter erfunden, die gemäß den Verfahren erzeugt werden. Die neuen Verfahren ermöglichen eine bessere Ausrichtung der aufgebrachten Materialien mit dem Kanal oder den Kanälen, die in der Kanalplatte gebildet worden sind.
1 bis 3 stellt ein erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Kanalplatte 100 dar. 1 stellt eine Draufsicht der Kanalplatte 100 dar, während die 2 und 3 zwei exemplarische Querschnitte der Kanalplatte 100 darstellen. Eine solche Kanalplatte könnte beispielsweise in einem fluidbasierten Schalter, wie z. B. einem LIMMS, verwendet werden. Die Kanalplatte 100 ist beispielsweise als eine Kanalplatte gezeigt, die fünf unterschiedliche Kanäle 102, 104, 106, 108, 110 von unterschiedlicher Tiefe ausweist. Man kann sich jedoch vorstellen, daß, abhängig von der Konfiguration des Schalters, in dem die Kanalplatte verwendet werden soll, mehr oder weniger Kanäle in einer Kanalplatte gebildet sein können. Das Basismaterial für die Kanalplatte 100 kann Glas, Keramik, Metall oder Polymer sein, um nur einige zu nennen. Abhängig vom Basismaterial, das verwendet wird, und den gewünschten Kanaltoleranzen, können die Kanäle maschinell bearbeitet, spritzgegossen, preßgeformt, gesenkgeformt, geätzt, lasergeschnitten, ultraschallgefräst, laminiert, gesenkgeschmiedet oder anderweitig in einer Kanalplatte 100 gebildet werden.
Für den Zweck dieser Beschreibung ist das Wort „Kanal" als eine beliebige Art einer Rille, Wanne, eines Grabens oder eines anderen Merkmals definiert, das in einer Kanalplatte eine Ausnehmung erzeugt, die sich unter der obersten Oberfläche der Kanalplatte erstreckt.
Erfindungsgemäß stellt 4 ein Verfahren 400 zum Aufbringen eines Materials auf eine Kanalplatte 100 dar, so daß das aufgebrachte Material mit einem oder mehreren Kanälen 102 bis 110 ausgerichtet ist, die in der Kanalplatte 100 gebildet sind. Das Verfahren 400 weist ein Befüllen 402 von zumindest einem der Kanäle 102 bis 110 der Kanalplatte mit einem Resist auf, das durch das Material, das auf die Kanalplatte 100 aufgebracht werden soll, nicht benetzt wird. Obwohl man sich vorstellen kann, daß alle Kanäle 102 bis 110 der Kanalplatte typischerweise mit dem Resist befüllt sind, kann es Anwendungen geben, in denen es wünschenswert sein könnte, einen Teil der Kanäle der Kanalplatte mit einem aufgebrachten Material zu Befüllen oder zu beschichten. Bei diesen Anwendungen werden die Kanäle, die mit dem aufgebrachten Material zu Befüllen oder zu beschichten sind, nicht mit dem Resist befüllt.
Die Kanäle 104 bis 106 können mit dem Resist 500 befüllt sein, wie beispielsweise in 5 oder 6 gezeigt ist. In 5 ist ein Resist 500 nur auf die Kanäle 104 bis 106 der Kanalplatte aufgebracht. Alternativ, und wie in 8 gezeigt ist, kann ein Resist 500 auf eine ganze Oberfläche einer Kanalplatte 100 aufgebracht sein, so daß es sich über die Grenzen der Kanäle 104, 106 der Kanalplatte hinaus erstreckt. Obwohl ein Aufbringen eines Resist 500, wie in 6 gezeigt, voraussetzt, daß Abschnitte des Resist 500, die sich außerhalb der Kanäle 104, 106 der Kanalplatte befinden, vor dem nächsten Schritt des Verfahrens von 4 entfernt werden, kann das Aufbringen eines Resist 500, wie in 6 gezeigt ist, schneller und einfacher erfolgen als das Aufbringen eines Resist 500, wie in 5 gezeigt ist.
