DE19703080A1 - Mikrogalvanisch hergestelltes Bauteil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem mikrogalvanisch hergestellten Bauteil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 196 07 288 A1 sind bereits derartige mikrogalvanisch hergestellte Bauteile bekannt, die in der Gestalt von Lochscheiben bei Einspritzventilen bzw. ganz allgemein zur Erzeugung feiner Sprays, z. B. mit großen Abspritzwinkeln, eingesetzt werden. Die einzelnen Schichten bzw. Funktionsebenen der Lochscheibe werden dabei durch galvanische Metallabscheidung aufeinander aufgebaut (Multilayergalvanik). Die Schichten werden nacheinander galvanisch abgeschieden, so daß sich die Folgeschicht aufgrund galvanischer Haftung fest mit der darunterliegenden Schicht verbindet und alle Schichten zusammen dann eine einteilige Lochscheibe bilden. Zum besseren Handling einer Vielzahl von Lochscheiben bei der Anwendung der verschiedenen Herstellungsverfahrensschritte auf einem Wafer sind z. B. pro Lochscheibe zwei Positionieraufnahmen in Form von kreisförmigen Durchgangslöchern nahe der äußeren Begrenzung der Lochscheibe vorgesehen, die sich über die gesamte axiale Höhe der Lochscheibe erstrecken. Der zeitlich nacheinander erfolgende Aufbau mehrerer Galvanikschichten wird so erleichtert. Nachträglich sind der Lochscheibe äußerlich jedoch keine Informationen entnehmbar, die einen Rückschluß auf die Konturgebung der Lochscheibe ermöglichen ließen.

Den Schriften EP 0 567 332 A2 und DE 44 32 725 C1 sind ebenfalls mikrogalvanisch hergestellte Bauteile entnehmbar, die mit einer vergleichbaren Technologie produziert werden. Für einen Außenstehenden sind an den fertigen Bauteilen auch hier keine Informationen zum Aufbau, zur Struktur oder zu anderen Kenndaten der Bauteile zugänglich.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Bauteil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise Informationen zum Aufbau und zur Konturgebung des Bauteils zugänglich sind. Dazu werden bei der mikrogalvanischen Herstellung des Bauteils, also während des Galvanikprozesses Codierungszeichen vorgesehen, die sehr einfach optisch oder anderweitig auswertbar und decodierbar sind, wodurch eine Vielzahl von Informationen zu den Kenndaten des Bauteils vorhanden ist.

Die Codierungszeichen sind ohne Mehrkosten in den zur Erzielung der gewünschten Geometrie des Bauteils, z. B. der Öffnungsgeometrie einer fluiddurchströmten Lochscheibe, erforderlichen Fertigungsschritten herstellbar. Die Herstellung eines Codierungszeichens erfolgt dabei abseits der wichtigen Konturen zur Erfüllung der Funktionen des Bauteils identisch der Herstellung anderer Öffnungsbereiche. Die Codierungszeichen werden in vorteilhafter Weise gleich im ersten Galvanikschritt mitausgeformt, indem entsprechende photolithographische Masken verwendet werden. Somit liegen die Codierungszeichen von vornherein an einer eine äußere Begrenzung bildenden Seite des Bauteils vor.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Bauteils möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, mehrere Codierungszeichen zu einem Codierungsfeld zusammenzufassen. So kann auf einfache Art und Weise der in den Codierungszeichen verschlüsselte Informationsgehalt deutlich erhöht werden. Die Codierungszeichen liegen in vorteilhafter Weise binärcodiert vor, d. h. Aussparungen und ausgefüllte metallische Bereiche ("Fehlstellen") entsprechen Werten "0" und "1" und bilden somit einen Binärcode, der sehr einfach decodiert werden kann.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein teilweise dargestelltes Einspritzventil mit einem mikrogalvanisch hergestellten Bauteil in der Form einer Lochscheibe, Fig. 2 eine erste Lochscheibe in einer Draufsicht, Fig. 2a eine Lochscheibe im Schnitt entlang der Linie IIa-IIa in Fig. 2, Fig. 3 eine zweite Lochscheibe in einer Draufsicht, Fig. 4 eine dritte Lochscheibe in einer Draufsicht und Fig. 5 eine vierte Lochscheibe in einer Unteransicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist ein Ventil in der Form eines Einspritzventils fuhr Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt, das eine Lochscheibe 23 aufweist, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mikrogalvanisch hergestellten Bauteils darstellt. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die im folgenden näher beschriebenen Lochscheiben 23 nicht ausschließlich für den Gebrauch an Einspritzventilen vorgesehen sind; sie können vielmehr auch z. B. bei Lackierdüsen, bei Inhalatoren, bei Tintenstrahldruckern oder bei Gefriertrockenverfahren, zum Ab- bzw. Einspritzen von Flüssigkeiten, wie z. B. Getränken, zum Zerstäuben von Medikamenten zum Einsatz kommen. Zur Erzeugung feiner Sprays, z. B. mit großen Winkeln, eignen sich die mittels Multilayergalvanik hergestellten Lochscheiben 23 ganz allgemein.

Auch die Lochscheiben 23 selbst stellen wiederum nur eine Ausführungsform eines mikrogalvanisch hergestellten Bauteils dar. Auch mikrogalvanisch erzeugte Bauteile mit völlig von den beschriebenen Lochscheiben 23 abweichenden Formen, Konturen, Größenverhältnissen und Einsatzzwecken können selbstverständlich eine erfindungsgemäße Ausbildung aufweisen, so daß keinesfalls eine Beschränkung auf Lochscheiben 23 vorliegt.

Das in Fig. 1 teilweise dargestellte Einspritzventil hat einen rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, fest verbunden ist.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Einspritzventils dient ein schematisch angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine mittels eines Lasers hergestellte Schweißnaht verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.

Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16, der in dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 in der Längsöffnung 3 durch Schweißen dicht montiert ist. Der Ventilsitzkörper 16 ist mit einem z. B. topfförmig ausgebildeten Lochscheibenträger 21 konzentrisch und fest verbunden, der somit zumindest mit einem äußeren Ringbereich 22 unmittelbar an dem Ventilsitzkörper 16 anliegt.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bauteil, hier die Lochscheibe 23, ist stromaufwärts einer Durchgangsöffnung 20 im Lochscheibenträger 21 derart angeordnet, daß es die Durchgangsöffnung 20 vollständig überdeckt. Der Lochscheibenträger 21 ist mit einem Bodenteil 24 und einem Halterand 26 ausgeführt. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibenträger 21 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete erste Schweißnaht 25. Der Lochscheibenträger 21 ist im Bereich des Halterandes 26 des weiteren mit der Wandung der Längsöffnung 3 im Ventilsitzträger 1 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zweite Schweißnaht 30 verbunden.

Die im Bereich der Durchgangsöffnung 20 innerhalb der kreisförmigen Schweißnaht 25 zwischen dem Lochscheibenträger 21 und dem Ventilsitzkörper 16 einklemmbare Lochscheibe 23 ist beispielsweise gestuft ausgeführt. Ein oberer, einen kleineren Durchmesser als ein Grundbereich 32 aufweisender Lochscheibenbereich 33 ragt dabei in eine stromabwärts einer sich kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 29 folgende zylindrische Austrittsöffnung 31 des Ventilsitzkörpers 16 maßgenau hinein. Der über den Lochscheibenbereich 33 radial hinausragende und somit einklemmbare Grundbereich 32 der Lochscheibe 23 liegt am Ventilsitzkörper 16 an. Während der Lochscheibenbereich 33 z. B. zwei Funktionsebenen, nämlich eine mittlere und eine obere Funktionsebene, der Lochscheibe 23 umfaßt, bildet eine untere Funktionsebene den Grundbereich 32 allein. Eine Funktionsebene soll dabei über ihre axiale Erstreckung jeweils eine weitgehend konstante Öffnungskontur besitzen.

Das Einsetzen der Lochscheibe 23 mit einem Lochscheibenträger 21 und eine Klemmung als Befestigung ist nur eine mögliche Variante des Anbringens der Lochscheibe 23 stromabwärts der Ventilsitzfläche 29. Da die Befestigungsmöglichkeiten nicht erfindungswesentlich sind, soll hier nur der Verweis auf übliche bekannte Fügeverfahren, wie Schweißen, Löten oder Kleben, erfolgen, die ebenfalls der Befestigung der Lochscheibe 23 dienen können.

Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Lochscheiben 23 werden in mehreren metallischen Funktionsebenen durch galvanische Abscheidung aufgebaut (Multilayergalvanik). Aufgrund der tiefenlithographischen, galvanotechnischen Herstellung gibt es besondere Merkmale in der Konturgebung, wie z. B.

• - Funktionsebenen mit über die Scheibenfläche konstanter Dicke,
• - durch die tiefenlithographische Strukturierung weitgehend senkrechte Einschnitte in den Funktionsebenen, welche die jeweils durchströmten Hohlräume bilden (fertigungstechnisch bedingte Abweichungen von ca. 3° gegenüber optimal senkrechten Wandungen können auftreten),
• - gewünschte Hinterschneidungen und Überdeckungen der Einschnitte durch mehrlagigen Aufbau einzeln strukturierter Metallschichten,
• - Einschnitte mit beliebigen, weitgehend achsparallele Wandungen aufweisenden Querschnittsformen,
• - einteilige Ausführung der Lochscheibe, da die einzelnen Metallabscheidungen unmittelbar aufeinander erfolgen.

An dieser Stelle soll eine kurze Begriffsdefinition erfolgen, da die Begriffe "Schicht" und "Funktionsebene" verwendet sind. Eine Funktionsebene der Lochscheibe 23 stellt eine Lage dar, über deren axialer Erstreckung die Kontur einschließlich der Anordnung aller Öffnungen zueinander und der Geometrie jeder einzelnen Öffnung weitgehend konstant bleibt. Unter einer Schicht soll dagegen die in einem Galvanikschritt aufgebaute Lage der Lochscheibe 23 verstanden werden. Eine Schicht kann jedoch mehrere Funktionsebenen aufweisen, die z. B. mit dem sogenannten lateralen Überwachsen herstellbar sind. In einem Galvanikschritt werden dann mehrere Funktionsebenen (z. B. bei einer drei Funktionsebenen umfassenden Lochscheibe 23 die mittlere und die obere Funktionsebene) gebildet, die eine zusammenhängende Schicht darstellen. Die jeweiligen Funktionsebenen weisen dabei jedoch, wie oben bereits erwähnt, unterschiedliche Öffnungskonturen (Einlaß-, Auslaßöffnungen, Kanäle) zur jeweils unmittelbar folgenden Funktionsebene auf. Die einzelnen Schichten der Lochscheibe 23 werden nacheinander galvanisch abgeschieden, so daß sich die Folgeschicht aufgrund galvanischer Haftung fest mit der darunterliegenden Schicht verbindet und alle Schichten zusammen dann eine einteilige Lochscheibe 23 bilden.

In den folgenden Abschnitten wird nur in Kurzform das Verfahren zur Herstellung der Lochscheiben 23 gemäß der Fig. 1 bis 5 erläutert. Sämtliche Verfahrensschritte der galvanischen Metallabscheidung zur Herstellung einer Lochscheibe sind der DE 196 07 288 A1 entnehmbar. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Strukturdimensionen und die Präzision von Einspritzdüsen gewinnen Mikrostrukturierungsverfahren heute eine zunehmende Bedeutung für ihre großtechnische Herstellung. Im allgemeinen wird für den Fluß des Fluids, z. B. des Brennstoffs, innerhalb der Düse bzw. der Lochscheibe ein Verlaufsweg gefordert, der die bereits angesprochene Turbulenzbildung innerhalb der Strömung begünstigt. Charakteristisch für das Verfahren der sukzessiven Anwendung von photolithographischen Schritten (UV-Tiefenlithographie) und anschließender Mikrogalvanik ist, daß es auch in großflächigem Maßstab eine hohe Präzision der Strukturen gewährleistet, so daß es ideal für eine Massenfertigung mit sehr großen Stückzahlen einsetzbar ist. Auf einem Wafer kann eine Vielzahl von Lochscheiben 23 gleichzeitig gefertigt werden.

Ausgangspunkt für das Verfahren ist eine ebene und stabile Trägerplatte, die z. B. aus Metall (Titan, Kupfer), Silizium, Glas oder Keramik bestehen kann. Auf die Trägerplatte wird optional zunächst wenigstens eine Hilfsschicht aufgalvanisiert. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Galvanikstartschicht (z. B. Cu), die zur elektrischen Leitung für die spätere Mikrogalvanik benötigt wird. Die Galvanikstartschicht kann auch als Opferschicht dienen, um später ein einfaches Vereinzeln der Lochscheibenstrukturen durch Ätzung zu ermöglichen. Das Aufbringen der Hilfsschicht (typischerweise CrCu oder CrCuCr) geschieht z. B. durch Sputtern oder durch stromlose Metallabscheidung. Nach dieser Vorbehandlung der Trägerplatte wird auf die Hilfsschicht ein Photoresist (Photolack) ganzflächig aufgebracht.

Die Dicke des Photoresists sollte dabei der Dicke der Metallschicht entsprechen, die in dem später folgenden Galvanikprozeß realisiert werden soll, also der Dicke der unteren Schicht bzw. Funktionsebene der Lochscheibe 23. Die zu realisierende Metallstruktur soll mit Hilfe einer photolithographischen Maske invers in dem Photoresist übertragen werden. Eine Möglichkeit besteht darin, den Photoresist direkt über die Maske mittels UV-Belichtung zu belichten (UV-Tiefenlithographie).

Die letztlich im Photoresist entstehende Negativstruktur zur späteren Funktionsebene der Lochscheibe 23 wird galvanisch mit Metall (z. B. Ni, NiCo) aufgefüllt (Metallabscheidung). Das Metall legt sich durch das Galvanisieren eng an die Kontur der Negativstruktur an, so daß die vorgegebenen Konturen formtreu in ihm reproduziert werden. Um die Struktur der Lochscheibe 23 zu realisieren, müssen die Schritte ab dem optionalen Aufbringen der Hilfsschicht entsprechend der Anzahl der gewünschten Schichten wiederholt werden, wobei z. B. zwei Funktionsebenen in einem Galvanikschritt erzeugt werden (laterales Überwachsen). Für die Schichten einer Lochscheibe 23 können auch unterschiedliche Metalle verwendet werden, die jedoch nur in einem jeweils neuen Galvanikschritt einsetzbar sind. Abschließend erfolgt das Vereinzeln der Lochscheiben 23. Dazu wird die Opferschicht weggeätzt, wodurch die Lochscheiben 23 von der Trägerplatte abheben. Danach werden die Galvanikstartschichten durch Ätzung entfernt und der verbliebene Photoresist aus den Metallstrukturen herausgelöst.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lochscheibe 23 in einer Draufsicht. Die Lochscheibe 23 ist als flaches, kreisförmiges Bauteil ausgeführt, das mehrere, beispielsweise drei, axial aufeinanderfolgende Funktionsebenen aufweist. Besonders die Fig. 2a, die eine Schnittdarstellung entlang einer Linie IIa-IIa in Fig. 2 ist, verdeutlicht den Aufbau der Lochscheibe 23 mit ihren drei Funktionsebenen, wobei die zuerst aufgebaute, untere Funktionsebene 35, die der zuerst abgeschiedenen Schicht bzw. dem Grundbereich 32 der Lochscheibe 23 entspricht, einen größeren Außendurchmesser besitzt als die beiden nachfolgend aufgebauten Funktionsebenen 36 und 37, die zusammen den Lochscheibenbereich 33 bilden und z. B. in einem Galvanikschritt hergestellt sind. Die obere Funktionsebene 37 weist eine Einlaßöffnung 40 mit einem möglichst großen Umfang auf, die eine Kontur ähnlich einer stilisierten Fledermaus (oder eines Doppel-H) besitzt. Die Einlaßöffnung 40 weist einen Querschnitt auf, der als teilweise abgerundetes Rechteck mit zwei jeweils gegenüberliegenden, rechteckförmigen Einschnürungen 45 und drei über die Einschnürungen 45 hinausragenden Einlaßbereichen 46 beschreibbar ist. Mit z. B. jeweils gleichem Abstand zur Ventillängsachse 2 und damit zur Mittelachse der Lochscheibe 23 und um diese beispielsweise auch symmetrisch angeordnet sind in der unteren Funktionsebene 35 vier rechteckförmige Auslaßöffnungen 42 vorgesehen. Die rechteckförmigen/quadratischen Auslaßöffnungen 42 liegen bei einer Projektion aller Funktionsebenen 35, 36, 37 in eine Ebene teilweise oder weitgehend in den Einschnürungen 45 der oberen Funktionsebene 37 und besitzen einen Versatz zur Einlaßöffnung 40. Der Versatz kann dabei in verschiedene Richtungen unterschiedlich groß sein.

Um eine Fluidströmung von der Einlaßöffnung 40 bis hin zu den Auslaßöffnungen 42 zu gewährleisten, ist in der mittleren Funktionsebene 36 ein Kanal 41 (cavity) ausgebildet, der eine Kavität darstellt. Der eine Kontur eines abgerundeten Rechtecks aufweisende Kanal 41 besitzt eine solche Größe, daß er in der Projektion die Einlaßöffnung 40 vollständig überdeckt und besonders in den Bereichen der Einschnürungen 45 deutlich über die Einlaßöffnung 40 hinausragt, also einen größeren Abstand zur Mittelachse der Lochscheibe 23 als die Einschnürungen 45 hat.

In den Bereichen zwischen den jeweils mittleren Einlaßbereichen 46 der Einlaßöffnung 40 und dem äußeren Rand des Grundbereichs 32 bzw. des Lochscheibenbereichs 33 der Lochscheibe 23 sind mehrere Codierungszeichen 60 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besitzen die einzelnen Codierungszeichen 60 weitgehend quadratische Konturen. Die Codierungszeichen 60 können einzeln oder in Gruppen angeordnet sein, wobei die gruppiert ausgebildeten Codierungszeichen 60 letztlich zusammen komplexere Codierungszeichen 60 darstellen und als Codierungsfelder bezeichnet werden. In Fig. 2 bilden auf der einen Seite neben der Einlaßöffnung 40 drei mit jeweils einer Ecke einander berührende Codierungszeichen 60 einen Komplex (Codierungsfeld), während auf der anderen Seite neben der Einlaßöffnung 40 zwei Codierungszeichen 60 mit geringem Abstand derart zueinander ausgeformt sind, daß die einander zugewandten Begrenzungskanten der Codierungszeichen 60 parallel verlaufen.

Im Galvanikprozeß werden zur Herstellung der Codierungszeichen 60 in der unteren Funktionsebene 35, die der zuerst abgeschiedenen Schicht entspricht, zusätzlich zu den Auslaßöffnungen 42 mittels entsprechender Masken Aussparungen vorgesehen. Diese als Codierungszeichen 60 dienenden Aussparungen sind ohne Mehrkosten in den zur Erzielung der gewünschten Öffnungsgeometrie erforderlichen Fertigungsschritten herstellbar. Die Herstellung eines Codierungszeichens 60 erfolgt dabei identisch der Herstellung der Auslaßöffnungen 42. Die zweite Funktionsebene 36, die z. B. in einem nächsten Galvanikschritt aufgebaut wird, deckt die Aussparungen z. B. nach oben ab, so daß die Codierungszeichen 60 eine Tiefe besitzen, die der Dicke der unteren Funktionsebene 35 entspricht (Fig. 2a linke Seite). Damit ist gewährleistet, daß von der Einlaßöffnung 40 her kein Fluid in die Codierungszeichen 60 einströmen kann, so daß keine Beeinträchtigung der Lochscheibenfunktion vorliegt. Die Codierungszeichen 60 sind an der unteren Stirnfläche der Lochscheibe 23 als Vertiefungen sichtbar und mit bekannten Technologien berührungslos abtastbar und beispielsweise optisch auswertbar.

Wie der Fig. 2a entnehmbar ist, können sich jederzeit einzelne Codierungszeichen 60 über mehr als eine Funktionsebene 35 erstrecken. Während das Codierungszeichen 60 auf der linken Seite nur die Tiefe (Höhe) einer Funktionsebene 35 hat, soll das Codierungszeichen 60 auf der rechten Seite andeuten, daß es sich über beispielsweise zwei Funktionsebenen 35 und 36 erstreckt, da die Abdeckung des eine Vertiefung darstellenden Codierungszeichens 60 durch die obere Funktionsebene 37 erst in einem nächsten Galvanikschritt erfolgte. Es soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß die Ausbildung der Codierungszeichen 60 von der unteren Funktionsebene 35 her nur eine vorteilhafte Möglichkeit darstellt, aber alle anderen eine äußere Begrenzung bildenden Seiten des Bauteils, hier der Lochscheibe 23, ebenso dafür geeignet sind.

Die beispielsweise quadratisch ausgeformten Codierungszeichen 60 besitzen z. B. Kantenlängen von 100 bis 200 µm. Strukturierungsbedingt ist die kleinstmöglich beherrschbare Querschnittsabmessung eines Codierungszeichens 60 gleich der Strukturhöhe bzw. -tiefe des Codierungszeichens 60, was der Lackdicke des Photoresists entspricht. Mit den Codierungszeichen 60 ist eine Vielzahl an Informationen über die Konturgebung der Lochscheibe 23 verschlüsselbar, so daß auf eine aufwendige und deutlich mehr Platz beanspruchende Kennzeichnung mit Ziffern oder Buchstaben verzichtet werden kann. Die Informationen sind beispielsweise in einem Binärcode untergebracht. Ist z. B. in einem Codierungsfeld ein Codierungszeichen 60 metallisch ausgefüllt, kann dies einem Wert "0" entsprechen, während ein als Aussparung vorhandenes Codierungszeichen 60 einem Wert "1" entspricht. Ein aus diesen beiden Codierungszeichen 60 gebildetes komplexes Codierungsfeld kann so als "01" oder "10" gelesen werden. Die Definition einer Aussparung oder eines ausgefüllten Codierungszeichens 60 kann natürlich auch genau umgekehrt erfolgen. Mit jedem Codierungszeichen 60 mehr in einem Codierungsfeld bzw. mit zusätzlichen Codierungsfeldern können noch deutlich mehr Informationen verschlüsselt werden. Codierungsfelder können aus beabstandeten oder sich berührenden Codierungszeichen 60 bestehen.

Die Fig. 3 zeigt eine Lochscheibe 23, die mehrere, beispielsweise drei Einlaßöffnungen 40 aufweist. Jeder Einlaßöffnung 40 ist genau ein Kanal 41 und genau eine Auslaßöffnung 42 zugeordnet. Solche Lochscheiben 23 sind insofern sehr interessant, da mit ihnen außergewöhnliche Strahlbilder erzeugbar sind. Die Lochscheibe 23 besitzt drei Funktionseinheiten mit jeweils einer Einlaßöffnung 40, einem Kanal 41 und einer Auslaßöffnung 42. Je nach gewünschtem Strahlbild sind die Funktionseinheiten asymmetrisch bzw. exzentrisch um die Ventillängsachse 2, die immer auch der Mittelachse der Lochscheibe 23 entspricht, angeordnet. Mit dieser scheinbar ungeordneten Aufteilung sind sehr gut individuelle Strahlrichtungen erzielbar. Bei der Lochscheibe nach Fig. 3 verbindet jeweils ein Kanal 41 mit im Querschnitt kreissektorförmiger Kontur eine sichelförmige bzw. kreisringabschnittsförmige Einlaßöffnung 40 mit einer kreisförmigen Auslaßöffnung 42. Die Kanäle 41 untergraben bzw. überdecken die jeweils zugeordneten Einlaßöffnungen 40 und Auslaßöffnungen 42 stets vollständig. Die Auslaßöffnungen 42 sind dabei so angeordnet, daß sich vom Strahlbild her ein asymmetrischer Kegel ergibt, da die Einzelstrahlen divergent auseinanderlaufend, also in sich erweiternder Weise in eine Hauptrichtung schräg zur Ventillängsachse 2 zielen.

Die Lochscheibe 23 nach Fig. 3 weist ein Codierungsfeld mit drei quadratischen, als Dreieck mit Abstand zueinander angeordneten Codierungszeichen 60 und ein kreisförmiges Codierungszeichen 60 auf, die allesamt an Stellen der Lochscheibe 23 vorgesehen sind, wo die eigentlichen Grundfunktionen der Lochscheibe 23 nicht beeinträchtigt werden. Dabei handelt es sich meist um Randbereiche abseits der Auslaßöffnungen 42. Neben den quadratischen und runden Konturen der Codierungszeichen 60 sind auch dreieckige, rechteckige, ovale u. a. Querschnitte denkbar.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lochscheibe 23 mit mehreren, hier zwei Einlaßöffnungen 40 zeigt Fig. 4. Die beiden Einlaßöffnungen 40 weisen dabei voneinander völlig abweichende Öffnungskonturen auf, da auch diese Lochscheiben 23 der Schiefstrahlerzeugung bzw. der Erzeugung asymmetrischer Strahlbilder dienen sollen. Während die eine Einlaßöffnung 40 drei Schenkel 55 und somit eine T-Form aufweist, besitzt die zweite Einlaßöffnung 40 die Kontur eines Kreisringabschnitts mit einer veränderlichen Breite. Die drei beispielsweise tunnelportalähnlich ausgebildeten Auslaßöffnungen 42, von denen eine der kreisringabschnittsförmigen Einlaßöffnung 40 und dem sich daran anschließenden kreissektorförmigen Kanal 41 sowie zwei der T-förmigen Einlaßöffnung 40 und dem stromabwärts folgenden halbkreisförmigen Kanal 41 zugeordnet sind, sind in den Bereichen zwischen den Schenkeln 55 bzw. im durch den Kreisringabschnitt der einen Einlaßöffnung 40 eingeschlossenen Innenraum eingebettet.

In dem Bereich zwischen den beiden Einlaßöffnungen 40 sind in der unteren Funktionsebene 35 (Grundbereich 32) beispielsweise zwei Codierungsfelder mit jeweils zwei beabstandeten Codierungszeichen 60 ausgeführt. Die Codierungszeichen 60 besitzen beispielsweise wiederum quadratische Konturen und können unterschiedlich bezüglich einzelner Kanten der Öffnungskonturen ausgerichtet sein. So verlaufen z. B. jeweils zwei Kanten der Codierungszeichen 60 auf der rechten Seite in Fig. 4 parallel zu einer Begrenzungskante der T-förmigen Einlaßöffnung 40, wohingegen bei den Codierungszeichen 60 auf der linken Seite keine Parallelität einer Kante mit Begrenzungskanten der Einlaß- oder Auslaßöffnungen 40, 42 vorliegt.

Die Fig. 5 zeigt eine Lochscheibe 23 in einer Unteransicht, die eine langgestreckte rechteckförmige Einlaßöffnung 40 und vier quadratische, über die Lochscheibenfläche weitgehend gleich verteilte Auslaßöffnungen 42 aufweist. Der Kanal 41 in der mittleren Funktionsebene 36 besitzt eine weitgehend kreisförmige Kontur, die an zwei gegenüberliegenden Stellen V-förmige Einkerbungen hat. In der Projektion aller Funktionsebenen der Lochscheibe 23 überdeckt der Kanal 41 die Einlaßöffnung 40 und die Auslaßöffnungen 42 vollständig.

Die Codierungszeichen 60 sind beispielsweise in den Einkerbungen des Kanals 41 angeordnet. Die zwei Codierungsfelder sind T-förmig bzw. V-förmig ausgebildet und setzen sich jeweils aus drei quadratischen Codierungszeichen 60 in der oben erwähnten Form zusammen. Beide Codierungsfelder können im Binärcode z. B. als "100" oder "001" bzw. bei umgekehrter Anzahl an Aussparungen bzw. Auffüllungen als "011" oder "110" gelesen werden. Einzelne Codierungszeichen 60 können sich jederzeit auch durch mehr als nur eine Funktionsebene 35 erstrecken.

Die Abtastung der Codierungszeichen 60 wird im Regelfall berührungslos erfolgen. Für die Abtastung und anschließende Auswertung der in den Codierungszeichen 60 verschlüsselten Informationen bieten sich verschiedene Verfahren an. So kann eine optische Auswertung beispielsweise mittels einer bekannten CCD-Kamera erfolgen, wobei diese Anwendung eine computerunterstützte Mustererkennung und -auswertung umfaßt. Andererseits ist ebenso eine optische Auswertung über eine Laserabtastung zur Erkennung von Vertiefungen denkbar. Weitere Möglichkeiten stellen Echolotverfahren mit Ultraschall oder die Abtastung mit Hilfe einer Infrarotkamera dar.

Claims (10)

1. Mikrogalvanisch hergestelltes Bauteil mit einer dreidimensionalen, tiefenlithographisch erzeugten Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß an einer eine äußere Begrenzung bildenden Seite des Bauteils (23) wenigstens ein abtastbares, während des Galvanikprozesses erzeugtes Codierungszeichen (60) vorgesehen ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Codierungszeichen (60) eine Aussparung oder einen vorgegebenen ausgefüllten metallischen Bereich darstellt.

3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Aussparung darstellendes Codierungszeichen (60) eine Tiefe hat, die der Schichtdicke einer in einem ersten Galvanikschritt abgeschiedenen Struktur des Bauteils entspricht.

4. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Codierungszeichen (60) zu einem Codierungsfeld zusammengefaßt sind.

5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierungszeichen (60) eines Codierungsfeldes mit Abstand zueinander vorgesehen sind.

6. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Codierungszeichen (60) eines Codierungsfeldes berühren.

7. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierungszeichen (60) als komplexe Codierungsfelder angeordnet sind, die eine T-Form bzw. eine V-Form besitzen.

8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierungszeichen (60) quadratische, rechteckige, dreieckige, ovale oder kreisförmige Querschnitte aufweisen.

9. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Codierungszeichen (60) Informationen zum Aufbau und zur Konturgebung des Bauteils verschlüsselt sind.

10. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Codierungszeichen (60) optisch oder mit Ultraschall auswertbar ist.