TWI474127B - 異質ｌｉｇａ（光刻電鑄模造）方法 - Google Patents
異質ｌｉｇａ（光刻電鑄模造）方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI474127B TWI474127B TW98134624A TW98134624A TWI474127B TW I474127 B TWI474127 B TW I474127B TW 98134624 A TW98134624 A TW 98134624A TW 98134624 A TW98134624 A TW 98134624A TW I474127 B TWI474127 B TW I474127B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- metal
- resin
- opening
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 49
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 96
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 96
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YTAHJIFKAKIKAV-XNMGPUDCSA-N [(1R)-3-morpholin-4-yl-1-phenylpropyl] N-[(3S)-2-oxo-5-phenyl-1,3-dihydro-1,4-benzodiazepin-3-yl]carbamate Chemical compound O=C1[C@H](N=C(C2=C(N1)C=CC=C2)C1=CC=CC=C1)NC(O[C@H](CCN1CCOCC1)C1=CC=CC=C1)=O YTAHJIFKAKIKAV-XNMGPUDCSA-N 0.000 claims 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 11
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 9
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 7
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 7
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 7
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005409 triarylsulfonium group Chemical group 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D1/00—Electroforming
- C25D1/003—3D structures, e.g. superposed patterned layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D1/00—Electroforming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B19/00—Indicating the time by visual means
- G04B19/04—Hands; Discs with a single mark or the like
- G04B19/042—Construction and manufacture of the hands; arrangements for increasing reading accuracy
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B29/00—Frameworks
- G04B29/02—Plates; Bridges; Cocks
- G04B29/027—Materials and manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B31/00—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor
- G04B31/06—Manufacture or mounting processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
本發明係有關藉由UV光刻法及電沉積製造金屬零件的方法。本發明係有關，更明確地說，用於製造包含至少一插入由第二金屬材料製的第二元件內之第一金屬製的第一元件之零件的此類方法。
藉由UV光刻法及電沉積製造金屬零件最為人知的方法為以LIGA-UV技術為基礎者。原先，LIGA(光刻電鑄模造)技術係由W. Ehrfled of Karlsruhe Kernforschungszentrum(Germany)在1980年代時研發出來。據證實該技術非常有益於製造高精密金屬微結構。
