DE19548001A1

DE19548001A1 - Wire in micro-mechanical component guiding method

Info

Publication number: DE19548001A1
Application number: DE1995148001
Authority: DE
Inventors: Thomas Ziemann; Peter Dr Deimel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-06-26

Abstract

The method involves initially etching a V-shaped groove in one component wafer. A second groove, of the same geometry, is subsequently etched in the surface of a second component wafer. The two wafers are so connected that the two V-shaped grooves lie precisely above each other, forming a lozenge-shaped duct in cross-section for the wire deposition. Pref. the V-shaped groove in one wafer can be fitted with a cover plate to form a wire duct of triangular shape in cross-section. The V-shaped grooves may have widening cross-sections. The cover plate may be of Pyrex (RTM).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Führung wenig stens eines Drahtes in einem mikromechanischen Bauelement.The invention relates little to a method and devices for guiding At least one wire in a micromechanical component.

Eines der Probleme bei der Herstellung von kleinsten Löchern in metallischen dünnen Schichten mittels Funkenerosion mit dünnen Drähtchen als Elektrode besteht in der konzentrischen, stabilen Drahtführung. Mechanisch ist es sehr schwer, Führungsnuten für Drähtchen mit Durchmessern im Bereich von 20 µm bis 50 µm herzustellen.One of the problems in making the smallest holes in metallic thin layers by means of spark erosion with thin wires as electrodes consists in the concentric, stable wire guide. It's very mechanical heavy, guide grooves for wires with diameters in the range of To produce 20 µm to 50 µm.

Andererseits ist es bei der Bearbeitung von Silizium-Wafern üblich, Strukturen komplexer Art durch anisotropisches Ätzen herauszuarbeiten.On the other hand, it is common when processing silicon wafers, structures elaborate complex by anisotropic etching.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unter Anwen dung der bekannten Ätztechnologie Führungen in Siliziumwafern erzeugt wer den, die hohen Anforderungen an die Genauigkeit gerecht werden.It is the object of the invention to create a method with which under users The well-known etching technology produces guides in silicon wafers those that meet the high demands on accuracy.

Dies wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bzw. 2 nieder gelegten Merkmale erreicht. Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, in der anhand der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele erörtert werden. Es zeigenThis is reflected in the characterizing part of claims 1 and 2 respectively characteristics achieved. Details of the invention emerge from the Subclaims and the description in which several based on the drawing Embodiments are discussed. Show it

Fig. 1 schematisch eine V-Nut gemäß der Erfindung, Fig. 1 shows schematically a V-groove in accordance with the invention,

Fig. 2 schematisch einen aus zwei Wafern zusammengefügten Drahtfüh rungskanal Fig. 2 shows schematically a wire channel assembled from two wafers

Fig. 2a vergrößert den Querschnitt durch einen rautenförmigen Drahtfüh rungskanal, FIG. 2a increases the cross-section of a diamond-shaped Drahtfüh approximately canal,

Fig. 2b vergrößert den Querschnitt durch einen dreieckförmigen Drahtfüh rungskanal, Fig. 2b increases the cross-section of a triangular Drahtfüh approximately canal,

Fig. 3 eine Anordnung mit mehreren Kanälen Fig. 3 shows an arrangement with several channels

Fig. 4 eine Anordnung mit mehreren äquidistanten Kanälen für eine Gitter struktur. Fig. 4 shows an arrangement with several equidistant channels for a lattice structure.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Silizium-Wafer 1, in dessen Oberflä che eine V-förmige Nut 2 eingearbeitet ist, die sich nach hinten im Bereich 2a erweitert. Zur Herstellung einer solchen Nut eignet sich besonders die ani sotrope Ätztechnologie in Silizium, mit deren Hilfe verschiedenste Strukturen, z. B. V-Gräben oder senkrechte Wände im sub-µm-Bereich erzeugt werden können. Die V-Graben-Struktur wird auf dem Si-Wafer so dimensioniert, daß bei zwei sandwichartig zusammengebondeten Wafern zwei V-Gräben genau übereinanderliegen und zusammen einen rautenförmigen Führungskanal 3, wie in Fig. 2 und 2a dargestellt, bilden. Dieser Kanal nimmt den Draht 4 auf. Das Zusammenbonden der Wafer kann in bekannter Weise anodisch, durch Glas- Bonden oder durch Kleben erfolgen. Durch die Verbreiterung der Nut im Be reich 2a wird die Einführung des Drahtes 4 erleichtert. Fig. 1 shows a section of a silicon wafer 1 , in the surface of which a V-shaped groove 2 is incorporated, which widens towards the rear in the region 2 a. To produce such a groove is particularly suitable the anisotropic etching technology in silicon, with the help of various structures, eg. B. V-trenches or vertical walls in the sub-µm range can be generated. The V-trench structure is dimensioned on the Si wafer in such a way that, in the case of two wafers bonded together in a sandwich, two V-trenches lie exactly one above the other and together form a diamond-shaped guide channel 3 , as shown in FIGS. 2 and 2a. This channel receives the wire 4 . The wafers can be bonded together in a known manner anodically, by glass bonding or by gluing. By widening the groove in the loading area 2 a, the introduction of the wire 4 is facilitated.

In einer anderen Ausführungsform ist der Wafer mit der eingeätzten Nut durch eine ebene Platte abgedeckt, die ebenfalls aus Silizium bestehen und gleichzei tig andere Funktionen haben kann. In der einfachsten Form besteht die Ab deckplatte aus Pyrex. Diese Abdeckplatte wird mit der nuttragende Silizium platte ebenfalls verbondet. Damit wird ein im Querschnitt dreieckförmiger Ka nal nach Fig. 2b gebildet, in dem - bei gleicher Kanalgeometrie - im Verhält nis zur Tiefe der Nut ein im Querschnitt kleinerer Draht untergebracht werden kann.In another embodiment, the wafer with the etched groove is covered by a flat plate, which is also made of silicon and can have other functions at the same time. In its simplest form, the cover plate is made of Pyrex. This cover plate is also bonded to the groove-bearing silicon plate. This forms a cross-sectionally triangular channel according to FIG. 2b, in which - with the same channel geometry - in relation to the depth of the groove, a wire with a smaller cross section can be accommodated.

Mit einer mehrfachen Anordnung von parallelen Nuten auf einem Wafer ent sprechend Fig. 3 können mehrere Löcher mit genau definiertem Abstand gleichzeitig geätzt werden. Werden mehrere Waferpaare 14 und 15 bzw. 16 und 17 mit parallel angeordneten Führungsnuten 5 bzw. 6 aneinandergebondet, können Arrays von Löchern mit verschiedenen V-Nut-Größen gleichzeitig her gestellt werden. With a multiple arrangement of parallel grooves on a wafer accordingly Fig. 3, several holes can be etched at a precisely defined distance at the same time. If several pairs of wafers 14 and 15 or 16 and 17 are bonded to one another with guide grooves 5 and 6 arranged in parallel, arrays of holes with different V-groove sizes can be produced simultaneously.

Die bisherige Führung des Drahtes beim Erodieren im Durchlauf wurde meist durch zwei Rollen bewirkt. Werden zwei gegeneinanderjustierte V-Nut- Führungen anstatt der Rollen verwendet, so kann der durchlaufende Draht sehr viel genauer geführt werden, da kein "Wobbeln" wie bei sich drehenden Rol len auftritt. Somit ist eine hochpräzise Drahtführung durch zwei gegenüberlie gende V-Nut-Führungen für einen oder mehrere Drähte möglich.The previous routing of the wire during erosion in the run was mostly effected by two roles. If two V-groove Guides used instead of the rollers, so the continuous wire can be very be guided much more precisely, since there is no "wobbling" as with rotating Rol len occurs. This ensures high-precision wire routing through two opposing V-groove guides for one or more wires possible.

Gemäß Fig. 4 können die Drähte 13 in einem genau definierten Abstand in einem Rahmen 7 mit einer Öffnung in der Mitte der x- und y-Richtung in V- Nuten 8a. . . 11a bzw. 8b. . . 11b geführt werden. Auf der Rückseite des Rah mens 7 oder auf einem weiteren Rahmen können die Drähte in definiertem Abstand so gelegt werden, daß sie in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Bei Verwendung eines zweiten Rahmens sind die Winkel zwischen den Drah trichtungen variabel. Auf diese Weise können die Drähte in einem Array hoch genau angeordnet werden.According to Fig. 4, the wires 13 may in a well-defined distance into a frame 7 with an opening in the center of the x and y direction in V-grooves 8 a. . . 11 a and 8 b. . . 11 b are performed. On the back of the frame mens 7 or on another frame, the wires can be placed at a defined distance so that they are at an angle of 90 ° to each other. When using a second frame, the angles between the wire directions are variable. In this way, the wires can be arranged in an array with high precision.

In Fig. 5 ist schematisch ein komplettes Drahtführungssystem nach der Erfin dung dargestellt. Die Vorrichtung zum Vorschub des Drahtes besteht im we sentlichen aus der erfindungsgemäßen Führung 14 aus Silizium, zwei Laufrol len 15, zwischen denen der Draht läuft und über deren Kontrolle die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Drahtes kontrolliert wird und den Drahtvorratsspu len 16. Im Arbeitsbereich zwischen den Führungen 14 ist das Werkstück 18 mit entsprechenden Einstell- und Vorschubmöglichkeiten. Die Laufrollen 15 können mittels eines Schrittmotors kontrolliert werden und dieser wiederum von einer Elektronik 17 , die den Erosionsprozeß durch den Draht 4 steuert.In Fig. 5, a complete wire guide system according to the inven tion is shown schematically. The device for advancing the wire consists essentially of the guide 14 according to the invention made of silicon, two rollers 15 , between which the wire runs and the control of which controls the forward and backward direction of the wire and the wire supply spools 16 . The workpiece 18 is in the working area between the guides 14 with corresponding setting and feed options. The rollers 15 can be controlled by means of a stepping motor, and this in turn by electronics 17 which controls the erosion process through the wire 4 .

Claims

1. A method for guiding at least one wire in a micromechanical component, characterized in that

a V-shaped groove is etched into the surface of a first wafer of the component,
a V-shaped groove of the same geometry is etched into the surface of a second wafer of the component,
- That the two wafers are connected to each other in such a way that the two V-shaped grooves come to lie exactly one above the other and together form a diamond-shaped channel in cross section and
- That the wire is guided in this channel.

2. Method for guiding at least one wire in a micromechanical component, characterized in that

a V-shaped groove is etched into the surface of a wafer of the component,
- That the wafer is connected on the nut side to a cover plate or a second wafer, so that the groove in connection with the cover forms a triangular-shaped channel and
- That the wire is guided in this channel.

3. Device for guiding a wire in a micromechanical Component, characterized in that by two opposite each other V-shaped grooves in the mutually facing surfaces of two Wafer a channel with a diamond-shaped cross-section for receiving the wire is formed.

4. Device for guiding a wire in a micromechanical Component, characterized in that by a in a Waferoberflä che etched in cross-section V-shaped groove and an attached Ab cover plate a channel with a triangular cross section for receiving the Wire is formed.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that expand the V-shaped grooves in cross-section.

6. Device according to one of claims 3-5, characterized in that the wafers each have several grooves.

7. The device according to claim 6, characterized in that the Differentiate grooves in their cross-sectional dimensions at least partially.

8. The device according to claim 4, characterized in that the Ab cover plate made of Pyrex.