DE602004006005T2

DE602004006005T2 - Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einer Kunststoffmembran und so erhaltene Vorrichtung

Info

Publication number: DE602004006005T2
Application number: DE200460006005
Authority: DE
Inventors: Herbert Keppner; Mustapha Benkhaira
Original assignee: Ecole d'Ingenieurs ARC
Current assignee: Ecole d'Ingenieurs ARC
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2007-12-27
Also published as: CN101099095A; WO2006063955A1; DE602004006005D1; US8092892B2; JP2008524643A; EP1672394B1; EP1672394A1; JP4903156B2; ATE360224T1; DE602004006005T8; CN100549735C; ES2286583T3; US20090246546A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Membranvorrichtungen. Sie betrifft genauer ein Verfahren zur Herstellung von Membranmikrostrukturen aus Kunststoff sowie mit diesem Verfahren erhaltene Vorrichtungen.
Die Erfindung findet insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf dem Gebiet der Mikrotechnik, beispielsweise für die Herstellung von Mikrolinsen, Mikrokanälen, Wellenleitern ... interessante Anwendungen.
Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Membranvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht:

– ein Substrat vorzusehen,
– darauf eine Flüssigkeit abzulagern und
– die Flüssigkeit und wenigstens den an die Flüssigkeit angrenzenden Abschnitt des Substrats durch ein Niederdruck-Ablagerungsverfahren mit einer homogenen, ununterbrochenen Dünnschicht aus Kunststoff, die die Membran bildet, abzudecken.

Die Erfindung betrifft auch verschiedene Ausführungsformen einer durch das obige Verfahren erhaltenen Vorrichtung, in der das Substrat mit der Flüssigkeit und der Membran entweder eine optische Linse, einen Wellenleiter, einen Aktor oder auch einen Fluidkanal bildet.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Herstellung einer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht:

– ein Substrat vorzusehen,
– darauf eine Flüssigkeit abzulagern
– die Flüssigkeit durch ein Niederdruck-Ablagerungsverfahren mit einer homogenen, ununterbrochenen Dünnschicht aus Kunststoff, die die Membran bildet, abzudecken, dann
– diese von der Flüssigkeit abzulösen.

Weitere Merkmale zeigen sich deutlicher beim Lesen der folgenden Beschreibung, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, in denen die 1 bis 8 verschiedene Membranvorrichtungen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden, sowie ihre Ausführungsform darstellen.
Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung im Wesentlichen die Ablagerung einer Dünnschicht auf einer Flüssigkeit und eventuell auf mindestens dem benachbarten Abschnitt ihres Substrats. Diese Schicht besteht vorteilhafterweise aus einer wegen ihrer Abdeckeigenschaften bekannten Substanz, wie Parylen.
Das Verfahren zur Ablagerung von Parylen, das auch Polyparaxylylen genannt wird, ist dem Fachmann gut bekannt. Das Parylen ist nämlich ein Polymer, das zur Familie der Kunststoffe gehört und das als Verkleidung für mehrere Anwendungen auf den Gebieten der Elektronik, der Medizin, der Optik, der Raumfahrt, der Mikromechanik usw. verwendet wird. Bei Niederdruck (7 Pa) durch Pyrolyse von Diparaxylylen abgelagert polymerisiert es bei Umgebungstemperatur auf allen Arten von Substraten, wobei eine gleichmäßige, homogene, farblose Schicht gebildet wird, die sich an alle Rauheiten und Hohlräume perfekt anschmiegt, und mit einer Dicke, die von etwa hundert Nanometer bis ungefähr sechzig Mikrometer geht.
Das Parylen schützt verschiedene Materialien, wie Metall, Textil, Papier, Glas, Kunststoff und andere, wirksam gegen Feuchtigkeit, Korrosion und Angriffe durch chemische Produkte, Säuren oder Lösungsmittel. Es bildet eine elektrisch isolierende, thermisch stabile und biokompatible Barriere. Seine Ablagerung kann vor teilhafterweise unter Verwendung der Anlage der Firma Comelec (La Chaux-de-Fonds, CH) durchgeführt werden.
Obwohl er in zahlreichen Industrien für unterschiedliche Anwendungen weit verbreitet ist, ist der Parylenüberzug bis jetzt auf die festen Materialien begrenzt.
Die vorliegende Erfindung eröffnet ein ganz neues Untersuchungsfeld und bietet ganz neue und ursprüngliche Möglichkeiten durch Erweitern der Parylenablagerung auf bestimmte flüssige Materialien, die spezielle Bedingungen erfüllen.
Gemäß der Erfindung erfolgt die Ablagerung von Parylen auf der Flüssigkeit-Substrat-Kombination unter Standardbedingungen. Die Pyrolyse des Diparaxylylens wird bei 680 °C ausgeführt, wobei das Paraxylylen-Monomer auf der Oberfläche der Probe, die auf Umgebungstemperatur gehalten wird, polymerisiert. Wenn der Druck in der Ablagerungskammer 7 Pa ist, muss der Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit geringer als dieser Druck sein, damit sie nicht während der Ablagerung verdampft wird. Idealerweise ist der Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit geringer als oder gleich einem Zehntel des Ablagerungsdrucks, d. h. 0,7 Pa. Für bestimmte, ganz besondere Anwendungen muss jedoch der Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit in der Größenordnung des Ablagerungsdrucks liegen, wie später erläutert.
Außerdem muss die verwendete Flüssigkeit mit dem Parylen chemisch nichtreaktiv sein. Verschiedene Öle wurden beispielsweise mit Erfolg getestet, darunter Turbomolekularpumpenöl, optische Öle, Silikonöle, Glycerin usw. ... Eine nicht erschöpfende Liste der verschiedenen Flüssigkeiten, die für die Parylenablagerung verwendet werden können, sowie ihrer Eigenschaften ist in der folgenden Tabelle gegeben. Jegliche andere Flüssigkeit, die die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt, kann natürlich für die Parylenablagerung verwendet werden.
Im Verlauf der Beschreibung bezeichnet das Wort "Flüssigkeit" beliebige der vorstehend aufgelisteten Flüssigkeiten.
Am Ende des Verfahrens bedeckt eine gleichmäßige und ununterbrochene Parylenschicht die Flüssigkeit-Substrat-Gesamtheit, was folglich eine Umhüllung bildet, die sich ihren Konturen perfekt anschmiegt. Insbesondere besteht weder eine Diskontinuität der Schicht an der Flüssigkeit-Substrat-Grenzfläche noch ein Qualitätsunterschied der Schicht zwischen dem auf der Flüssigkeit und auf dem festen Substrat abgelagerten Teil.
In Abhängigkeit von den Bedürfnissen kann die Schicht dank einer geeigneten Maskierung natürlich nur auf der Flüssigkeit und auf dem Abschnitt des Substrats, der die Flüssigkeit umgibt, abgelagert werden.
Diese Fähigkeit des Parylens, sich auf einer Flüssigkeit abzulagern, wobei somit eine Membran gebildet wird, kann in einer großen Anzahl von Anwendungen ausgenutzt werden. Für bestimmte unter ihnen wird die Flüssigkeit nach der Ablagerung beseitigt und in diesem Fall wird sie Opferflüssigkeit genannt. Sie kann auch unter der Parylenmembran bewahrt werden und einen integralen Teil der so hergestellten Vorrichtung bilden.
Im Verlauf dieses Dokuments werden mehrere Ausführungsbeispiele beschrieben, ohne deshalb eine erschöpfende Liste der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbundenen Möglichkeiten zu bilden. Alle so beschriebenen Strukturen können auf einem nachgiebigen oder starren Substrat hergestellt werden. Für eine ausgewählte Art von Substrat können die Ausbreitung der Flüssigkeit und die Haftung des Parylens am Substrat entweder durch eine Plasmabehandlung oder durch Aufbringen von Molekularschichten, die unter dem Namen SAM (Self Assembly Monolagers) bekannt sind, gesteuert und optimiert werden.
1 stellt eine selektive Membran und ihr Herstellungsverfahren in vier Schritten mit Hilfe einer Opferflüssigkeit dar.