Ungeachtet dessen, wie ein Resist 500 auf eine Kanalplatte 100 aufgebracht wird, kann es wünschenswert sein, die Kanalplatte abzuschleifen, um das Resist 500 planar mit der Oberfläche der Kanalplatte 100 zu gestalten oder um Übergänge zwischen dem Resist 500 und den Kanten der Kanäle 104, 106, die mit dem Resist 500 befällt sind, besser zu definieren. Im Anschluß an das Abschleifen können die Kanalplatten 100 mit dem Resist 500, die in 5 und 6 gezeigt sind, aussehen wie in 7 dargestellt ist.
Eine Kanalplatte 100 kann beispielsweise mittels einer chemisch-mechanischen Planarisierung oder mittels Schleifen und Polieren abgeschliffen werden.
Obwohl eine Kanalplatte 100 ausschließlich für den Zweck des Entfernens von überschüssigem Resist 500 abgeschliffen werden kann, kann eine Kanalplatte 100 auch für den Zweck des Abflachens der Oberfläche oder der Oberflächen der Kanalplatte, die resistbefüllte Kanäle 104, 106 trägt, abgeschliffen werden. Wenn das Material, das auf eine Kanalplatte 100 aufgebracht werden soll, ein Haftmittel oder ein Dichtungsmaterial ist, kann ein Abflachen der Kanalplatte 100 dazu beitragen, daß die Kanalplatte 100 eine bessere Verbindung mit (oder eine bessere Passung mit) einem Teil erreicht, mit dem es später zusammengepaßt werden soll.
Nach dem Befüllen von einem oder mehreren Kanälen 104, 106 mit einem Resist 500 wird ein gewünschtes Material 800 auf zumindest einen Bereich der Kanalplatte 100, der zumindest an einen Abschnitt des Resist 500 grenzt (siehe 8), aufgebracht 404 (4). In anderen Worten muß das Material 800 weder über die gesamte Oberfläche der Kanalplatte aufgebracht werden, noch muß das Material 800 über einem Bereich der Kanalplatte 100 aufgebracht werden, der die Gesamtheit der resistbefüllten Kanäle 104 umfaßt. Somit kann das Material 800 beispielsweise über einem Bereich 112 aufgebracht werden, der ein Ende eines Kanals 104 umfaßt, das mit einem Resist 500 befüllt ist (siehe 1), oder das Material 800 kann vorwiegend auf eine Seite 114, 116 eines Kanals 104, der mit einem Resist 500 befüllt ist, aufgebracht werden. Alternativ kann das Material 800 über allen Oberflächen von einer oder mehreren Kanalplatten aufgebracht werden.
Eine Materialschicht 800 kann beispielsweise auf eine Kanalplatte 100 mittels einer Schleuderbeschichtung oder Sprühbeschichtung aufgebracht werden. Da das Resist 500 so ausgewählt ist, daß es durch das Material 800 nicht benetzt wird, das auf der Kanalplatte 100 aufgebracht ist, und infolge der Oberflächenspannung des aufgebrachten Materials erstreckt sich das aufgebrachte Material 800 nur bis zu den Grenzen des Resist 500. Wenn das Resist 500 somit präzise mit den Grenzen der Kanäle 104, 106 einer Kanalplatte ausgerichtet ist, wird das aufgebrachte Material 800 ebenfalls mit den Grenzen der Kanäle 104, 106 ausgerichtet sein.
9 zeigt, wie sich die Ecken 900, 902 eines aufgebrachten Materials 800 an den Grenzen eines Netzkanalplattenkanals 104 abrunden können. Dieser Effekt kann verstärkt werden, während die Dicke des aufgebrachten Materials 800 zunimmt. Nach Wunsch kann das aufgebrachte Material 800 abgeschliffen werden, um diesen Abschnitt des Materials, wo die Abrundung vorliegt, zu entfernen.
10 stellt einen möglicherweise unerwünschten Effekt des Aufbringens von einer zu dicken Materialschicht 800 auf eine Kanalplatte 100 dar. Wie in 10 gezeigt ist, kann sich eine Schicht 800, die zu dick ist, über einen Kanalplattenkanal 104 „neigen". Das aufgebrachte Material kann wiederum abgeschliffen werden, um diesen Abschnitt des Materials, der sich zu sehr überneigt, zu entfernen. Alternativ kann eine dünnere Schicht eines Materials 800 auf der Kanalplatte 100 aufgebracht sein.
Nachdem das Material 800 aufgebracht worden ist, kann das Resist 500 entfernt werden 406 (siehe 11). Das Resist 500 kann beispielsweise unter Verwendung eines Ätz- oder Entwicklungsprozesses entfernt werden. Abhängig von der Beschaffenheit des aufgebrachten Materials 800 und dem zum Entfernen des Resist 500 verwendeten Verfahrens kann es notwendig sein, das aufgebrachte Material 800 vor dem Entfernen des Resists 500 aushärten zu lassen. Das Aushärten kann erreicht werden, indem das aufgebrachte Material 800 für einen gewissen Zeitraum Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, indem das aufgebrachte Material 800 erwärmt wird, indem das aufgebrachte Material in eine entsprechende Lösung eingetaucht wird oder mittels anderer Möglichkeiten. Nach Bedarf kann das aufgebrachte Material 800 auch ausgehärtet (oder weiter ausgehärtet) werden, nachdem das Resist 500 entfernt worden ist.
Nach Wunsch kann die Kanalplatte 100 mit dem darauf befindlichen aufgebrachten Material 800 mit einem weiteren Teil zusammengepaßt werden (z. B. kann im Fall eines fluidbasierten Schalters, bei dem das aufgebrachte Material 800 ein Haftmittel oder eine Dichtung ist, das Teil, mit dem die Kanalplatte 100 zusammengepaßt wird, ein Schaltsubstrat 1200 (12) sein).
Angenommen, daß die Herstellung des fluidbasierten Schalters eine potentielle und beabsichtigte Anwendung für das Verfahren von 4 ist, werden nun einige exemplarische fluidbasierte Schalter, auf die das Verfahren von 4 angewendet werden kann, beschrieben.
13 stellt ein erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Schalters 1300 dar. Der Schalter 1300 weist eine Kanalplatte 1302 auf, die zumindest einen Abschnitt einer Anzahl von Hohlräumen 1306, 1308, 1310 definiert. Die verbleibenden Abschnitte der Hohlräume 1306 bis 1310, wenn überhaupt vorhanden, können durch ein Substrat 1304 definiert sein, an dem die Kanalplatte 1302 versiegelt ist. Eine Mehrzahl von Elektroden 1312, 1314, 1316 ist in einem oder mehreren der Hohlräume freigelegt. Ein Schaltfluid 1318 (z. B. ein leitfähiges Flüssigmetall, wie z. B. Quecksilber), das in einem oder mehreren der Hohlräume gehalten wird, dient zum Öffnen und Schließen von zumindest einem Paar von der Mehrzahl von Elektroden 1312 bis 1316 ansprechend auf Kräfte, die auf das Schaltfluid 1318 ausgeübt werden. Ein Betätigungsfluid 1320 (z. B. ein Edelgas oder eine Flüssigkeit), das in einem oder mehreren der Hohlräume gehalten wird, dient zum Ausüben der Kräfte auf das Schaltfluid 1318.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Schalters 1300 sind die Kräfte, die auf das Schaltfluid 1318 ausgeübt werden, eine Folge von Druckveränderungen im Betätigungsfluid 1320. Die Druckveränderungen im Betätigungsfluid 1320 übertragen Druckveränderungen auf das Schaltfluid 1318 und bewirken dadurch, daß das Schaltfluid 1318 seine Form verändert, sich bewegt, sich teilt etc. In 13 wendet der Druck des Betätigungsfluids 1320, das im Hohlraum 1306 gehalten wird, eine Kraft auf einen Teil des Schaltfluids 1318 aus, wie dargestellt ist. In diesem Zustand wird das Paar von Elektroden 1314, 1316 des Schalters 1300, die sich ganz rechts befindet, miteinander gekoppelt. Wenn der Druck des Betätigungsfluids 1320, das in dem Hohlraum 1306 gehalten wird, gesenkt wird und der Druck des Betätigungsfluids 1320, das im Hohlraum 1310 gehalten wird, erhöht wird, kann das Schaltfluid 1318 dazu gebracht werden, sich zu teilen und zusammenzufließen, so daß die Elektroden 1314 und 1316 entkoppelt werden und die Elektroden 1312 und 1314 gekoppelt werden.
Die Druckveränderungen in dem Betätigungsfluid 1320 können beispielsweise mittels eines Erwärmens des Betätigungsfluids 1320 oder mittels eines piezoelektrischen Pumpens erreicht werden. Ersteres ist im U.S.-Patent Nr. 6,323,447 von Kondoh u. a. mit dem Titel „Electrical Contact Breaker Switch, Integrated Electrical Contact Breaker Switch, and Electrical Contact Switching Method" beschrieben. Letzteres ist in der U.S.-Patentanmeldung Serien-Nr. 10/137,691 von Marvin Glenn Wong, die am 2. Mai 2002 eingereicht wurde, mit dem Titel „A Piezoelectrically Actuated Liquid Metal Switch" beschrieben. Obwohl das Patent und die Patentanmeldung, auf die vorstehend Bezug genommen wurde, die Bewegung eines Schaltfluids mittels Dual-Schub-/Zug-Betätigungsfluid-Hohlräumen offenbart, könnte ein einzelner Schub-/Zug-Betätigungsfluid-Hohlraum ausreichen, wenn deutlich genug Schub-/Zug-Druckveränderungen von einem solchen Hohlraum an ein Schaltfluid übertragen werden könnten. Bei einer solchen Anordnung könnte die Kanalplatte für den Schalter in ähnlicher Weise zur Kanalplatte 100, die hierin offenbart ist, konstruiert sein.
Die Kanalplatte 1302 des Schalters 1300 kann eine Mehrzahl von Kanälen 102 bis 110, die in demselben gebildet sind, aufweisen, wie in 1 bis 3 dargestellt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel des Schalters 1300 definiert der erste Kanal 104 in der Kanalplatte 100 (oder 1302) zumindest einen Abschnitt des einen oder der mehreren Hohlräume 1308, die das Schaltfluid 1318 halten. Dieser Schaltfluidkanal 104 kann beispielsweise eine Breite von etwa 200 Mikrometern, eine Länge von etwa 2600 Mikrometern und eine Tiefe von etwa 200 Mikrometern aufweisen.
Ein zweiter Kanal (oder die Kanäle 102, 106) kann in der Kanalplatte 100 (oder 1302) gebildet sein, um zumindest einen Abschnitt des einen oder der mehreren Hohlräume 1306, 1310 zu definieren, die das Betätigungsfluid 1320 halten. Diese Betätigungsfluidkanäle 102, 106 können beispielsweise jeweils eine Breite von etwa 350 Mikrometern, eine Länge von etwa 1400 Mikrometern und eine Tiefe von etwa 300 Mikrometern aufweisen.
Ein dritter Kanal (oder die Kanäle 108, 110) können in der Kanalplatte 100 (oder 1302) gebildet sein, um zumindest einen Abschnitt von einem oder mehreren Hohlräumen zu definieren, die die Hohlräume 1306 bis 1310, die die Schalt- und Betätigungsfluids 1318, 1320 halten, verbinden. Die Kanäle 108, 110, die die Betätigungsfluidkanäle 102, 106 mit dem Schaltfluidkanal 104 verbinden, können beispielsweise jeweils eine Breite von etwa 100 Mikrometern, eine Länge von etwa 600 Mikrometern und eine Tiefe von etwa 130 Mikrometern aufweisen.
Ein exemplarisches Verfahren 1400 zum Erzeugen des Schalters 1300, der in 13 dargestellt ist, ist in 14 dargestellt. Das Verfahren 1400 beginnt mit der Bildung 1402 von zumindest einem Kanal 102 bis 110 in einer Kanalplatte 100 (oder 1302). Zumindest einer der Kanäle 104 wird dann mit einem Resist 500 befüllt 1404, das nicht durch das Material 800 benetzt wird, das auf die Kanalplatte 100 aufgebracht werden soll. Anschließend wird das Material 800 auf zumindest einen Bereich der Kanalplatte 100 aufgebracht, der zumindest an einen Abschnitt des Resist 500 grenzt. Das Material 800 kann auf viele verschiedene Weisen aufgebracht werden, die beispielsweise eine Schleuderbeschichtung oder Sprühbeschichtung umfassen.
Nach dem Aufbringen des Materials 800 wird das Resist 500 entfernt 1408. Optional kann das aufgebrachte Material 800 vor dem Entfernen des Resist 500 ausgehärtet werden.
Schließlich wird der zumindest eine Kanal 102 bis 110, der in der Kanalplatte 100 (oder 1302) gebildet ist, mit zumindest einem Merkmal auf einem Substrat 1304 ausgerichtet, und zumindest ein Schaltfluid 1318 wird zwischen der Kanalplatte 1302 und dem Substrat 1304 mittels des aufgebrachten Materials 800 versiegelt. Wie in 13 gelehrt wird, kann ein Betätigungsfluid 1320 auch zwischen der Kanalplatte 1302 und dem Substrat 1304 versiegelt sein.
Das Material 800, das auf die Kanalplatte 1302 aufgebracht ist, kann beispielsweise ein Haftmittel oder Dichtungsmaterial sein. Ein geeignetes Haftmittel ist Cytop^TM (das durch die Firma Asahi Glass Co., Ltd. in Tokyo, Japan hergestellt wird). Cytop^TM ist abhängig von der Anwendung in zwei unterschiedlichen Haftungsverstärkerpackungen erhältlich. Wenn eine Kanalplatte 100 eine anorganische Zusammensetzung aufweist, sollten die anorganischen Haftungsverstärker von Cytop^TM verwendet werden, und ein organisches Resist 500 sollte verwendet werden. Wenn eine Kanalplatte 100 eine organische Zusammensetzung aufweist, sollten desgleichen die organischen Haftungsverstärker von CytopTM verwendet werden, und ein anorganisches Resist 500 sollte verwendet werden (das möglicherweise ein anorganisches Resist umfaßt, wie z. B. eine dünne aufgesputterte Beschichtung aus Metall oder Glas).
Optional und wie in 15 und 16 dargestellt ist, können Abschnitte einer Kanalplatte 100 (oder 1302) (z. B. über Sputtern oder Aufdampfen durch eine Schattenmaske oder über Ätzen durch ein Photoresist) für den Zweck des Erzeugens von „Versiegelungsgürteln" 1502, 1504, 1506 metallisiert werden. Die Versiegelungsgürtel 1502 bis 1506 können vor oder nach dem Aufbringen des Haftmittels oder Dichtungsmaterials auf eine Kanalplatte 100 erzeugt werden. Die Erzeugung von Versiegelungsgürteln 1502 bis 1506 innerhalb eines Schaltfluidkanals 104 liefert zusätzliche Oberflächenbereiche, die ein Schaltfluid benetzen kann. Dies unterstützt nicht nur das Einrasten der verschiedenen Zustände, die ein Schaltfluid annehmen kann, sondern unterstützt auch die Erzeugung einer versiegelten Kammer, aus der das Schaltfluid nicht entweichen kann und innerhalb der das Schaltfluid einfacher gepumpt werden kann (z. B. während der Schaltzustandsveränderungen).
Zusätzliche Einzelheiten betreffend die Konstruktionen und den Betrieb eines Schalters, wie z. B. jenes Schalters, der in 13 dargestellt ist, sind in dem vorstehend erwähnten Patent von Kondoh u. a. und der Patentanmeldung von Marvin Wong zu finden.
17 stellt ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Schalters 1700 dar. Der Schalter 1700 weist eine Kanalplatte 1702 auf, die zumindest einen Abschnitt von einer Anzahl von Hohlräumen 1706, 1708, 1710 definiert. Die verbleibenden Abschnitte der Hohlräume 1706 bis 1710, wenn solche überhaupt vorhanden sind, können durch ein Substrat 1700 definiert sein, an dem die Kanalplatte 1702 versiegelt ist. Innerhalb von einem oder mehreren Hohlräumen ist eine Mehrzahl von benetzbaren Anschlußflächen 1712 bis 1716 freigelegt. Ein Schaltfluid 1718 (z. B. ein Flüssigmetall, wie z. B. Quecksilber) ist mit den Anschlußflächen 1712 bis 1716 benetzbar und wird in einem oder mehreren der Hohlräume gehalten. Das Schaltfluid 1718 dient zum Öffnen und Blockieren von Lichtwegen 1722/1724, 1726/1728 durch einen oder mehrere der Hohlräume ansprechend auf Kräfte, die auf das Schaltfluid 1718 ausgeübt werden. Die Lichtwege können beispielsweise durch Wellenleiter 1722 bis 1728 definiert sein, die mit lichtdurchlässigen Fenstern im Hohlraum 1708 ausgerichtet sind, der das Schaltfluid hält. Das Blockieren der Lichtwege 1722/1724, 1726/1728 kann mittels des Schaltfluids 1718, das lichtundurchlässig ist, erreicht werden. Ein Betätigungsfluid 1720 (z. B. ein Edelgas oder eine Flüssigkeit), das in einem oder mehreren der Hohlräume gehalten wird, dient dazu, die Kräfte auf das Schaltfluid 1718 auszuüben.
Die Kräfte können auf die Schalt- und Betätigungsfluids 1718, 1720 in der gleichen Weise ausgeübt werden, wie sie auf die Schalt- und Betätigungsfluids 1718, 1720 in 13 ausgeübt werden.
Die Kanalplatte 1702 des Schalters 1700 kann eine Mehrzahl von Kanälen 102 bis 110 aufweisen, die in derselben gebildet sind, wie in 1 bis 3 dargestellt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel des Schalters 1700 definiert der erste Kanal 104 in der Kanalplatte 100 (oder 1702) zumindest einen Abschnitt des einen oder der mehreren Hohlräume 1708, die das Schaltfluid 1718 halten.
Ein zweiter Kanal (oder Kanäle 102, 106) kann in der Kanalplatte 100 (oder 1702) gebildet sein, um zumindest einen Abschnitt des einen oder der mehreren Hohlräume 1706, 1710, die das Betätigungsfluid 1720 halten, zu definieren.
Ein dritter Kanal (oder Kanäle 108, 110) kann in der Kanalplatte 100 (oder 1702) gebildet sein, um zumindest einen Abschnitt des einen oder der mehreren Hohlräume zu definieren, die die Hohlräume 1706 bis 1710 verbinden, die die Schalt- und Betätigungsfluids 1718, 1720 halten.
Zusätzliche Einzelheiten betreffend die Konstruktion und den Betrieb eines Schalters, wie z. B. des Schalters, der in 17 dargestellt ist, sind in dem zuvor erwähnten Patent von Kondoh u. a. und der Patentanmeldung von Marvin Wong zu finden. Ferner können eine Haftmittel- oder Dichtungsschicht sowie Versiegelungsgürtel auf die Kanalplatte 1702 des Schalters aufgebracht werden, wie oben beschrieben wurde, und wie in 14 bis 16 gezeigt ist.
Die Verwendung von Kanalplatten ist nicht auf die Schalter 1300, 1700 beschränkt, die in 13 und 17 dargestellt sind, und kann mit anderen Formen von Schaltern vorgenommen werden, die beispielsweise 1) eine Kanalplatte aufweisen, die zumindest einen Abschnitt von einer Anzahl von Hohlräu men definiert, von denen ein erster Hohlraum durch einen ultraschallgefrästen Kanal in der Kanalplatte definiert ist, und 2) ein Schaltfluid aufweisen, das in einem oder mehreren der Hohlräume gehalten wird, das zwischen dem zumindest ersten und dem zweiten Schaltzustand ansprechend auf Kräfte, die auf das Schaltfluid ausgeübt werden, beweglich ist.

Claims

Schalter (1300), hergestellt durch: a) Bilden (1402) von zumindest einem Kanal (104, 106) in einer Kanalplatte (100); b) Befüllen (1404) von zumindest einem der Kanäle (104) mit einem Resist (500), das durch ein Material (800), das auf die Kanalplatte (100) aufgebracht werden soll, nicht benetzt wird; c) Aufbringen (1406) des Materials (800) auf zumindest einen Bereich der Kanalplatte (100), der zumindest an einen Abschnitt des Resist (500) grenzt; d) Entfernen (1408) des Resist (500); und e) Ausrichten (1410) des zumindest einen Kanals (104), der in der Kanalplatte (100) gebildet ist, mit zumindest einem Merkmal auf einem Substrat (1200), und Versiegeln, mittels des aufgebrachten Materials, von zumindest einem Schaltfluid (1318) zwischen der Kanalplatte (100) und dem Substrat.
Schalter (1300) gemäß Anspruch 1, bei dem das aufgebrachte Material (800) vor dem Entfernen (1408) des Resist (500) ausgehärtet wird.
Schalter gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das aufgebrachte Material (800) ein Haftmittel ist.
Schalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das aufgebrachte Material (800) ein Dichtungsmaterial ist.
Schalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Material (800) mittels einer Schleuderbeschichtung aufgebracht ist.
Schalter (1300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Material (800) mittels einer Sprühbeschichtung aufgebracht ist.
Schalter (1300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem: a) ein erster Kanal (104), der in der Kanalplatte (100) gebildet ist, ein Kanal zum Halten des Schaltfluids (1318) ist; und b) der Kanal zum Halten des Schaltfluids mit dem Resist (500) befüllt ist.
Schalter (1300) gemäß Anspruch 7, bei dem: a) ein zweiter Kanal (106), der in der Kanalplatte (100) gebildet ist, ein Betätigungsfluidkanal ist; b) der Betätigungsfluidkanal mit dem Resist (500) befüllt ist; und c) das Verfahren ferner ein Versiegeln eines Betätigungsfluids (1320) zwischen der Kanalplatte (100) und dem Substrat (1200) aufweist.
Schalter (1300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem: a) der zumindest eine Kanal (104, 106), der in der Kanalplatte (100) gebildet ist, einen Kanal (104) zum Halten des Schaltfluids (1318), ein Paar von Kanälen (102, 106) zum Halten eines Betätigungsfluids (1320) und ein Paar von Kanälen (108, 110) auf weist, die entsprechende der Kanäle, die das Betätigungsfluid (1320) halten, mit dem Kanal verbinden, der das Schaltfluid (1318) hält; und b) alle der Kanäle mit dem Resist (500) befällt sind.
Verfahren (400) zum Aufbringen eines Materials (800) auf eine Kanalplatte (100), so daß das Material (800) mit einem oder mehreren Kanälen (104, 106), die in der Kanalplatte (100) gebildet sind, ausgerichtet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Befüllen (402) von zumindest einem der Kanäle (104) mit einem Resist (500), das durch das Material (800) nicht benetzt wird; b) Aufbringen (404) des Materials (800) auf zumindest einen Bereich der Kanalplatte (100), der zumindest an einen Abschnitt des Resist (500) grenzt; und c) Entfernen (406) des Resist (500).
Verfahren (400) gemäß Anspruch 10, bei dem das Material (800) ein Haftmittel ist.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 11, das ferner ein Aushärten des Haftmittels vor dem Entfernen des Resist (500) aufweist.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 11, bei dem das Haftmittel Cytop ist.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das Material (800) mittels einer Schleuderbeschichtung aufgebracht wird.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem das Material (800) mittels einer Sprühbeschichtung aufgebracht wird.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem das Resist (500) mittels Ätzens entfernt wird.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, bei dem das Resist (500) mittels Entwickeln entfernt wird.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, das ferner, nach dem Befüllen (402) des zumindest einen Kanals mit dem Resist, ein Abschleifen der Kanalplatte aufweist, um Übergänge zwischen dem Resist (500) und den Kanten der Kanäle, die mit dem Resist (500) befüllt sind, besser zu definieren.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 18, bei dem das Abschleifen mittels einer chemisch-mechanischen Planarisierung erreicht wird.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 18, bei dem das Abschleifen mittels Polieren erreicht wird.
Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 20, das ferner, nach dem Befüllen (402) des zumindest einen Kanals mit dem Resist (500), ein Abflachen einer Oberfläche der Kanalplatte (100), die resistbefüllte Kanäle trägt, aufweist.