DE19964099A1 - Verfahren zur Herstellung dreidimensional angeordneter Leit- und Verbindungsstrukturen für Volumen- und Energietransport - Google Patents

Verfahren zur Herstellung dreidimensional angeordneter Leit- und Verbindungsstrukturen für Volumen- und Energietransport

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dreidimensional angeordneter Leiter- und Verbindungsstrukturen für Volumen- und Energieströme. Die Volumenströme können gasförmig, flüssig, fest oder aus einem Gemisch dieser Aggregatzustände bestehen. Die Energieströme können akustischen, elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Charakter haben.
Derartige Volumen- und Energieströme werden heute in der Regel durch viele unterschiedliche Technologien realisiert. Für die Mikrosystemtechnik sind Leiterbahnen und Bonddrähte die am häufigsten benutzten Transportwege. Für den Transport elektromagnetischer Energien werden neben Hohlleitern auch Glasfasern eingesetzt. Volumen­ ströme realisiert man durch Kanäle, Schläuche und Rohleitungen. Bei zunehmender Miniaturisierung lassen sich diese Leit- und Verbindungselemente nur noch sehr schwer zusammen führen.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Einsatz eines strukturierten schichtweisen Aufbaus. Schichtaufbauverfahren sind aus der Mikrotechnologie bekannt. So beschreibt die DE-PS 44 20 996 ein Verfahren, bei dem zwischen zwei einander parallelen Platten, bei der mindestens eine für elektromagnetische Wellen durchlässig ist, eine geringe Menge des lichtaushärtbaren Kunststoffs aufgrund der Oberflächenspannung gehalten ist. Die Oberfläche der Kunststoffflüssigkeit unterhalb der für elektromagnetische Wellen durchlässigen Platte wird beispielsweise mit einem mittels Laserstrahl nach Maßgabe eines in einem angeschlossenen Rechner gespeicherten 3-Schicht-Modells der zu generierenden Struktur über die Oberfläche geführt. Schicht für Schicht härtet das Laserlicht die Kunststoffflüssigkeit entsprechend dem 3-D-Schicht-Modell, wobei der Abstand der Platten jeweils um eine Schichtdicke vergrößert wird, so daß frisches Kunststoffmaterial allein aufgrund seiner Oberflächenspannung in den entstehenden Zwischenraum zwischen der ausgehärteten Schicht und der Platte nachfließen kann. Auf diese Weise können Strukturen im Mikrometerbereich sehr exakt erzeugt werden.
Diese Technologie macht sich die Erfindung zunutze.
Dabei werden zur Erzeugung der Schichten unterschiedliche lichtaushärtende Materialien verwendet. Diese Materialien können unterschiedlichste physikalische, chemische und biologische Eigenschaften haben, zum Beispiel: elektrisch leitend, elektrisch isolierend, unterschiedliche optische Brechungsindexe. Beim Austausch der Materialien werden auch die Schichten mit neuem Material gefüllt, in der bei der vorhergehenden Aushärtung keine Aushärtung stattfand. So daß bei der darauffolgenden Aushärtung nicht nur die oberste Schicht mit der darunterliegenden verbunden wird sondern auch Material der obersten Schicht mit dem einer unterhalb der vorletzten Schicht verbunden wird. Damit ist es möglich, innerhalb der Schichtenfolge eine Struktur mit anderen Materialeigenschaften von Layer zu Layer miteinander zu verbinden. Für einen Volumentransport sind dies nichtausgehärtete Bereiche die nach Aushärtung und Spülvorgang als Kanäle zur Verfügung stehen. Ebenso können diese Kanäle als Hohlleiter für die Hochfrequenz benutzt werden, wenn die Wandungen der Kanäle aus Material mit entsprechenden Eigenschaften produziert wird.
Auch lassen sich durch Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex lichtleitenden Strukturen erzeugen. Diese lichtleitenden Strukturen können in Verbindung mit Lichttransistoren (Stichwort: Licht schaltet Licht) zu optischen integrierten Schaltungen benutzt werden.
Auf diese Weise lassen sich auch herkömmliche integrierte Schaltungen IC miteinander verbinden. Denn wurde unter der letzten Oberfläche ein IC in einer Kavität integriert, so kann über den Anschlüssen (Pads) ein Kanal mit leitendem Material erzeugt werden, der dann bis zu einem weiteren IC oder aber auch zu Steckverbindern, die auf diese Weise gefertigt wurden, geführt werden kann.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung dreidimensional angeordneter Leit- und Verbindungsstrukturen für Volumen- und Energieströme. Dabei werden zur Erzeugung der Schichten unterschiedliche lichtaushärtende Materialien verwendet. Beim Austausch der Materialien werden auch die Schichten mit neuem Material gefüllt, in der bei der vorhergehenden Aushärtung keine Aushärtung stattfand. So daß bei der darauffolgenden Aushärtung nicht nur die oberste Schicht mit der darunterliegenden verbunden wird sondern auch Material der obersten Schicht mit dem einer unterhalb der vorletzten Schicht verbunden wird. Damit ist es möglich, innerhalb der Schichtenfolge eine Struktur mit anderen Eigenschaften von Lage zu Lage miteinander zu verbinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • 1. Durch strukturierte Verfestigung eines flüssigen lichtaushärtenden Materials mit ausgewählten physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften wird eine strukturierte Schicht generiert.
  • 2. Die strukturierte Schicht wird vom lichtausgehärtetem Material mittels Spülvorgang gereinigt und mit flüssigem lichthärtenden Material mit anderen physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften aufgefüllt und mit definierter Schichtdicke nach DE-PS 44 20 996 abgedeckt.
  • 3. Durch strukturierte Verfestigung werden Bereiche der ersten Schicht und die neue Schicht strukturiert ausgehärtet.
  • 4. Die strukturierten Schichten werden vom nichtausgehärteten Material der letzten Strukturierung mittels Spülvorgang gereinigt und mit flüssigem lichthärtendem Material mit anderen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften aufgefüllt und mit definierter Schichtdicke nach DE-PS 44 20 996 abgedeckt.
  • 5. Durch strukturierte Verfestigung werden Bereiche der zweiten Schicht und die neue Schicht strukturiert ausgehärtet, womit eine Verbindung von Materialien mit gleichen physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften oder eine Isolierung dieser generiert wurde.
  • 6. Die strukturierten Schichten werden vom nichtausgehärteten Material der letzten Strukturierung mittels Spülvorgang gereinigt.
  • 7. Nicht mit Material aufgefüllte Bereiche werden entsprechend dem zu erstellenden System mit elektronischen, mechanischen, optischen oder chemischen Bauteilen bestückt.
  • 8. Die strukturierten Schichten und die Bauteile werden mit flüssigem lichthärtendem Material mit anderen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften aufgefüllt und mit definierter Schichtdicke nach DE-PS 44 20 996 abgedeckt.
  • 9. Durch strukturierte Verfestigung werden Bereiche der vorletzten Schicht und die neue Schicht strukturiert ausgehärtet, womit eine Verbindung von Materialien und Bauteilen mit gleichen physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaften oder eine Isolierung dieser generiert wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elektronische, mechanische, chemische oder chemische Bauteile miteinander verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Bauteilen und der Umwelt des Systems für Volumen- und Energieströme benutzt werden können.
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