該LIGA技術的原理在於將光敏性樹脂層沉積在導電性基材或經塗佈導電性塗層的基材上，經由同步加速器，透過與想要的微結構之外形一致的遮罩進行X輻射；顯影，即經由物理或化學手段移除該光敏性樹脂的未經放射部分以便明示具有該微結構的外形之模子的輪廓，將金屬(通常鎳)電沉積於該光敏性樹脂模子內，接著移除該模子以釋出該微結構。
所獲得的微結構品質毫無缺點，但是必須提供昂貴的設備(該同步加速器)使此技術與必須具有低單位成本的微結構之大量生產相矛盾。
這是為何頃根據LIGA方法研發出類似的方法，但是該等方法使用紫外線輻射(UV)光敏性樹脂。此類型的方法係揭示於例如由A. B. Frazier等人的發表物，標題名稱"Metal Microstructures Fabricated Using Photosensitive Polyimide Electroplating Molds",Journal of Microelectromechanical Systems,Vol. 2,N deg. 2 June 1003中。此文章揭示經由將金屬電鍍於聚醯亞胺為底的光敏性樹脂模內而製造金屬結構的方法。該方法包括下列步驟：
- 在基材上建立犧牲金屬層及用於後續電沉積步驟的撞擊層，
- 施以光敏性聚醯亞胺層，
- UV透過遮罩照射該聚醯亞胺層，該遮罩與想要的微結構之外形一致，
- 經由溶解該聚醯亞胺層的未經放射部分而顯影以便獲得聚醯亞胺模，
- 將該模子的開放部分中的鎳電沉積於該模子的頂部，
- 移除該犧牲層且分離自該基材所獲得的金屬結構，及
- 移除該聚醯亞胺模。
根據先前技藝的方法所獲得的微結構為由單一金屬製成的金屬微結構，該單一金屬不一定是最佳的，特別是用於製造計時器的應用。的確，由於審美、減摩或更常見地機械的原因，可能有益的是製造包含至少一插入由第二金屬製的零件內之第一金屬製的零件之雙金屬微結構。
通常，為了製造此雙金屬微結構，藉由鑲嵌、壓接、螺紋連接或沖壓操作以傳統方式將第一金屬製的插入件加至第二金屬製的零件內。
EP專利編號1,916,567揭示經由光刻法製造零件，加入插入件及電鑄的混合方法。此方法必需組合至少二元件，一個由光刻法及電鍍生長獲得，且另一個由另一種製造方法獲得，且該方法包括下列步驟：
- 透過遮罩照射施於基材的光敏性樹脂層；
- 使該光敏性樹脂層顯影以形成聚合樹脂模；
- 將另一種製造方法所獲得的外加元件置於該聚合樹脂模內；
- 自該樹脂模的底部電沉積金屬層，使得該金屬層包住全部或部分外加元件；
- 經由自包住該外加元件的金屬層分離該基材及移除該聚合樹脂模而獲得該零件。
無疑地在上述方法結束時，該外加元件就已經被插入所製造的零件內。因此，可以省略後續鑲嵌、壓接、螺紋連接或沖壓操作。
方才說明的方法有一些缺點。因為該插入件係由別處加入的元件形成，所以必須以高精確度度放入該樹脂模內。根據前述的先前文件，該外加元件的精確安置係經由該聚合樹脂模的特殊結構獲得。的確，根據該文件，該樹脂層係經建構使得其一些部分可扮作該外加元件的導件。無疑地此方法大幅限制了所製造的微結構之形狀的選擇。
因此本發明的目的在於提供一種製造雙金屬零件的方法，該雙金屬零件包括至少一插入由第二金屬材料製的第二元件內之第一金屬材料製的第一元件。該方法在安置該插入件時能達到微米級精確度，而有關該微結構的外形容許最大可能的選擇自由度。
因此本發明係有關一種藉由UV光刻法及電沉積製造金屬零件的方法，其特徵為該方法包括下列步驟：
a) 提供具有導電性表面的基材；
b) 以第一層光敏性樹脂塗佈該導電性表面；
c) 透過與想要的圖案孔洞一致的的遮罩照射該第一層光敏性樹脂；
d) 使該光敏性樹脂層顯影以便在該光敏性樹脂層內形成該等開口且由此獲得第一樹脂模，該第一樹脂模中的開口顯露出該基材的導電性表面；
e) 經由將第一金屬電沉積於該第一樹脂模的開口內而電鑄該第一元件；
f) 經由移除形成該第一模的光敏性樹脂以暴露出該基材的導電性表面，或，也可以，將精細電子層沉積在該第一光敏性樹脂層上以便形成新導電性表面；
g) 以新光敏性樹脂層塗佈該等暴露出來的導電性表面及該第一元件；
h) 透過與想要的圖案孔洞一致的的遮罩照射該新光敏性樹脂層；
i) 使該新光敏性樹脂層顯影以便在該新光敏性樹脂層內製造開口且因此獲得新樹脂模，該新樹脂模中的開口顯露出該第一元件及該基材的導電性表面或該新導電性表面；
j) 經由將第二金屬電沉積於該新樹脂模的開口內而電鑄該第二元件；
k) 從該基材分離出該第二元件及移除形成該新模的光敏性樹脂而洗滌該第二元件。
無疑地利用本發明的方法，該插入件與該零件其餘部分以相同的技術製成。因此，此方法的第一個優點在於事實上由第一金屬製成的插入件(換句話說該第一元件)可以該LIGA技術特有的一切微米精確度相對於該第二元件被安置。
根據本發明，該方法包括提供具有導電性表面的基材之步驟。在該等圖式所例示的特定實施例中，基材1係由矽、玻璃或陶瓷晶圓形成，其上面已經經由真空鍍覆事先沉積導電層2(第1圖)。在後續電沉積的期間試圖以該導電層2扮作撞擊層，即陰極。通常，撞擊層2可由經塗佈金或銅層的鉻或鈦之次層形成。
根據未顯示的變化例，為了促進自該基材的後續零件分離，首先將與其他層具有小程度內聚力或黏附力的層沉積在該基材上。此層，被稱為犧牲層，可能輕易破碎，以便使該多層金屬結構能於此方法結束時自該基材被分離出來。該犧牲層可，例如，經由真空鍍覆由鋁製成。該層的厚度可為10分之1微米的等級。根據又另一個變化例，相同金屬化層可同時實現犧牲層的功能及撞擊層的功能。再者不使用真空鍍覆形成犧牲層，也可經由電沉積在第一撞擊層上形成該層。
也可以，該基材可由不銹鋼或其他金屬板形成。無疑地在此等情況中，不一定要沉積導電層。然而，該撞擊層一般必須在使用前予以清潔。
下一個步驟(圖2)在於以第一光敏性樹脂層3塗佈該基材的導電性表面。在此實施例中，用於此第一層的樹脂為標準正性光阻劑，如Shipley S1818或TOK C-1000。此類型光敏性樹脂製備可經由光刻法予以結構化的層。這些層的厚度經常介於2與5微米之間，且在C-1000的案例中可為至多20微米左右。
選擇性地，可選擇SU-8，其可自MicroChem股份有限公司取得。此樹脂形成負性光阻劑，其係經設計以在UV輻射作用之下聚合。SU-8的優點為其形成可經由光刻法予以結構化的層，該等層厚了許多。SU-8的缺點為當經由電鍍生長所獲得的金屬元素被洗滌時該SU-8將更難移除。因此當想要製造厚度小於數微米的插入件時較佳為選擇正性光敏性樹脂。不論發生什麼事，無疑地本發明並不限於特定類型的光敏性樹脂。熟於此藝之士知道如何自所有習知適於UV光刻法的樹脂當中選擇符合其必備條件的光敏性樹脂。
樹脂3可利用熟於此藝之士所習知的任何技術；例如旋塗、滾筒施塗或樹脂膜的層合等等，被沉積在撞擊層2上。根據所用的厚度及技術，該樹脂可分一次或數次沉積。
根據構成此說明主題的發明之特定實施例，在步驟b)之後再將樹脂層3加熱至介於90與95℃之間，達到足以使溶劑蒸發(預烘烤)的時間。然而，熟於此藝之士了解，根據所用的樹脂之本質，此加熱步驟可能非必要的。
此方法的下一個步驟(第3圖)在於透過界定未來金屬插入件的外形之遮罩4的開口以UV輻射照射該樹脂層。此UV輻射可，例如，藉由在365及410nm具有強烈峰的光刻術遮罩對準器(未顯示)達到。照射等級取決於該樹脂的厚度。在波長365nm下測量其經常介於200與1,000mJ/cm2
。可能需要後烘烤步驟以達成UV照射所引起的聚合。利用本實施例中所用的正性光阻劑，該後烘烤步驟較佳為於90與95℃之間進行數分鐘。曝光區域3a可隨後利用適合的顯影液予以溶解。然而，未曝光(聚合)區域3b變得對絕大多數的顯影液不敏感。
此方法的下一個步驟(第4圖)在於使該第一光敏性樹脂層3顯影。在本實施例中，所用的光阻劑為正性的。在這些情況中，使該光阻劑顯影意指蝕刻彼，以便溶解該曝光區域3a且顯露出基材1的導電層2。然而，無疑地在負性光阻劑的案例中，被溶解的是未曝光區域3b。熟於此藝之士知道如何根據該光敏性光阻劑製造廠商指示選擇適用於該光阻劑顯影階段的顯影液。根據一個有益的變化例，可藉由短暫電漿暴露使該顯影步驟更趨完美以便適當地清潔樹脂模3b且在預備下一個步驟時活化其表面。活化該等表面將改善電沉積的撞擊及規律性。
此方法的下一個步驟(第5圖)在於經由將第一金屬電沉積於該第一樹脂模3b的開口內而電鑄該第一元件5(或，換句話說，插入件)。在此實施例中，該等插入件係由金屬製成。然而，熟於此藝之士了解許多其他金屬均可使用。有關具有裝飾功能的插入件，可引用特別是鉑、鈀、銀及銠。熟於此藝之士知道如何根據待沉積的金屬或合金測定電沉積的條件，特別是浴組成、系統幾何形狀、電流電壓及密度。參照，例如，Di Bari G. A."electroforming"Electroplating Engineering Handbook第4版，經L. J. Durney指導，由Van Nostrand Reinhold Company Inc. N.Y. USA 1984發表。
根據本發明方法的第五個變化例，此方法的下一個步驟(第6圖)在於藉由移除形成第一模3b的聚合樹脂以洗滌該第一元件5。熟於此藝之士知道如何選擇適合的浴以供移除樹脂模3b而不蝕刻到形成電鑄元件5的金屬或撞擊層2的金屬。在一些案例中，為了完全移除該樹脂，可能必須利用電漿蝕刻以完成或取代溶液中的試劑之用途。這一般為特別是當該模子係由SU-8製成時的案例。
根據第二個變化例(圖式中未顯示)，不洗滌第一元件5，而是將被稱為黏附層的金屬層真空鍍覆在才剛形成之由第一模3b及元件5的頂部所形成的表面上。該黏附層的功能在於形成用於後續電鑄該第二元件的新導電性撞擊面。
此方法的下一個步驟(第7圖)在於以新光敏性樹脂層7塗佈導電性表面2及第一元件5(或也可以塗佈該新導電性表面)。所用的樹脂較佳為可自MicroChem以參考編號SU-8取得的八官能基環氧樹脂(已經提過)。此樹脂也具有選自例如美國專利案第4,058,401號所揭示的三芳基鋶鹽類之光起始劑。此樹脂形成負性光阻劑，其係經設計以在UV輻射的作用之下聚合。熟於此藝之士了解無論任何其他(正性或負性)光敏性樹脂均可代替SU-8使用而不會悖離本發明的範圍。
樹脂7可利用任何熟於此藝之士所習知的技術；例如旋塗、滾筒施塗或若其為樹脂膜時層合等等，沉積在撞擊層2上。光敏性樹脂層3的厚度通常介於150與600微米之間。取決於所用的厚度及技術，該樹脂可分一次或多次沉積。
此方法的下一個步驟(第8圖)在於透過與想要的圖案孔洞一致的的遮罩8照射該新光敏性樹脂層。利用像是SU-8的負性光阻劑，該未曝光區域7a可隨後利用適合的顯影液予以溶解。然而，曝光(聚合)區域7b變得對絕大多數的顯影液不敏感。可能需要後烘烤步驟以達成UV照射所引起的聚合。利用像是SU-8的負性光阻劑，該後烘烤步驟較佳為於90與95℃之間進行可從數分鐘至數小時的期間。
此方法的下一個步驟(第9圖)在於使該新光敏性樹脂層顯影，即在於溶解其未曝光區域，以便形成新樹脂模7b。該新模的開口顯露出第一元件5及該基材的導電表面2。至於步驟(d)中，可藉由短暫電漿暴露改善該顯影步驟以便適當地清潔該樹脂模且在預備下一個步驟時活化其表面。
此方法的下一個步驟(第10圖)在於經由將第二金屬電沉積於該新樹脂模7b的開口內而電鑄該第二元件10。藉由細心選擇此方法所用的兩種金屬，熟於此藝之士可給予該雙金屬零件想要的審美或機械性質。在本文中"金屬"當然包括金屬合金。通常，該第二金屬能選自包括鎳、銅、金、銀、鎳-鐵及鎳-磷。
熟於此藝之士了解本發明並不限於裝飾應用。被插入由第二金屬製的第二元件內之第一金屬製的第一元件之功能也可為機械或減摩功能(tribological function)。藉由示範的方式，可製造出金屬手錶指針，其具有位於指針後面之非常緻密的材料製之插入件。此插入件係當作指針指示的平衡塊。根據特定具體實施例，鎳指針(密度8.9)可例如具有大的金插入件(密度19.3)當作平衡塊。應該明確說明的是能當作平衡塊的插入件較佳為非常厚(多於約100微米)使得其重量足以具有想要的效應。
一旦電鑄該第二元件10，可藉由搭接及拋光整平其頂面。取決於該基材的堅實性，此整平操作可在該電沉積之後，在從該基材分離出該雙金屬零件之前立即進行。
此方法的下一個步驟(第11圖)在於藉由從該基材分離出該第二元件及移除形成該新模的光敏性樹脂而洗滌該第二元件。根據有益的變化例，首先從該基材卸下由該樹脂模及先前步驟期間電鑄的雙金屬零件所形成的組合件。然而，熟於此藝之士了解根據選擇性變化例，可在從該基材分離出該雙金屬零件之前，先移除形成該模子的聚合樹脂。
當該基材係由矽晶圓形成時，可藉由在氫氧化鉀(KOH)或TMAH浴中溶解該矽晶圓而移除後者。若該基材係由玻璃或陶瓷晶圓形成時，將無法溶解該晶圓。因此該基材的分離必須於該犧牲層處進行。取決於此方法開始時所形成的犧牲層之本質，該基材可藉由溶解該犧牲層(例如，若該層係由鋁製成的話利用KOH)而從該雙金屬零件被分離出來或，反之，不用任何化學藥劑，單單藉由使該犧牲層脫層。取決於所用的材料，也可省略該犧牲層。這就是，特別是，當該基材為固態金屬板時的案例。此板理論上可單單藉由脫層從該雙金屬零件及該樹脂模卸下。
一旦從該基材卸下該雙金屬零件及該樹脂模，該聚合樹脂模也必須被移除以釋出該金屬零件。
在形成此說明主題的實施例中，該方法另外包括最後的步驟(第12圖)，該步驟在於藉由搭接及拋光操作整平該雙金屬零件的頂部部分。
而且無疑地熟於此藝之士明白形成此說明主題的實施例可進行不同修飾及/或改善，而不會悖離後附申請專利範圍所限定的發明範圍。無疑地可在該同一基材上同時製造數個相同或不同的雙金屬零件。
1．．．基材
2．．．導電層
3．．．第一光敏性樹脂層
3a．．．曝光區域
3b．．．未曝光區域
4．．．遮罩
5．．．第一元件
7．．．光敏性樹脂層
7a．．．未曝光區域
7b．．．曝光區域
10．．．第二元件
根據本發明的其他特徵及優點能藉由閱讀下列僅藉由非限定實施例的方式給予，且參照附圖的說明而顯得更加清楚，其中：
- 第1至12圖例示本發明方法的特定實施例之不同方法步驟。
5．．．第一元件
10．．．第二元件
Claims (14)
- 一種手錶金屬微結構之製造方法，該微結構包括至少一插入由第二金屬材料製的第二元件內之第一金屬材料製的第一元件，其中該方法包括下列步驟：a)提供具有導電性撞擊面的基材；b)以正性光敏性樹脂第一層塗佈該導電性表面；c)透過與想要的圖案孔洞一致的的遮罩照射該光敏性樹脂第一層；d)使該光敏性樹脂第一層顯影以便在其層內形成開口且由此獲得第一樹脂模，該第一樹脂模中的開口顯露出該基材的導電性表面；e)經由將第一金屬材料電沉積於該第一樹脂模的開口內而電鑄該第一元件；f)移除圍繞於該第一元件的第一樹脂模以暴露出該基材的導電性撞擊面；g)以負性光敏性樹脂第二層塗佈該等暴露出來的導電性表面及該第一元件；h)透過與想要的圖案孔洞一致的的遮罩照射該負性光敏性樹脂第二層；i)使該負性光敏性樹脂第二層顯影以便在其層內製造開口且因此獲得第二樹脂模，該第二樹脂模中的開口顯露出該第一元件及該基材的導電性撞擊面；j)經由將第二金屬材料電沉積於該第二樹脂模的開口內而電鑄該第二元件以形成該手錶金屬微結構； n)整平該手錶金屬微結構使其頂部部分平坦；k)從該基材及該第二樹脂模分離出該手錶金屬微結構。
- 一種手錶金屬微結構之製造方法，該微結構包括至少一插入由第二金屬材料製的第二元件內之第一金屬材料製的第一元件，其中該方法包括下列步驟：a)提供具有導電性撞擊面的基材；b)以正性光敏性樹脂第一層塗佈該導電性表面；c)透過與想要的圖案孔洞一致的的遮罩照射該光敏性樹脂第一層；d)使該光敏性樹脂第一層顯影以便在其層內形成開口且由此獲得第一樹脂模，該第一樹脂模中的開口顯露出該基材的導電性表面；e)經由將第一金屬材料電沉積於該第一樹脂模的開口內而電鑄該第一元件；f)移除圍繞於該第一元件的第一樹脂模以暴露出該基材的導電性撞擊面；g)以負性光敏性樹脂第二層塗佈該等暴露出來的導電性表面及該第一元件；h)透過與想要的圖案孔洞一致的的遮罩照射該負性光敏性樹脂第二層；i)使該負性光敏性樹脂第二層顯影以便在其層內製造開口且因此獲得第二樹脂模，該第二樹脂模中的開口顯露出該第一元件及該基材的導電性撞擊面； j)經由將第二金屬材料電沉積於該第二樹脂模的開口內而電鑄該第二元件以形成該手錶金屬微結構；k)從該基材及該第二樹脂模分離出該手錶金屬微結構；n)整平該手錶金屬微結構使其頂部部分平坦。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該方法包括，在步驟e)及/或步驟j)之前，用於清潔及活化存在於該基材上的樹脂表面之電漿曝光步驟。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該方法包括，在步驟k)之後，在於整平該手錶金屬微結構的步驟n)。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該基材也包括用於促進步驟k)的犧牲層。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該基材係由矽、玻璃或陶瓷材料形成。
- 如申請專利範圍第6項之製造方法，其中該導電性撞擊面係由鉻層及金層的堆疊體形成。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該基材係由不銹鋼或形成該導電性撞擊面的金屬形成。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中同時在同一基材上製造數個手錶金屬微結構。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該第一金屬係選自金、鉑、鈀、銀及銠。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該 第二金屬係選自鎳、銅、金、銀、鎳-鐵及鎳-磷。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該第一元件為該第二元件內之裝飾性插入件。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該第一元件為該第二元件內之機械性插入件。
- 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該第一元件為該第二元件內之減摩性插入件(tribological insert)。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP08167767A EP2182096A1 (fr) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Procédé LIGA hétérogène |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201033747A TW201033747A (en) | 2010-09-16 |
| TWI474127B true TWI474127B (zh) | 2015-02-21 |
Family
ID=40427988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW98134624A TWI474127B (zh) | 2008-10-28 | 2009-10-13 | 異質ｌｉｇａ（光刻電鑄模造）方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8470154B2 (zh) |
| EP (2) | EP2182096A1 (zh) |
| JP (2) | JP2012506954A (zh) |
| KR (1) | KR20110075041A (zh) |
| CN (1) | CN102197165B (zh) |
| TW (1) | TWI474127B (zh) |
| WO (1) | WO2010049246A1 (zh) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101517130B (zh) * | 2006-08-07 | 2011-12-28 | 精工电子有限公司 | 电铸模的制造方法、电铸模及电铸部件的制造方法 |
| JP5620083B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2014-11-05 | セイコーインスツル株式会社 | 電鋳体、その製造方法、及び時計部品 |
| JP5700924B2 (ja) * | 2009-10-22 | 2015-04-15 | セイコーインスツル株式会社 | 電鋳体とその製造方法、および時計部品 |
| JP5620084B2 (ja) * | 2009-10-23 | 2014-11-05 | セイコーインスツル株式会社 | 電鋳体、その製造方法、及び時計部品 |
| EP2405300A1 (fr) | 2010-07-09 | 2012-01-11 | Mimotec S.A. | Méthode de fabrication de pièces métalliques multi niveaux par un procédé du type LIGA et pièces obtenues par la méthode |
| WO2012128657A1 (ru) | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью Центр Инновационных Технологий-Нано | Способ создания трехмерных нанометровых металлических структур и устройство для его осуществления |
| CN103103583B (zh) * | 2013-01-14 | 2016-03-02 | 大连理工大学 | 一种金属基底上制作多层金属可动微结构的方法 |
| EP2767869A1 (fr) * | 2013-02-13 | 2014-08-20 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication d'une pièce de micromécanique monobloc comportant au moins deux niveaux distincts |
| JP5786906B2 (ja) * | 2013-08-02 | 2015-09-30 | オムロン株式会社 | 電鋳部品の製造方法 |
| JP6358944B2 (ja) * | 2014-12-12 | 2018-07-18 | シチズン時計株式会社 | 電鋳部品の製造方法、電鋳部品、時計用電鋳部品及びベアリング |
| JP6529516B2 (ja) * | 2014-12-12 | 2019-06-12 | シチズン時計株式会社 | 電鋳部品の製造方法 |
| EP3035129B1 (fr) * | 2014-12-19 | 2020-11-04 | The Swatch Group Research and Development Ltd | Procede de realisation d'un element decore d'une piece d'horlogerie ou de bijouterie |
| EP3035130B1 (fr) * | 2014-12-19 | 2022-03-02 | Omega SA | Procédé de réalisation d'un élément décoré d'une pièce d'horlogerie ou de bijouterie, et élément réalise par le procédé |
| EP3098670B1 (fr) * | 2015-05-27 | 2018-09-19 | Nivarox-FAR S.A. | Composant d'habillage interne d'horlogerie |
| EP3168696A1 (fr) * | 2015-11-11 | 2017-05-17 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication d'une pièce à base de silicium avec au moins un motif à illusion d'optique |
| HK1220859A2 (zh) * | 2016-02-29 | 2017-05-12 | Master Dynamic Limited | Liga制作工艺 |
| CH712211A2 (fr) * | 2016-03-14 | 2017-09-15 | Nivarox Far Sa | Procédé de fabrication d'un composant d'affichage d'horlogerie. |
| CH712475A2 (fr) * | 2016-05-19 | 2017-11-30 | Swatch Group Res & Dev Ltd | Procédé de fabrication d'une pièce pour l'horlogerie dotée d'un élément d'habillage creux ou en relief. |
| EP3246766B1 (fr) * | 2016-05-19 | 2020-01-29 | The Swatch Group Research and Development Ltd. | Procédé de fabrication d'une piece d'horlogerie dotée d'un élément d'habillage en relief |
| JP6098855B1 (ja) * | 2016-08-05 | 2017-03-22 | 株式会社プロセス・ラボ・ミクロン | 凸状金型の製造方法 |
| CN113737128A (zh) * | 2017-01-31 | 2021-12-03 | 堺显示器制品株式会社 | 蒸镀掩模、蒸镀掩模及有机半导体元件的制造方法 |
| US11021802B2 (en) * | 2017-04-28 | 2021-06-01 | Unison Industries, Llc | Methods of forming a strengthened component |
| EP3839626B1 (fr) * | 2019-12-18 | 2023-10-11 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger |
| EP3839624B1 (fr) * | 2019-12-18 | 2023-09-13 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger |
| US11725524B2 (en) | 2021-03-26 | 2023-08-15 | General Electric Company | Engine airfoil metal edge |
| EP4206826B1 (fr) * | 2021-12-30 | 2026-04-29 | Rubattel et Weyermann S.A. | Procédé de fabrication d'appliques sur un cadran |
| US11767607B1 (en) | 2022-07-13 | 2023-09-26 | General Electric Company | Method of depositing a metal layer on a component |
| CN115821338B (zh) * | 2023-02-07 | 2023-04-28 | 河南工学院 | 基于可重复使用芯模的太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体电铸制造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05106079A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-27 | Citizen Watch Co Ltd | 表示体及びその製造方法 |
| JP2003220364A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-05 | Asahi Kasei Corp | 精密ふるい板およびそれを用いた分級装置 |
| JP2006082477A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Seiko Instruments Inc | 電鋳型とその製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4058401A (en) | 1974-05-02 | 1977-11-15 | General Electric Company | Photocurable compositions containing group via aromatic onium salts |
| US5190637A (en) * | 1992-04-24 | 1993-03-02 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Formation of microstructures by multiple level deep X-ray lithography with sacrificial metal layers |
| US5718618A (en) * | 1996-02-09 | 1998-02-17 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Lapping and polishing method and apparatus for planarizing photoresist and metal microstructure layers |
| US6458263B1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-10-01 | Sandia National Laboratories | Cantilevered multilevel LIGA devices and methods |
| EP1835050A1 (fr) | 2006-03-15 | 2007-09-19 | Doniar S.A. | Procédé de fabrication par LIGA-UV d'une structure métallique multicouche à couches adjacentes non entièrement superposées, et structure obtenue |
| DE06405114T1 (de) * | 2006-03-15 | 2008-04-24 | Doniar S.A. | LIGA Verfahren zur Herstellung einer einzel- oder mehrlagigen metallischen Struktur und damit hergestellte Struktur |
| EP1916567B1 (fr) | 2006-10-26 | 2010-04-07 | Mimotec S.A. | Méthode de fabrication mixte de pièces par photolithographie, ajouts d'inserts et électroformage |
| EP2157476A1 (fr) * | 2008-08-20 | 2010-02-24 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication de pièces métalliques multi-niveaux par la technique LIGA-UV |
-
2008
- 2008-10-28 EP EP08167767A patent/EP2182096A1/fr not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-10-07 JP JP2011533655A patent/JP2012506954A/ja active Pending
- 2009-10-07 CN CN200980142873.3A patent/CN102197165B/zh active Active
- 2009-10-07 WO PCT/EP2009/063061 patent/WO2010049246A1/fr not_active Ceased
- 2009-10-07 KR KR1020117012072A patent/KR20110075041A/ko not_active Ceased
- 2009-10-07 EP EP09736891A patent/EP2347036B1/fr active Active
- 2009-10-07 US US13/124,986 patent/US8470154B2/en active Active
- 2009-10-13 TW TW98134624A patent/TWI474127B/zh not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-11-11 JP JP2014228619A patent/JP5908050B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05106079A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-27 | Citizen Watch Co Ltd | 表示体及びその製造方法 |
| JP2003220364A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-05 | Asahi Kasei Corp | 精密ふるい板およびそれを用いた分級装置 |
| JP2006082477A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Seiko Instruments Inc | 電鋳型とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HK1162199A1 (zh) | 2012-08-24 |
| KR20110075041A (ko) | 2011-07-05 |
| JP2012506954A (ja) | 2012-03-22 |
| TW201033747A (en) | 2010-09-16 |
| EP2347036B1 (fr) | 2012-08-15 |
| US20110203934A1 (en) | 2011-08-25 |
| US8470154B2 (en) | 2013-06-25 |
| WO2010049246A1 (fr) | 2010-05-06 |
| EP2182096A1 (fr) | 2010-05-05 |
| JP2015052171A (ja) | 2015-03-19 |
| JP5908050B2 (ja) | 2016-04-26 |
| CN102197165B (zh) | 2014-06-18 |
| CN102197165A (zh) | 2011-09-21 |
| EP2347036A1 (fr) | 2011-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5908050B2 (ja) | 異種ｌｉｇａ法 | |
| US8557506B2 (en) | Method of fabricating a metallic microstructure and microstructure obtained via the method | |
| JP5587554B2 (ja) | 隣接する層が完全には重なり合わない多層金属構造のｌｉｇａ−ｕｖによる製造方法及びそれにより得られる構造 | |
| CN102124409A (zh) | 通过uv-liga技术制造多层级金属部件的方法 | |
| JP7051980B2 (ja) | 計時部品を製造するための方法およびこの方法によって得られる部品 | |
| KR20210079201A (ko) | 타임피스 컴포넌트를 제조하는 방법 및 이 방법으로부터 획득된 컴포넌트 | |
| TWI762059B (zh) | 製造鐘錶元件的方法及依此方法生產的元件 | |
| JP4836522B2 (ja) | 電鋳型、電鋳型の製造方法及び電鋳部品の製造方法 | |
| TW200936490A (en) | Method of fabricating a metallic microstructure and microstructure obtained via the method | |
| HK1162199B (zh) | 异质liga方法 | |
| TW202538436A (zh) | 批次量製作手錶組件的方法 | |
| HK40054108B (zh) | 制造钟表组件的方法和根据这种方法获得的组件 | |
| HK1151562B (zh) | 制造金属微结构的方法和通过该方法获得的微结构 | |
| CN112513735A (zh) | 制造钟表组件的方法和通过这种方法获得的组件 | |
| TW200936493A (en) | Method of fabricating a metallic microstructure and microstructure obtained via the method | |
| HK1160232B (zh) | 通过uv-liga技术制造多层级金属部件的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |