DE4438053C2 - Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE 42 32 608 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Deckels für eine integriert optische Schaltung bekannt. Dabei wird ein optisches Bauelement in einen Formstempel eingelegt und mit einem Polymerkunststoff umgossen. Nach dem Aushärten des Kunststoffs wird der Formstempel entfernt und der entstandene Deckel auf ein Substrat aufgesetzt. Anstelle des optischen Bauelements kann beispielhaft ein integrierter, thermischer Aktor vorgesehen werden, welcher zur Veränderung der Temperatur eines unterhalb des thermischen Aktors befindlichen Lichtwellenleiters dient. Es ist bisher üblich, den thermischen Aktor durch Beschichten eines Trägermaterials mit einem elektrisch leitfähigen Material mittels einer Maskentechnik herzustellen.

Aus der DE 42 12 208 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung passiver und/oder aktiver optischer Polymerbauelemente mit integrierter Faser-Chip-Kopplung in Abformtechnik bekannt. Dabei wird auf einem Siliziumsubstrat gemeinsam die Masterstruktur sowohl zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters als auch einer in das Substrat anisotrop eingeätzten Faserführungsstruktur hergestellt, diese Masterstruktur galvanisch abgeformt und die so entstandene Negativform zur Herstellung mit der Masterstruktur identischer Tochterstrukturen eingesetzt, wobei der anisotrop eingeätzte, V-förmige Positioniergraben mit polymeren Materialien aufgefüllt wird, so daß sich eine ebene Oberfläche ergibt. Die ebene Oberfläche wird mit einem Photolack oder einem anderen strukturierbaren Polymer beschichtet. In die polymere Beschichtung werden grabenförmige, später den Lichtwellenleiter ergebende Öffnungen strukturiert. Die Grabenstrukturen werden mittels Laserablation geöffnet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur zu schaffen, das besonders kostengünstig ausführbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß eine elektrisch leitfähige Struktur besonders preisgünstig und aufwandsarm hergestellt wird.

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

Besonders vorteilhaft ist es, als Material für die Masterstruktur ein Metall zu verwenden, da dieses thermisch besonders stabil ist und einen hohen Grad an Wiederverwendbarkeit aufweist.

Weiter vorteilhaft ist es, das Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht mechanisch vorzunehmen, da es sich dabei um ein gleichfalls preisgünstiges und aufwandsarmes Verfahren handelt, welches in besonders guter Weise dafür geeignet ist, die elektrisch leitfähige Schicht nur an den die Fläche der Aussparung überragenden Stellen zu entfernen.

Das Erhöhen der Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht bringt den Vorteil mit sich, daß eine bessere Stromleitfähigkeit erreicht wird. Außerdem kann die elektrisch leitfähige Schicht vor der Erhöhung der Schichtdicke sehr dünn ausgeführt werden, wodurch zum einen sehr kurzer Beschichtungsprozeß und zum anderen ein Zeit- und materialsparendes Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht erreicht wird.

Das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Schicht durch Aufdampfen erweist sich als vorteilhaft, da dieses Verfahren besonders kostengünstig ist.

Es ergibt sich zudem der Vorteil, daß die elektrisch leitfähige Struktur ohne aktive Justierung in ihrer relativen Lage zu einem entstehenden Wellenleiterkanal justierbar ist, wenn beim Erzeugen der Aussparung gleichzeitig eine Nut in der Tochterstruktur erzeugt wird, die dazu dient, die Tochterstruktur auf einem Formstempel zu justieren, der zusätzlich ein erhabenes Wellenleiterformelement aufweist, welches beim anschließenden Umhüllen mit einem flüssigen Kunststoff den Wellenleiterkanal im entstehenden Substrat hinterläßt.

Ist auf dem Formstempel auch noch ein erhabenes Faserjustierelement vorhanden, so entsteht im Substrat eine Faserjustiernut, welche in vorteilhafter Weise dazu geeignet ist, zur Aufnahme einer anzukoppelnden Glasfaser zu dienen.

Es ergibt sich der weitere Vorteil, daß eine besonders gute Zugänglichkeit der elektrisch leitfähigen Struktur zur Zuleitung von elektrischem Strom entsteht, wenn auf dem Formstempel ein erhabenes Stempelelement vorgesehen ist, welches im entstehenden Substrat eine Zuleitungsnut erzeugt, die zur Aufnahme von elektrisch leitfähigem Material dient.

Das Aufsetzen des Substrats auf ein Schaltungsbodenteil unter der Verwendung eines aushärtbaren Polymerklebstoffs ergibt den Vorteil, daß in einem gemeinsamen Arbeitsschritt das Zusammenfügen des Substrats und des Schaltungsbodenteils in mechanisch fester Weise erfolgt und gleichzeitig der Wellenleiterkanal mit dem Polymerklebstoff ausgefüllt wird und somit als Wellenleiter dient.