1a Ein Behälter 10 mit einem Durchmesser von etwa hundert Mikrometer bis einigen Millimetern und mit einem unteren Entleerungsstutzen 12, der mit einem Stopfen 14 verschlossen ist, wird mit einer "Flüssigkeit" 16 gefüllt.
1b Der Rand des Behälters 10 und die "Flüssigkeit" 16 werden mit einer Dünnschicht 18 aus Parylen bedeckt, die nur am Behälter haftet.
1c Die Flüssigkeit 16 wird aus dem Behälter 10 durch Zurückziehen des Stopfens 14 entleert. Die Dünnschicht 18 bleibt an der Stelle, wobei somit ein zwischen den Wänden des Behälters 10 gespannter Film 20 gebildet wird.
1d Der Film 20 wird mit Mikrolöchern 22 durch Laserabschmelzung versehen, um eine selektive Membran zu bilden. Sie kann auch durch einen gesteuerten physikalisch-chemischen Angriff des Typs "reaktives Ionenätzen" (RIE) porös gemacht werden. Die so hergestellte Vorrichtung bildet einen Filter für Gas oder ein anderes Fluid mit einfacher Herstellung, die kostengünstig ist.
2 stellt in einem Querschnitt die Sequenz der Herstellung eines Fluidkanals mit Hilfe einer Opferflüssigkeit sowie zwei besonders vorteilhafte Varianten dieses Letzteren dar.
2a Ein Substrat, das aus einer Platte 24 besteht, die mit einer Schicht 26 aus einem Material, das strukturiert werden kann, bedeckt ist, ist im Schnitt dargestellt. Ein Beispiel eines für die Schicht 26 verwendbaren Materials ist lichtempfindliches Harz oder das "Blue Tape", das üblicherweise für das Schneiden von Siliciumwafern verwendet wird. Ein Kanal 28, der in der Schicht 26 durch ein Angriffsverfahren im Ermessen des Fachmanns geöffnet wird, wird mit einer "Flüssigkeit" 16 gefüllt. Diese Letztere und das Material, das die Schicht 26 bildet, werden außerdem so gewählt, dass der Kontaktwinkel zwischen der "Flüssigkeit" und dem Material größer als oder gleich 20 Grad ist. Wenn die "Flüssigkeit" 16 beispielsweise Öl ist, ist die Schicht 26 aus einem ölabstoßenden Material gebildet, d. h., das dazu neigt, Öl abzustoßen. In dieser Weise minimiert die "Flüssigkeit" 16 ihre Kontaktfläche mit dem die Schicht 26 bildenden Material und ihre Oberfläche, wenn sie sich im Kanal 28 befindet, ist konvex. Diese Eigenschaft ist auch nützlich, um die "Flüssigkeit" 16 aus dem Kanal 28 zu entleeren, wie später beschrieben.
2b Eine Dünnschicht 18 aus Parylen wird auf der Gesamtheit Substrat-"Flüssigkeit" 16 abgelagert, die folglich den Kanal 28, der die "Flüssigkeit" 16 enthält, verschließt.
2c Die "Flüssigkeit" 16 wird aus dem Kanal 28 durch eine in einem seiner Enden ausgebildete Öffnung entleert. Die so durch ein äußerst einfaches Verfahren hergestellte Vorrichtung ist ein Fluidkanal 28, der durch eine Parylenmembran verschlossen ist. Dieser Kanal 28 kann für den Transport von jeglichem mit den verwendeten Materialien kompatiblen Fluid verwendet werden.
2d Die dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in 2c dargestellten Vorrichtung durch das Hinzufügen einer Schicht 30 aus einem piezoelektrischen Material am Boden des Kanals 28, die vor der Ablagerung der Schicht 26 abgelagert und strukturiert wird. Diese Schicht 30 wird außerdem bei der Strukturierung der Schicht 26 zugänglich gemacht, um sie mit einer Elektrode 32 zu verbinden. Ein durch diese übertragener elektrischer Impuls wandelt sich durch die Eigenschaften des Materials in einen physikalischen Impuls um, der eine Schockwelle im Inneren des durch den Kanal 28 transportierten Fluids hervorruft.
2e Der Fluidkanal 28, der in dieser Figur in einer Draufsicht dargestellt ist, ist mit einer Schicht aus einem piezoelektrischen Material ausgestattet, die in einer Vielzahl von rechteckigen Elementen 34 strukturiert ist, die entlang des Kanals verteilt sind. Jedes der Elemente 34 erzeugt lokal eine Schockwelle im transportierten Fluid, wobei die Wirkung von jedem Element in Bezug auf seinen Nachbarn geringfügig desynchronisiert ist, was die Ausbreitung des Fluids im Kanal 28 ermöglicht. Somit wird eine peristaltische Mikropumpe hergestellt.
2f Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer peristaltischen Mikropumpe besteht darin, anstelle der piezoelektrischen Schicht 30 eine leitende, falls möglich transparente, Schicht 36, beispielsweise aus ITO (Indiumzinnoxid) abzulagern und sie in rechteckige Elemente 34 wie vorher zu strukturieren. Eine zweite leitende Schicht 38 wird auf der Parylenmembran abgelagert und in rechteckige Elemente 34 strukturiert, die auf die ersten ausgerichtet sind. Eine Potentialdifferenz, die zwischen jedem Paar von Elementen 34 angelegt wird, induziert eine lokale Verformung der Parylenschicht 18, die wie eine Kontraktion des Kanals 28 wirkt. Die Ausbreitung dieser Kontraktion ermöglicht den Transport des im Kanal 28 vorhandenen Fluids.
3 stellt ein Verfahren zur Herstellung von Mikrolinsen gemäß der Erfindung sowie eine besonders vorteilhafte Variante dieser Art von Linse dar.
3a Wie für die Herstellung eines Fluidkanals ist ein Substrat, das aus einer Platte 24 besteht, die mit einer Schicht 26 aus einem Material abgedeckt ist, das strukturiert werden kann, wie ein lichtempfindliches Harz oder "Blue Tape", im Schnitt dargestellt. Ein kreisförmiges Loch 40 mit einem Durchmesser zwischen einem Mikrometer und mehreren Millimetern wird in der Schicht 26 geöffnet, dann mit einer "Flüssigkeit" 16 gefüllt. Die Konvexität des so gebildeten Tropfens der "Flüssigkeit" hängt vollständig von der Oberflächenspannung der "Flüssigkeit" 16 und von der freien Energie der Oberfläche der Schicht 26 ab. Somit ist die Geometrie des Tropfens der "Flüssigkeit" 16 einerseits durch ein und dasselbe Material, das die Schicht 26 bildet, und ein und dieselbe "Flüssigkeit" 16 vollständig reproduzierbar und andererseits in Abhängigkeit von den Bedürfnissen der herzustellenden Linse anpassbar.
3b Eine Dünnschicht 18 aus Parylen wird auf der Gesamtheit Substrat-"Flüssigkeit" 16 abgelagert, was folglich das kreisförmige Loch 40, das die "Flüssigkeit" 16 enthält, verschließt. Die "Flüssigkeit" 16 ist diesmal in der Parylenmembran eingesperrt und die Substrat-Flüssigkeit-Parylen-Gesamtheit bildet eine Linse mit bestimmter Brennweite durch die verwendeten Materialien.
3c In einer besonders interessanten Variante der Mikrolinse ist ein Heizwiderstand 42, der aus einer Bahn aus einem leitenden transparenten Material besteht, unter der "Flüssigkeit" 16 aufgenommen. Diese Bahn wird durch Ablagerung und Strukturierung einer Schicht eines transparenten leitenden Materials hergestellt, wobei diese Ablagerung jener der Schicht 26 vorangeht. Wenn der Heizwiderstand 42 eine Temperaturerhöhung der "Flüssigkeit" 16 erzeugt, dehnt sich diese aus, wobei somit die Geometrie der Linse und ihre optischen Eigenschaften modifiziert werden. Eine Linse mit variabler Brennweite wird somit hergestellt.
4 stellt ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Netzes von Mikrolinsen gemäß der Erfindung dar.
4a Ein Substrat 44, das starr oder nachgiebig sein kann und mehrere kreisförmige Löcher 45 umfasst, die es durchqueren, wird in eine "Flüssigkeit" 16 eingetaucht, die in einem Behälter 10 enthalten ist. Das Substrat 44 und die "Flüssigkeit" 16 werden einerseits in Abhängigkeit von den bereits genannten Auswahlkriterien der "Flüssigkeit" 16 und andererseits so, dass die Oberfläche des Substrats 44 die "Flüssigkeit" 16 stark abstößt, gewählt. Wenn die "Flüssigkeit" 16 Öl ist, muss das für das Substrat 44 verwendete Material stark ölabstoßend sein. Das "Blue Tape" in Kombination mit Öl ist ein mit dieser Anwendung kompatibles Material.
4b Wenn das Substrat 44 aus dem Behälter 10 zurückgezogen wird, werden Tropfen 46 in den kreisförmigen Löchern 45 eingefangen, während die restliche Oberfläche des Substrats aufgrund der Eigenschaften der gewählten Materialien ohne "Flüssigkeit" 16 ist. Die Konvexität der Linsen ist aufgrund des Prinzips des Verfahrens selbst wichtig, aber sie kann gemäß den Bedürfnissen angepasst werden.
4c Eine Dünnschicht 18 aus Parylen wird auf den zwei Flächen des Substrats 44 abgelagert, wobei somit die in den Löchern 45 des Substrats 44 eingefangenen Tropfen 46 eingeschlossen werden. Die Gesamtheit Substrat 44 – Tropfen 46 – Parylenmembran bildet folglich ein Netz von Mikrolinsen, das durch ein einfaches Verfahren hergestellt wird und kostengünstig ist.
5 stellt in einem Längsschnitt einen Wellenleiter dar, der durch das erfindungsgemäße Verfahren herge stellt wird. Ein Kanal 48, der in ein Substrat 24 geritzt ist, wird mit einer "Flüssigkeit" 16 gefüllt. Das das Substrat 24 bildende Material und die "Flüssigkeit" 16 werden derart gewählt, dass der Kontaktwinkel zwischen der "Flüssigkeit" und dem Substrat ausreichend groß ist. In dieser Weise ist die Oberfläche der "Flüssigkeit" 16 am Rand des Kanals 48 konvex. Außerdem müssen der Index der Materialien und die optischen Qualitäten der "Flüssigkeit" 16 berücksichtigt werden.
Das Substrat 24 und die "Flüssigkeit" 16 werden mit einer Dünnschicht 18 aus Parylen bedeckt, die die "Flüssigkeit" 16 in ihrer Aufnahme einschließt. Der so gebildete Wellenleiter ist besonders vorteilhaft, da er eine erleichterte Kopplung des Lichts am Eingang und am Ausgang des Wellenleiters ohne Zwischenschaltung eines Beugungsgitters ermöglicht und zwar aufgrund der Krümmung der "Flüssigkeit" 16 am Rand des Kanals 48.
Die in einer Draufsicht in 6 dargestellte Vorrichtung ist ein hydraulischer Mikroaktor. Er besteht aus einem flexiblen oder starren Substrat 24, das im Vergleich zu seiner Breite lang ist, und in das ein Kanal 48 geritzt ist, der mit einer "Flüssigkeit" 16 gefüllt ist, die die Bedingungen der Kompatibilität mit der Parylenablagerung bestätigt. Eine Dünnschicht aus Parylen bedeckt die Gesamtheit, so dass die "Flüssigkeit" 16 in ihrer Aufnahme eingeschlossen ist. Die so hergestellte Vorrichtung verwendet die Eigenschaft der Inkomprimierbarkeit der "Flüssigkeit" 16, um eine gesteuerte Mikroverlagerung der "Flüssigkeit" 16 und der Parylenschicht zu erzeugen. Ein auf die Parylenmembran, die die "Flüssigkeit" 16 bedeckt, an einem der Enden der Vorrichtung ausgeübter Druck führt nämlich zu einer geringfügigen Verlagerung der "Flüssigkeit" 16 und der Parylenmembran an einem anderen Punkt der Vorrichtung. Dieser Aktor weist den Vorteil auf, dass er vollständig hydraulisch ist und an mikroskopische Verlagerungen anpassbar ist.
7 stellt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer selbsttragenden Dünnschicht dar.
7a Ein Substrat 24 wird auf seiner ganzen Oberfläche mit einer "Flüssigkeit" 16 durch eine Einsenkung 50 bedeckt. Eine Dünnschicht 18 aus Parylen wird auf der Gesamtheit abgelagert, die sich perfekt an die Rauheiten des Substrats 24 und die Ebenheit der "Flüssigkeit" 16 anschmiegt.
7b Die Dünnschicht 18 wird vom Substrat 24 und von der "Flüssigkeit" 16 beispielsweise durch Schneiden der Dünnschicht 18 bis zur Grenze zwischen dem Substrat 24 und der Flüssigkeit 16 getrennt. Es ist zu beachten, dass sich die Dünnschicht 18 ohne Schwierigkeit von der "Flüssigkeit" 16 trennt, da sie nicht an dieser haftet. Ihre untere Fläche, die vorher mit der "Flüssigkeit" 16 in Kontakt stand, weist eine Oberflächenmorphologie auf, die zu jener der "Flüssigkeit" 16 vergleichbar ist. Diese Art von äußerst ebener Oberfläche kann beispielsweise als Referenz für ein Atomkraftmikroskop verwendet werden.
Diese Fähigkeit der Parylenschicht 18, sich leicht von einer "Flüssigkeit" 16 durch Abziehen zu lösen, kann auch verwendet werden, um eine selbsttragende Schicht zu bilden. Es genügt, die so dem Beispiel eines Papierklebebandes folgend gebildete Dünnschicht 18 auf sich selbst aufzurollen, dann sie zu verwenden, um ein beliebiges Objekt zu umhüllen. Dazu besteht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform darin, das Parylen auf einem Substrat 24 mit der Form einer Spirale, das mit "Flüssigkeit" 16 bestrichen ist, abzulagern. Die auf zwei Seiten abgelagerte Parylenschicht 18 kann ohne Schwierigkeit abgelöst werden und ein Band bilden, das zum Aufwickeln bereit ist.
Diese Art von selbsttragender Schicht kann auch so hergestellt werden, dass die Eigenschaften der zwei Oberflächen unterschiedlich sind. Die Verwendung einer "Flüssigkeit" 16 mit einem Sättigungsdampfdruck nahe dem Ablagerungsdruck ermöglicht es nämlich, den Beginn des Wachstums der Parylenschicht 18 zu modifizieren. Eine Reaktion der Moleküle, die die "Flüssigkeit" 16 bilden, die in der Gasphase in der Nähe der "Flüssigkeit" 16 vorhanden sind, mit dem Paraxylylen-Monomer induziert diese Modifikation der anfänglichen Wachstumsphase der Schicht. Gemäß der Wahl der "Flüssigkeit" 16 kann diese anfängliche Schicht mechanische, elektrische oder andere Eigenschaften aufweisen, die von der "reinen" Parylenschicht verschieden sind.
Schließlich ist in 8 ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse gemäß der Erfindung dargelegt.
8a Ein Substrat 24 wird mit einer "Flüssigkeit" 16 bedeckt.
8b Eine erste Ablagerung von Parylen bildet eine Dünnschicht 18 auf der "Flüssigkeit" 16.
8c Ein Tropfen "Flüssigkeit" 16 wird auf der Dünnschicht 18 abgelagert. Die "Flüssigkeit" 16 wird in Abhängigkeit von ihren optischen und mechanischen Eigenschaften ausgewählt. Ihre Oberflächenspannung muss derart sein, dass der Tropfen einen bestimmten Winkel mit der Parylenschicht 18 bildet.
8d Eine zweite Parylenschicht 52 wird auf der Gesamtheit abgelagert, die den Tropfen der "Flüssigkeit" 16 zwischen der ersten Parylenschicht 18 und der zweiten 52 versiegelt.
8e Die Dünnschicht 18 wird von der "Flüssigkeit" 16, auf der sie ruhte, getrennt, wobei die Gesamtheit Parylenmembran – Tropfen 16 – Parylenmembran eine Kontaktlinse mit äußerst einfachem Entwurf bildet.
Das Verfahren zur Einkapselung einer "Flüssigkeit" 16 zwischen zwei Parylenmembranen 18 und 52 kann zu verschiedenen Anwendungen führen. Auf dem medizinischen Gebiet können beispielsweise Kapseln, die ein Medikament enthalten, so hergestellt werden. Da das Parylen nicht vom menschlichen Körper abgebaut werden kann, ist ein System zum Öffnen der Kapsel erforderlich, um die Wirksubstanz abzugeben.
Die obige Beschreibung wurde mit Bezug auf eine Parylenablagerung durchgeführt. Jegliche andere Substanz, die analoge Eigenschaften besitzt, könnte natürlich verwendet werden.
Schließlich wird angemerkt, dass die Verwendung eines Hohlraums wie eines kreisförmigen Lochs 40 oder eines Kanals 28 zum Führen der Flüssigkeit 16 für die Herstellung der beschriebenen Vorrichtungen nicht unentbehrlich ist. Ein Verfahren zur Ablagerung eines Materials durch direktes Schreiben, wie Tintenstrahldruck oder die "lokale Abgabe", kann verwendet werden, um die Strukturen von "Flüssigkeit" zu bilden, die mit einer Parylenschicht 18 bedeckt werden sollen. In diesem Fall muss die "Flüssigkeit" 16 vom Substrat 24 stark abgestoßen werden, um sich nicht auf diesem auszubreiten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Substrat zu verwenden, das die abzulagernde Flüssigkeit stark abstößt, und lokal durch Stempeldruck oder Tintenstrahldruck eine so genannte Annahmeschicht aufzubringen. Diese Schicht wird aus einem Material gebildet, das die "Flüssigkeit" stark zurückhalten kann. Es genügt folglich, das Substrat in die "Flüssigkeit" 16 einzutauchen. Nur die mit der Annahmeschicht bedeckten Zonen werden völlig mit "Flüssigkeit" bedeckt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Membranvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht: – ein Substrat (10, 24, 26) vorzusehen, – darauf eine Flüssigkeit (16) abzulagern und – die Flüssigkeit (16) und wenigstens den an die Flüssigkeit (16) angrenzenden Abschnitt des Substrats durch ein Niederdruck-Ablagerungsverfahren mit einer homogenen, ununterbrochenen Dünnschicht (18) aus Kunststoff, die die Membran bildet, abzudecken.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyparaxylylen, das auch Parylen genannt wird, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10, 24, 26) einen Hohlraum (28, 40, 45, 48, 50) aufweist, in dem die Flüssigkeit (16) abgelagert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (45) durchgängig ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (28, 40, 48, 50) blind ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) auf dem Substrat (10, 24, 26) direkt an den Stellen, an denen sie gebraucht wird, abgelagert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) auf dem Substrat (10, 24, 26) durch eine Tintenstrahldrucktechnik abgelagert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) einen Sättigungsdampfdruck unterhalb des Ablagerungsdrucks hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) Öl ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10, 24, 26) ein ölabstoßendes Material ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10, 24, 26) lokal mit einer ölanziehenden Schicht, die Strukturen bildet, die dazu vorgesehen sind, das Öl aufzunehmen, abgedeckt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) nach der Ablagerung aufbewahrt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) nach der Ablagerung beseitigt wird.
Membranvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 erhalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (24, 26) mit der Flüssigkeit (16) und der Membran (18) eine optische Linse bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (24) mit der Flüssigkeit (16) und der Membran (18) einen Wellenleiter bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (24) mit der Flüssigkeit (16) und der Membran (18) einen Aktor bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (24, 26) mit der Membran (18) einen Fluidkanal bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei Membranen (18, 52), die eine Flüssigkeit (16) einschließen, gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es den zusätzlichen Schritt des Ablösens der Membran von der Flüssigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyparaxylylen, das auch Parylen genannt wird, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) einen Sättigungsdampfdruck unterhalb des Ablagerungsdrucks hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (16) einen Sättigungsdampfdruck in der Größenordnung des Ablagerungsdrucks hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran von der Flüssigkeit (16) durch Abziehen getrennt wird, derart, dass eine selbsttragende Dünnschicht (18) gebildet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (18) zwei Seiten besitzt, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben.