DE19701568C1

DE19701568C1 - Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Beschichtung

Info

Publication number: DE19701568C1
Application number: DE1997101568
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Mueller; Mathias Dr Heckele
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2017-01-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Beschichtung gemäß Patentanspruch 1, die als Hilfsstruktur zur galvanischen Herstellung von Funktionsele menten dient.

Aus der DE 43 04 424 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Mikrostrukturelementen auf mechanisch empfindli chen Substraten bekannt, bei dem eine Schicht aus elektrisch isolierender Abformmasse mit der Substratoberfläche, die elek trisch leitfähig ist, verbunden wird und durch Abformung mit einem die Mikrostruktur aufweisenden Werkzeugs in der elek trisch isolierenden Abformmasse auf der Substratoberfläche Negativformen der Mikrostrukturen erzeugt werden. Bei diesem Verfahren werden die elektronischen Schaltkreise für die Si gnalverarbeitung und die mit diesen gekoppelten, metallischen Sensorstrukturen auf einem gemeinsamen Substrat räumlich un mittelbar benachbart gefertigt.

Eine ähnliche Methode wird in DE 37 27 142 A1 beschrieben. Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von Mikrosen soren mit integrierter Signalverarbeitung, bei dem die elek tronischen Schaltkreise für die Signalverarbeitung und die mit diesen gekoppelten Sensorstrukturen auf einem gemeinsamen Sub strat ebenfalls räumlich unmittelbar benachbart gefertigt wer den.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Beschichtung vorzuschlagen, bei dem die Her stellung des mikrostrukturierten Bauteils unabhängig von der Herstellung des Trägers ist und letztere nicht beeinflußt.

Die Aufgabe wird durch die Herstellung einer strukturierten Beschichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens an.

Erfindungsgemäß wird eine Verbundschicht aus einem Thermopla sten, der aus Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyoxymethylen (POM) besteht, einem ausreichend mecha nisch stabilen und temperaturbeständigen Hilfssubstrat, z. B. einer Stahlplatte, und einer gegebenenfalls dazwischen befind lichen Haftschicht z. B. PMMA hergestellt. Diese Verbundschicht wird im Vakuum bis über die Glastemperatur des Thermoplasten erhitzt und der Thermoplast mit einem mikrostrukturierten Ab formwerkzeug derart geprägt, daß Vertiefungen mit einer Rest schichtdicke von beispielsweise 1 bis 10% stehenbleiben. Da durch bleibt der Formstoff als eine in sich zusammenhängende, gitterartige Struktur bestehen. Alternativ kann eine gitterar tige Struktur hergestellt werden.

Das Hilfssubstrat wird nach der Prägung in der Verbundschicht durch ein Substrat mit einer ge gebenenfalls gekrümmten Form ausgetauscht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die Verbundschicht, bestehend aus dem Formstoff, ei ner Kunststoffolie, der Haftschicht sowie dem Hilfssubstrat;

Fig. 2 den Vorgang der Prägung der Kunststoffolie mit dem mikrostrukturierten Abformwerkzeug;

Fig. 3 die Trennung der Kunststoffolie vom Hilfssubstrat;

Fig. 4 das Kleben der Kunststoffolie auf das vorstruktu rierte Substrat.

Beispiel

Herstellung einer strukturierten Beschichtung aus dem Thermo plasten Polyoxymethylen (POM) (s. Fig. 1, A) und dem Hilfs substrat (s. Fig. 1, C), einer mechanisch stabilen und tempe raturbeständigen Stahlplatte, und der Haftschicht Polymethyl methacrylat (PMMA) (s. Fig. 1, B). Mit POM zusammen fungiert die Haftschicht als Thermoplast, wodurch ein fester Zusammen halt zwischen Formstoff und Hilfssubstrat erzielt wird.

Die Verbundschicht wird im Vakuum bis über die Glastemperatur des Thermoplasten erhitzt. Die Seite der Verbundschicht mit dem Formstoff wird anschließend mit einem mikrostrukturierten Abformwerkzeug (s. Fig. 2, D) derart geprägt, daß Vertiefun gen in dem Formstoff mit einer Restschichtdicke von ca. 5 bis 10 µm stehenbleiben. Dadurch werden die geprägten Strukturen über die dünne Folie zusammengehalten. Bei der Entformung wird das Abformwerkzeug aus der Formschicht entfernt. Die seitlich des Kunststoffs gebildeten Materialüberschüsse dienen beim Ar beiten mit dem geprägten Formstoff als Halterung und ermögli chen dadurch eine unkomplizierte Handhabung beim Austausch des Hilfssubstrats durch das vorstrukturierte Substrat (s. Fig. 3 und 4).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Beschichtung für ein mikrosystemtechnisches Bauteil mit den Schritten:

a) Herstellung einer Verbundschicht aus einer Schicht eines Thermoplasten und einem Hilfssubstrat,
b) Aufheizen der Verbundschicht auf eine Temperatur ober halb der Glastemperatur des Thermoplasten,
c) Prägen der Schicht des Thermoplasten mit einem mi krostrukturierten Werkzeug, das zuvor auf die Temperatur des Thermoplasten erwärmt wurde, in der Weise, daß die geprägte Schicht des Thermoplasten eine zusammenhängende Struktur bildet,
d) Trennen der geprägten Schicht des Thermoplasten vom Hilfssubstrat,
e) Verbinden der Thermoplastenschicht mit einem Substrat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verbundschicht zwi schen der Schicht des Thermoplasten und dem Hilfssubstrat eine Haftschicht aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Thermoplast aus ei nem Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Poly oxymethylen (POM) besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Haftschicht aus PMMA besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei denen das Hilfssubstrat eine Stahlplatte ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schicht des gepräg ten Thermoplasten eine gitterartige Struktur aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schicht des gepräg ten Thermoplasten über eine Restschicht, mit einer Dicke von 1 bis 10% des Thermoplasten, zusammenhängt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das mikrosystemtechni sche Bauteil eine gekrümmte Form besitzt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das mikrosystemtechni sche Bauteil eine nicht ebene Oberfläche besitzt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 8 und 9, bei dem das mikro systemtechnische Bauteil bereits integrierte elektronische oder opto-elektronische Funktionselemente enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 1, 8, 9 und 10, bei dem das mikro systemtechnische Bauteil eine strukturierte Oberfläche auf weist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 7, 8 und 11 bei dem die Ther moplastschicht justiert zu der vorgegebenen Struktur des mikrosystemtechnischen Bauteils aufgebracht wird.