Die Ausbildung der elektrisch leitfähigen Struktur als Heizleiterstruktur stellt ein besonders gut geeignetes Anwendungsgebiet für die elektrisch leitfähige Struktur auf dem Gebiet der integrierten Photonik dar.

Die Anordnung einer kanalartigen Struktur bringt den Vorteil mit sich, daß ein beim Klebevorgang entstehender Schwund ausgleichbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Masterstruktur,

Fig. 2a eine Seitenansicht einer Masterstruktur mit abgeformter Tochterstruktur,

Fig. 2b eine Draufsicht auf eine abgeformte Tochterstruktur,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Tochterstruktur mit einer elektrisch leitfähigen Schicht,

Fig. 4a eine Seitenansicht einer Tochterstruktur nach dem Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht,

Fig. 4b eine Draufsicht auf eine Tochterstuktur nach dem teilweisen Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Tochterstruktur und eines Formstempels,

Fig. 6a einen Querschnitt durch einen Formstempel mit einem Substrat,

Fig. 6b eine Draufsicht auf die Unterseite eines Substrats,

Fig. 7 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Substrats auf einem Schaltungsbodenteil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In allen Figuren wurde eine einheitliche Numerierung verwendet. In Fig. 1 ist eine Masterstruktur 10 dargestellt, welche die Form einer quaderförmigen Scheibe hat. Auf der Oberseite der Masterstruktur 10 sind eine erste dachfirstförmige Erhebung 11, deren Firstlinie sich parallel zu einer Seitenlinie der Oberfläche der Masterstruktur 10 erstreckt, eine zweite dachfirstförmige Erhebung 12, deren Firstlinie in etwa parallel zur ersten dachfirstfömigen Erhebung 11 auf der ihr gegenüberliegenden Seite der Oberseite der Masterstruktur 10 verläuft, sowie eine dritte dachfirstförmige Erhebung 15, deren Firstlinie annähernd senkrecht zur Firstlinie der ersten dachfirstförmigen Erhebung 11 und der Firstlinie der zweiten dachfirstförmigen Erhebung 12 verläuft, angeordnet. Die dritte dachfirstförmige Erhebung 15 verbindet dabei ein Ende der ersten dachfirstförmigen Erhebung 11 mit einem Ende der zweiten dachfirstförmigen Erhebung 12. Die drei dachfirstförmigen Erhebungen 11, 12, 15 bilden somit ein auf der Oberseite der Masterstruktur 10 angeordnetes "U". Zwischen der ersten dachfirstförmigen Erhebung 11 und der zweiten dachfirstförmigen Erhebung 12 ist eine erste längliche, quaderförmige Erhebung 13 und eine zweite längliche, quaderförmige Erhebung 14 angeordnet, wobei die Längsachsen der beiden länglichen, quaderförmigen Erhebungen 13, 14 in etwa parallel zu der Firstlinie der ersten dachfirstförmigen Erhebung 11 verlaufen. Zwischen den beiden länglichen, quaderförmigen Erhebungen 13, 14 verläuft eine mäanderförmige Erhebung 16 mit rechteckigem Querschnitt, die an einem ihrer beiden Enden mit einem Ende der ersten länglichen, quaderförmigen Erhebung 13 und an ihrem anderen Ende mit einem Ende der zweiten länglichen, quaderförmigen Erhebung 14 verbunden ist. Die dachfirstförmigen Erhebungen 11, 12, 15 überragen in ihrer Höhe die Höhe der beiden länglichen, quaderförmigen Erhebungen 13, 14 und der mäanderförmigen Erhebung 16. Der Querschnitt der mäanderförmigen Erhebung 16 ist geringer als der der länglichen, quaderförmigen Erhebungen 13, 14.

Diese Masterstruktur 10 ist vorzugsweise aus einem stabilen, bevorzugt galvanisch abscheidbaren Material, wie beispielsweise Metall, ausgeführt, da sie mehrfach zur Herstellung einer an der Oberseite der Masterstruktur 10 abzuformenden Tochterstruktur dienen soll. Außerdem sollte das Material der Masterstruktur 10 eine Resistenz gegen das zur Abformung verwendete Material und die bei der Abformung auftretenden Randbedingungen (Temperatur, Lichteinstrahlung etc.) aufweisen. Andererseits soll das Material der Masterstruktur 10 geeignet sein, die Erhebungen 11, 12, 13, 14, 15, 16 besonders exakt und dauerhaft darauf herzustellen.

In Fig. 2a ist eine Seitenansicht der bereit beschriebenen Masterstruktur 10 dargestellt. Weiter ist in der Fig. 2a die Seitenansicht einer Tochterstruktur 20 dargestellt, welche an ihrer Unterseite eine erste invers­ dachfirstförmige Nut 21 sowie eine zweite invers­ dachfirstförmige Nut 22 aufweist. Zur näheren Erläuterung wird auf die Fig. 2b verwiesen, in der eine Draufsicht auf die Unterseite der Tochterstruktur 20 gezeigt ist. Die Firstlinien der ersten invers-dachfirstförmige Nut 21 und der zweiten invers-dachfirstförmigen Nut 22 verlaufen in etwa parallel zueinander und zu den Seitenlinien der die Form einer flachen, quaderförmigen Scheibe aufweisenden Tochterstruktur 20. Senkrecht zu den Firstlinien der ersten invers-dachfirstförmigen Nut 21 und der zweiten invers­ dachfirstförmigen Nut 22 verläuft die Firstlinie einer dritten invers-dachfirstförmigen Nut 45, welche ein Ende der ersten invers-dachfirstförmigen Nut 21 mit einem Ende der zweiten invers-dachfirstförmigen Nut 22 verbindet. Innerhalb dieser "U"-förmigen Anordnung von invers-dachfirstförmigen Nuten 21, 22, 45 verläuft eine erste längliche, quaderförmige Vertiefung 23 und eine dazu in etwa parallele zweite längliche, quaderförmige Vertiefung 24. Die beiden länglichen, quaderförmigen Vertiefungen 23, 24 verlaufen in etwa parallel zur Firstlinie der ersten invers­ dachfirstförmigen Nut 21 und verlaufen dabei von einer die Tochterstruktur 20 begrenzenden, zur dritten invers­ dachfirstförmigen Nut 45 in etwa parallelen Seitenlinie ausgehend zur dritten invers-dachfirstförmigen Nut 45 hin, wobei die der dritten invers-dachfirstförmigen Nut 45 zugewandten Enden der beiden länglichen, quaderförmigen Vertiefungen 23, 24 mit einer mäanderförmigen Vertiefung 17 verbunden sind. Die länglichen, quaderförmigen Vertiefungen 23, 24 und die mäanderförmige Vertiefung 17 bilden zusammen eine Aussparung 19.

Die Tochterstruktur 20 weist somit an ihrer Unterseite ein exaktes inverses Ebenbild der Oberfläche der Oberseite der Masterstruktur 10 auf. Die Tochterstruktur 20 wird dabei hergestellt, indem auf die Masterstruktur 10 eine flüssige, aushärtbare Masse, vorzugsweise ein Kunststoff, bevorzugt im Spritzgußverfahren aufgebracht wird, die nach dem Aushärten wieder von der Masterstruktur 10 entfernt wird. Dabei bilden sich die dachfirstförmigen Erhebungen 11, 12, 15, die länglichen quaderförmigen Erhebungen 13, 14 sowie die mäanderförmige Erhebung 16 in die entsprechenden Vertiefungen 23, 24, 17 sowie die Nuten 21, 22, 45 ab. Als Masse bzw. Kunststoff eignet sich beispielsweise ein spritzgußfähiger Kunststoff wie z. B. Polycarbonat. Die Masse wird beispielsweise gegossen oder gespritzt oder mit einem anderen geeigneten Verfahren aufgebracht. Ebenso ist ein Prägeverfahren geeignet, bei dem eine plastisch verformbare Masse auf die Masterstruktur 10 gedrückt wird, wodurch sich die Erhebungen 11, 12, 13, 14, 15, 16 in die Oberfläche der Masse einprägen. Dann wird die plastisch verformbare Masse als Tocherstruktur 20 von der Masterstruktur 10 abgehoben.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Tochterstruktur 20 dargestellt. Auf der jetzt nach oben zeigenden Unterseite der Tochterstruktur 20 ist eine elektrisch leitfähige Schicht 25 aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Schicht 25 bedeckt dabei die gesamte Oberfläche der oben liegenden Unterseite der Tochterstruktur 20 und bedeckt auch sämtliche Wände innerhalb der ersten invers-dachfirstförmigen Nut 21, der zweiten invers-dachfirstförmigen Nut 22, der beiden länglichen, quaderförmigen Vertiefungen 23, 24 sowie der in der Fig. 3 nicht dargestellten dritten invers­ dachfirstförmigen Nut 45 und der mäanderförmigen Vertiefung 17.

Die Unterseite der Tochterstruktur 20 mit den invers­ dachfirstförmigen Nuten 21, 22, 45 und der Aussparung 19 wurde nach dem Entformen von der Masterstruktur 10 in einem zweiten Verfahrensschritt mit der elektrisch leitfähigen Schicht 25 versehen. Beispielhaft geschieht dies mittels eines Bedampfens mit Metall. Dabei lagert sich die elektrisch leitfähige Schicht 25 mit einer nahezu konstanten Schichtdicke auf sämtlichen Wänden an der Unterseite der Tochterstruktur 20 ab.

Fig. 4a und 4b zeigen je eine Seitenansicht und eine Draufsicht der Tochterstruktur 20 nach einem dritten Verfahrensschritt. Die Tochterstruktur 20 weist hier in der ersten invers-dachfirstförmigen Nut 21 eine erste elektrisch leitfähige Beschichtung 26 auf. Entsprechend weist die zweite längliche, quaderförmige Vertiefung 24 eine zweite elektrisch leitfähige Beschichtung 27, die erste längliche, quaderförmige Vertiefung 23 eine dritte elektrisch leitfähige Beschichtung 28, die zweite invers­ dachfirstförmige Nut 22 eine vierte elektrisch leitfähige Beschichtung 29 sowie die mäanderförmige Vertiefung 17 eine fünfte elektrisch leitfähige Beschichtung 58 und die dritte invers-dachfirstförmige Nut 45 eine sechste elektrisch leitfähige Beschichtung 59 auf. Die zweite elektrisch leitfähige Beschichtung 27, die dritte elektrisch leitfähige Beschichtung 28 und die fünfte elektrisch leitfähige Beschichtung 58 bilden zusammen eine elektrisch leitfähige Struktur 18, die in der Aussparung 19 liegt.

In einem dem ganzflächigen Beschichten der Unterseite der Tochterstruktur 20 mit der elektrisch leitfähigen Schicht 25 folgenden dritten Verfahrensschritt wurde die Oberfläche der in Fig. 3 gezeigten Anordnung aus Tochterstruktur 20 mit elektrisch leitfähiger Schicht 25 parallel zur Oberfläche der Unterseite der Tochterstruktur 20 von der elektrisch leitfähigen Schicht 25 befreit. Da die Bearbeitungsrichtung senkrecht zur Oberfläche der Tochterstruktur 20 verläuft, wird dabei nur der Anteil der elektrisch leitfähigen Schicht 25 von der Oberfläche der Tochterstruktur 20 abgenommen, welcher über die invers-dachfirstförmigen Erhebungen 21, 22, 45 und die Aussparung 19 hinausragt. Nach diesem Verfahrensschritt verbleibt somit ein Anteil der elektrisch leitfähigen Schicht 25 auf den Wandungen innerhalb der Aussparung 19 und innerhalb der invers-dachfirstförmigen Nuten 21, 22, 45. Während der letztgenannte Anteil der elektrisch leitfähigen Schicht 25 für die weitere Funktion der Tochterstruktur 20 keine Rolle spielt und nur als Nebeneffekt zu betrachten ist, dient der dritte Verfahrensschritt vor allem dazu, die elektrisch leitfähige Struktur 18 in der Aussparung 19 zu erzeugen. Die hierbei entstandene elektrisch leitfähige Struktur 18 dient beispielhaft zur Erzeugung von Wärme aus elektrischem Strom, welcher durch die elektrisch leitfähige Struktur 18 fließt, die somit als thermischer Aktor dient. Als besonderes Anwendungsgebiet für einen solchen thermischen Aktor ist die integrierte Photonik zu nennen, bei welcher optische Wellenleiter unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt werden, um deren Wellenleitverhalten zu beeinflussen.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung der Tochterstruktur 20 über einem Formstempel 30 dargestellt. Der Formstempel 30 überragt dabei mit seinen Außenabmessungen die Tochterstruktur 20 in ihren Außenabmessungen und weist gleichfalls die Form einer quaderförmigen Scheibe auf. Auf der Oberseite des Formstempels 30 verläuft ein erstes längliches, quaderförmiges Wellenleiterformelement 32, welches an einem Ende in ein erstes dachfirstförmiges Faserjustierelement 37 übergeht. In etwa parallel zum ersten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelement 32 verläuft ein zweites längliches, quaderförmiges Wellenleiterformelement 33, welches am dem ersten Faserjustierelement 37 zugewandten Ende ein zweites, dachfirstförmiges Faserjustierelement 38 aufweist. Am gegenüberliegenden Ende des zweiten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelements 33 geht dieses in ein drittes dachfirstförmiges Faserjustierelement 41 über. Ebenso geht das erste längliche, quaderförmige Wellenleiterformelement 32 an seinem dem dritten dachfirstförmigen Faserjustierelement 41 zugewandten Ende in ein viertes dachfirstförmiges Faserjustierelement 42 über. Die dachfirstförmigen Faserjustierelemente 37, 38, 41, 42 liegen jeweils direkt an einander gegenüberliegenden Rändern des Formstempels 30. Auf der dem ersten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelement 32 abgewandten Seite des zweiten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelements 33 ist ein erstes, dachfirstförmiges Justierelement 34 vorgesehen, dessen Firstlinie in etwa parallel zur Längsachse des zweiten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelements 33 verläuft. Des weiteren ist auf derselben Seite des zweiten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelements 33 ein zweites, eckdachförmiges Justierelement 35 angeordnet, dessen einer Schenkel mit der Firstlinie des ersten dachfirstförmigen Justierelements 34 fluchtet und dessen zweiter Schenkel in etwa senkrecht zu dieser Firstlinie verläuft. Spiegelsymmetrisch zu einer Mittellinie zwischen den beiden länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelementen 32, 33 ist auf dem Formstempel 30 ein drittes, dachfirstförmiges Justierelement 31 und ein viertes, eckdachförmiges Justierelement 36 auf der Oberfläche des Formstempels 30 angebracht. Die miteinander verbundenen Firstlinien der Justierelemente 31, 34, 35, 36 bilden ein "U". Des weiteren ist eine im Querschnitt quaderförmige, L-förmige Erhebung 39 auf der dem vierten, eckdachförmigen Justierelement 36 abgewandten Seite des dritten, dachfirstförmigen Justierelements 31 angebracht, wobei ein Schenkel der L-förmigen Erhebung 39 in etwa senkrecht und der andere Schenkel in etwa parallel zu den länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelementen 32, 33 verläuft. Der zu den länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelementen 32, 33 in etwa parallele Schenkel der L-förmigen Erhebung 39 ragt in den Zwischenraum zwischen dem dritten, dachfirstförmigen Justierelement 31 und dem ersten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelement 32 und weist an seinem freien Ende eine erste quaderförmige Erhebung 43 auf, die in ihrer Höhe die Höhe des ersten länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelements 32 übersteigt. Auch zu dieser L-förmigen Erhebung 39 mit erster quaderförmiger Erhebung 43 existiert eine spiegelbildlich zur Mittellinie zwischen den beiden länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelementen 32, 33 angeordnete zweite L-förmige Erhebung 40 mit einer zweiten quaderförmigen Erhebung 44. Die Tochterstruktur 20 zeigt mit ihrer Unterseite, an der sich die elektrisch leitfähige Struktur 18 und die invers-dachfirstförmigen Nuten 21, 22, 45 befinden, nach unten, zur Oberseite des Formstempels 30.

Die Tochterstruktur 20 wird auf den oben beschriebenen Formstempel 30 aufgelegt, wobei die invers-dachfirstförmigen Nuten 21, 22, 45 auf den Justierelementen 31, 34, 35, 36 zu liegen kommen. Durch die einander in etwa korrespondierende Form der Justierelemente 31, 34, 35, 36, und der invers­ dachfirstförmigen Nuten 21, 22, 45 justiert sich die Tochterstruktur 20 in ihrer Lage bezüglich der länglichen, quaderförmigen Wellenleiterformelemente 32, 33.

In Fig. 6a ist ein Querschnitt durch den Formstempel 30 mit aufgelegter Tochterstruktur 20 dargestellt. Das dritte, dachfirstförmige Justierelement 31 ragt mit seiner Firstspitze in die zweite invers-dachfirstförmige Nut 22 und berührt dabei die vierte elektrisch leitfähige Beschichtung 29. Ebenso ragt das erste, dachfirstförmige Justierelement 34 mit seiner Firstspitze in die erste invers-dachfirstförmige Nut 21 und berührt dabei die erste elektrisch leitfähige Beschichtung 26. Die Unterseite der Tochterstruktur 20 kommt außerdem auf den quaderförmigen Erhebungen 43, 44 zu liegen. Diese gesamte Anordnung oberhalb des Formstempels 30 wird von einer weiteren flüssigen, aushärtbaren Masse, wie z. B. einem Kunststoff umhüllt, die jeden Zwischenraum der Anordnung ausfüllt. Die verfestigte Masse bildet zusammen mit der Tochterstruktur 20 ein Substrat 50. Fig. 6b zeigt dazu eine Draufsicht auf die Unterseite des Substrats 50. Beim Entformen des Substrats 50 von der Oberseite des Formstempels 30 hinterläßt das dritte, dachfirstförmige Justierelement 31 eine erste, invers­ dachfirstförmige Vertiefung 55. Ebenso hinterläßt das erste, dachfirstförmige Justierelement 34 eine zweite, invers­ dachfirstförmige Vertiefung 56 im Substrat 50. Durch das vierte, eckdachförmige Justierelement 36 entsteht eine dritte, invers-eckdachförmige Vertiefung 72 im Substrat 50 und durch das zweite, eckdachförmige Justierelement 35 entsteht eine vierte, invers-eckdachförmige Vertiefung 73 im Substrat 50. Die zweite quaderförmige Erhebung 44 erzeugt im Substrat 50 ein erstes Loch 53, ebenso wie die erste quaderförmige Erhebung 43 ein zweites Loch 54 im Substrat 50 hinterläßt. Durch das erste längliche, quaderförmige Wellenleiterformelement 32 entsteht im Substrat 50 ein erster Wellenleiterkanal 51 parallel zu einem zweiten Wellenleiterkanal 52, welchen das zweite längliche, quaderförmige Wellenleiterformelement 33 hinterläßt. Die Faserjustierelemente 37, 38, 41, 42 hinterlassen außerdem im Substrat 50 dazu korrespondierende Faserjustiernuten 57, 69, 70, 71.

Durch das mittels Umgießen, Umspritzen oder einem ähnlich geeigneten Verfahren erreichte Aufbringen der weiteren flüssigen, aushärtbaren Masse auf die Anordnung aus Formstempel 30 mit Tochterstruktur 20, anschließendes Aushärten und Entformen des entstehenden Substrats 50 vom Formstempel 30 wird das Substrat 50 hergestellt, das in seinem Inneren die elektrisch leitfähige Struktur 18 und an seiner Unterseite die zwei Wellenleiterkanäle 51, 52 aufweist. Die elektrisch leitfähige Struktur 18 befindet sich dabei in unmittelbarer Nähe der Wellenleiterkanäle 51, 52. Der Formstempel 30 ist beispielsweise aus einem Metall, vorzugsweise Nickel hergestellt, was gleichzeitig eine hohe Dauerfestigkeit für viele Anwendungen und eine gute Herstellbarkeit der auf seiner Oberseite befindlichen Strukturen erlaubt.

Fig. 7 zeigt das Substrat 50 auf einem Schaltungsbodenteil 60. Das Loch 53 ist mit einem elektrisch leitfähigen Material 65 gefüllt. Die zweite, dachfirstförmige Vertiefung 56 ist mit einer Füllung 64 gefüllt, welche aus einem Polymerklebstoff besteht. Ebenso ist die erste dachfirstförmige Vertiefung 55 mit dem Polymerklebstoff gefüllt, was in der Fig. 7 jedoch nicht sichtbar dargestellt ist. Der erste Wellenleiterkanal 51 ist gleichfalls mit dem Polymerklebstoff gefüllt, wodurch ein erster Wellenleiter 62 im ersten Wellenleiterkanal 51 vorhanden ist. Ebenso ist der zweite Wellenleiterkanal 52 mit Polymerklebstoff gefüllt, wodurch ein zweiter Wellenleiter 63 entstanden ist. Durch die zweite L-förmige Erhebung 40 wurde beim Herstellungsprozeß des Substrats 50 in diesem die zweite Zuleitungsnut 49 erzeugt, die nun ebenfalls mit weiterem elektrisch leitfähigem Material gefüllt ist und somit eine zweite Zuleitung 67 darstellt. Die zweite Zuleitung 67 ist elektrisch leitfähig mit dem elektrisch leitfähigen Material 65 im ersten Loch 53 verbunden. Analog hierzu ist auch das elektrisch leitfähige Material 65 im zweiten Loch 54 elektrisch leitfähig mit einer ersten Zuleitung 66 verbunden, welche durch das Ausfüllen der ersten Zuleitungsnut 48 mit weiterem elektrisch leitfähigem Material entstanden ist. Die erste Zuleitungsnut 48 entstand ebenso bei der Herstellung des Deckels 50 mittels der ersten L-förmigen Erhebung 39. In Verlängerung der Längsachse des ersten Wellenleiterkanals 51 weist das Substrat 50 die Faserjustiernut 57 auf, die durch das erste Faserjustierelement 37 beim Herstellungsprozeß des Substrats 50 entstanden ist. Spiegelsymmetrisch zur Fuge zwischen Substrat 50 und Schaltungsbodenteil 60 weist das Schaltungsbodenteil 60 eine zweite Faserjustiernut 61 auf. Die beiden Faserjustiernuten 57, 61 bilden zusammen ein Justierloch 68. Weitere solcher Justierlöcher 68, welche in der Zeichnung nicht dargestellt sind, befinden sich an den restlichen Enden der Wellenleiter 62, 63, dort, wo bereits im Substrat 50 die weiteren Justiernuten 69, 70, 71 vorhanden sind. Das Schaltungsbodenteil 60 weist außerdem eine kanalartige Struktur 75 auf, die von der Unterseite des Schaltungsbodenteils 60 zum zweiten Wellenleiter 63 führt.

Zur Heranführung von elektrischem Strom an die elektrisch leitfähige Struktur 18 innerhalb des Substrats 50 dienen die Zuleitungen 66, 67. Dazu wurden die mittels der L-förmigen Erhebungen 39, 40 und der zugehörigen quaderförmigen Erhebungen entstandenen dazu inversen Strukturen im Substrat 50 beispielsweise mit Metall gefüllt. Zur Ausfüllung dieser Strukturen mit dem Metall ist ebenso ein Bedampfen mit einer metallischen Schicht und ein Abtragen des über die inverse Struktur hinausragenden Anteils der metallischen Schicht, analog zum Verfahren zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Struktur 18, möglich. Das Substrat 50 wird unter Zwischengabe eines flüssigen, aushärtbaren Polymerklebstoffs auf das Schaltungsbodenteil 60 aufgeklebt. Das Schaltungsbodenteil 60 dient dabei gleichzeitig der Vervollständigung der ersten Faserjustiernut 57 mit der zweiten Faserjustiernut 61 zum Justierloch 68, bzw. entsprechend den weiteren Justierlöchern, als auch dem Schutz der dabei entstehenden integriert optischen Schaltung vor mechanischen oder sonstigen umweltbedingten Einflüssen. Beim Zusammenfügen des Substrats 50 und des Schaltungsbodenteils 60 wird zudem der Polymerklebstoff in die Zwischenräume zwischen Deckel 50 und Schaltungsbodenteil 60 gepreßt, so daß insbesondere in den Wellenleiterkanälen 51, 52 die Wellenleiter 62, 63 entstehen. Somit dient der Polymerklebstoff gleichzeitig der mechanischen Befestigung zwischen Substrat 50 und Schaltungsbodenteil 60 als auch der Bildung der Wellenleiter 62, 63. In die Justierlöcher 68 sind Lichtleitfasern einlegbar, welche Lichtsignale in die Wellenleiter 62, 63 leiten, die auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats 50 wieder in die dort eingelegten Lichtleitfasern eingekoppelt werden. Mittels der kanalartigen Struktur 75 ist es vorgesehen, während des Klebevorgangs mit dem Polymerklebstoff den dabei auftretenden Schwund auszugleichen, indem von außen weiterer Polymerklebstoff durch die kanalartige Struktur 75 zum zweiten Wellenleiter 63 hingeleitet wird. So entstehen keine Hohlräume beim Klebevorgang. Es ist vorgesehen, mehrere solcher kanalartigen Strukturen 75 anzuordnen, um den Polymerklebstoff an mehreren Stellen nachfüllen zu können.

Durch eine Zuführung von elektrischem Strom über die Zuleitungen 66, 67 an die elektrisch leitfähige Struktur 18, welche hier als Heizleiterstruktur dient, wird die Temperatur in einem Bereich nahe der Wellenleiter 62, 63 verändert. Durch bewußte Steuerung der thermischen Veränderung kann so das Wellenleiterverhalten der Wellenleiter 62, 63 verändert werden. Eine solche Anordnung findet insbesondere Anwendung bei einem digital optischen Schalter oder einem abstimmbaren optischen Filter.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Verwendung der elektrisch leitfähigen Struktur 18 als Elektrode zur Erzeugung von elektrischen Feldern, für die Ausnutzung beispielsweise des elektrooptischen Effekts. Hierzu genügt bereits eine elektrisch leitfähige Struktur 18 mit nur einer Zuleitung 66, 67, wenn die Gegenelektrode anderweitig angebracht ist. Die gezeigten und beschriebenen Strukturen stellen insofern ein Beispiel dar, als insbesondere deren Formen und Querschnitte auch in anderer Form realisierbar sind, wie beispielsweise halbrunde Querschnitte oder abgerundete Ecken etcetera. Außerdem ist das beschriebene Verfahren geeignet, gleichzeitig zur Integration der elektrisch leitfähigen Struktur 18 und einer anderen integriert optischen Struktur, wie z. B. einer Bragg-Struktur oder eines optischen Sensors in einem gemeinsamen Substrat 50 zu dienen.

Je nach Beschichtungsverfahren lagert sich die elektrisch leitfähige Schicht 25 nicht an den senkrechten Wänden ab, wodurch die Funktion der entstehenden elektrisch leitfähigen Struktur 18 jedoch nicht verändert wird.

Anstelle der hier beispielhaft gezeigten Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Struktur 18 über die Zuleitungen 66, 67 ist es ebenso möglich, die elektrisch leitfähige Struktur 18 selbst so zu dimensionieren, daß Teile davon am Rande des entstehenden Substrats 50 liegen, die direkt zur Zuleitung von elektrischem Strom zugänglich sind.

Die Form der Wellenleiter 62, 63 ist nicht auf das hier dargestellte Beispiel beschränkt. Je nach Anwendungsgebiet kann diese in Querschnitt und Verlauf stark variieren.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur dadurch gekennzeichnet,

• a) daß in einem ersten Verfahrensschritt durch ein Aufbringen einer flüssigen, aushärtbaren Masse oder einer plastisch verformbaren Masse auf eine Masterstruktur (10), anschließendes Aushärten und Entformen der ausgehärteten Masse bzw. nur Entformen der plastisch verformten Masse von der Masterstruktur (10) eine Tochterstruktur (20) hergestellt wird, die auf ihrer Unterseite wenigstens eine Aussparung (19) aufweist,
• b) daß in einem zweiten Verfahrensschritt die Tochterstruktur (20) an ihrer Unterseite auf einer die Größe der Aussparung (19) übersteigenden Fläche mit einer die Oberfläche der Tochterstruktur (20) in der Aussparung (19) bedeckenden elektrisch leitfähigen Schicht (25) versehen wird,
• c) und daß in einem dritten Verfahrensschritt die elektrisch leitfähige Schicht (25) von der Oberfläche der Unterseite der Tochterstruktur (20) entfernt wird, wodurch in der Aussparung (19) die elektrisch leitfähige Struktur (18) entsteht.

2. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Masterstruktur (10) ein Metall verwendet wird.

3. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der elektrisch leitfähigen Schicht (25) mechanisch, insbesondere durch Schleifen oder Polieren erfolgt.

4. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des elektrisch leitfähigen Materials (25) die Schichtdicke der in der Aussparung (19) verbleibenden elektrisch leitfähigen Struktur (18) galvanisch erhöht wird.

5. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Schicht (25) durch Aufdampfen erfolgt.

6. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels wenigstens einer auf der Masterstruktur (10) vorhandenen Erhebung (11, 12, 15) wenigstens eine dazu korrespondierende Nut (21, 22, 45) in der Tochterstruktur (20) erzeugt wird und daß

• a) in einem vierten Verfahrensschritt die Tochterstruktur (20) auf einen Formstempel (30) aufgelegt wird, wobei der Formstempel (30) wenigstens ein erhabenes Justierelement (31, 34, 35, 36) aufweist, das dabei in die wenigstens eine Vertiefung (21, 22, 45) auf der Unterseite der Tochterstruktur (20) eingreift und wobei der Formstempel (30) wenigstens ein erhabenes Wellenleiterformelement (32, 33) aufweist, das dabei in der Nähe der elektrisch leitfähigen Struktur (18) zu liegen kommt und daß
• b) in einem fünften Verfahrensschritt die auf dem Formstempel (30) liegende Tochterstruktur (20) mit einer weiteren flüssigen, aushärtbaren Masse umhüllt wird, die Masse ausgehärtet wird und das aus der ausgehärteten Masse mit der darin liegenden Tochterstruktur (20) gebildete Substrat (50) vom Formstempel (30) entfernt wird, wobei das wenigstens eine Wellenleiterformelement (32, 33) im Substrat (50) wenigstens einen Wellenleiterkanal (51, 52) hinterläßt.

7. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels wenigstens eines auf dem Formstempel (30) vorgesehenen, erhabenen Faserjustierelements (37, 38, 41, 42), welches einstückig mit wenigstens einem der Wellenleiterformelemente (32, 33) ausgebildet ist, beim Herstellen des Substrats (50) wenigstens eine Faserjustiernut (57, 69, 70, 71) im Substrat (50) erzeugt wird.

8. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels wenigstens eines auf dem Formstempel (30) vorgesehenen, erhabenen Stempelelements (46, 47), welches beim Auflegen der Tochterstruktur (20) auf den Formstempel (30) an der elektrisch leitfähigen Struktur (18) zu liegen kommt, beim Herstellen des Substrats (50) wenigstens eine Zuleitungsnut (48, 49) im Substrat (50) erzeugt wird und daß nach dem Entformen des Substrats (50) vom Formstempel (30) in die Zuleitungsnut (48, 49) ein elektrisch leitfähiges Material (65) eingebracht wird, wodurch wenigstens eine Zuleitung (66, 67) entsteht.

9. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem sechsten Verfahrensschritt das Substrat (50) auf ein Schaltungsbodenteil (60) aufgesetzt wird, wobei zwischen Substrat (50) und Schaltungsbodenteil (60) ein flüssiger, aushärtbarer Polymerklebstoff eingebracht wird, der beim Zusammenfügen des Substrats (50) und des Schaltungsbodenteils (60) den wenigstens einen Wellenleiterkanal (51, 52) ausfüllt und dadurch wenigstens einen Wellenleiter (62, 63) bildet.

10. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Struktur (18) als Heizleiterstruktur hergestellt wird, wobei die Heizleiterstruktur zwei Vertiefungen (23, 24) und wenigstens eine die beiden Vertiefungen (23, 24) verbindende dritte Vertiefung (17) umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen des Polymerklebstoffs das Substrat (50) und/oder das Schaltungsbodenteil (60) mit wenigstens einer kanalartigen Struktur (75) versehen wird, durch die beim Aushärten weiterer Polymerklebstoff zwischen Substrat (50) und Schaltungsbodenteil (60) eingefüllt wird.