TWI762059B - 製造鐘錶元件的方法及依此方法生產的元件 - Google Patents
製造鐘錶元件的方法及依此方法生產的元件 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI762059B TWI762059B TW109142394A TW109142394A TWI762059B TW I762059 B TWI762059 B TW I762059B TW 109142394 A TW109142394 A TW 109142394A TW 109142394 A TW109142394 A TW 109142394A TW I762059 B TWI762059 B TW I762059B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- resin layer
- layer
- imprint
- substrate
- conductive layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 65
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 238000004049 embossing Methods 0.000 claims description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 9
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Natural products CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N copper gold Chemical compound [Cu].[Au] QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N nickel tungsten Chemical compound [Ni].[W] MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G04B1/00—Driving mechanisms
- G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
- G04B1/14—Mainsprings; Bridles therefor
- G04B1/145—Composition and manufacture of the springs
-
- 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
- G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B81C99/0075—Manufacture of substrate-free structures
- B81C99/0085—Manufacture of substrate-free structures using moulds and master templates, e.g. for hot-embossing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
-
- 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
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
-
- 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
- G03F7/0035—Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface
-
- 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
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
- G03F7/161—Coating processes; Apparatus therefor using a previously coated surface, e.g. by stamping or by transfer lamination
-
- 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
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
- G03F7/164—Coating processes; Apparatus therefor using electric, electrostatic or magnetic means; powder 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
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
- G03F7/168—Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking
-
- 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
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
- G03F7/405—Treatment with inorganic or organometallic reagents after imagewise removal
-
- 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
- G04B13/00—Gearwork
- G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
-
- 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
- G04B15/00—Escapements
- G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
-
- 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
- G04B19/06—Dials
- G04B19/12—Selection of materials for dials or graduations markings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
- C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/005—Jewels; Clockworks; Coins
Abstract
本發明關於製造金屬鐘錶元件的方法，其特徵在於包括以下步驟：藉由紫外光微影電鑄(UV-LIGA)法，而形成由光敏樹脂所製成的多層級模具；以及通電沉積始自導電層的至少一金屬層，以便形成大致抵達光敏樹脂之上表面的區塊。
Description
本發明關於藉由微影電鑄(LIGA)技術來製造複雜之多層級金屬結構的方法。本發明也關於以此方法所獲得的此種金屬結構，尤其是鐘錶元件。
對應於上面定義的方法是已知的。尤其，A. B. Frazier等人之標題為「使用光敏聚亞醯胺電鍍模具所製造的金屬微結構」且刊載於微機電系統期刊(第2冊，N版2，1993年6月2日)的一文描述一種製造多層級金屬結構的方法，其係在光敏樹脂層之光微影術所製作的聚亞醯胺模具中做電鍍生長。該方法包括以下步驟：
在基板上生成用於後續電鍍生長步驟的犧牲金屬層和底塗層，
散布一層光敏聚亞醯胺，
透過對應於待獲得的結構層級之輪廓的遮罩而以紫外光(UV)輻射來照射聚亞醯胺層，
溶解非照射部分而將聚亞醯胺層顯影，如此以獲得聚亞醯胺模具，
藉由電鍍生長而以鎳來填充模具至其高度，而獲得大致平坦的上表面，
在真空下蒸鍍而將精細鉻層沉積在整個上表面上，
在鉻層上沉積新的光敏樹脂層，
透過對應於根據待獲得的結構之層級輪廓的新遮罩來照射樹脂層，
將聚亞醯胺層顯影，如此以獲得新模具，
藉由電鍍生長而以鎳來填充新模具至其高度，
從犧牲層和基板分開多層結構和聚亞醯胺模具，
從聚亞醯胺模具分開多層結構。
將了解上述方法原則上可以反覆實施以便獲得具有多於二層的金屬結構。
專利文件WO2010/020515A1描述具有複數層之零件的製造，其係在模具中進行零件的金屬電鍍沉積步驟之前先製作對應於待獲得之最終零件的完整光阻模具。使用此方法僅可以製作出彼此裡面包括層級突起的多層級零件。
從專利文件EP2405301A1同樣知道一種光阻模具，其包括至少二層級，而形成於基板中的層級僅包括平滑的垂直側。
這些方法僅允許製造基本幾何型態是圓柱形的零件，而不能製造包括複雜幾何型態(例如斜角或倒角)的零件。
本發明的目標是提供一種能夠製造多層級金屬鐘錶元件的方法而克服上述及其他缺點，該方法組合了熱壓印步驟與LIGA科技，其中導電層係關聯於用於每個層級的樹脂層，以便在多層級元件的情形下能夠有可靠的電鍍生長。
本發明的目標也在於能夠製造具有通常使用LIGA科技所不可行之複雜幾何型態的鐘錶零件。
為此，本發明關於製造至少一鐘錶元件的方法，其包括以下步驟：
(a)提供基板並且施加第一光敏樹脂層；
(b)使用壓印來進行第一樹脂層的熱壓印，其係將壓印壓到與基板達預先界定的距離以保持住樹脂層，以便成形第一樹脂層且界定鐘錶元件的第一層級；
(c)照射成形第一樹脂層以便界定元件的至少第一層級；
(d)施加第二光敏樹脂層而覆蓋步驟(c)所得的結構，然後透過界定元件之第二層級的遮罩來照射第二樹脂層，並且溶解第二光敏樹脂層的非照射區域以便形成包括第一和第二層級的模具；
(e)在第一和第二樹脂層的表面上沉積導電層；
(f)在模具中電鑄而沉積始自導電層的金屬層，以便形成元件；
(g)接續移除基板、樹脂、導電層以便釋放元件。
此方法因此能夠在單一晶圓上生產多層級零件。
根據本發明其他有利的變化例：
步驟(b)是在真空下進行；
在步驟(b)期間，第一樹脂層加熱至70℃和150℃之間；
壓印具有凸版壓印(imprint in relief)，其界定元件的該至少第一層級；
藉由全面沉積在所有曝露表面上來實施導電層；
藉由物理氣相沉積或印刷油墨或導電樹脂來沉積導電層；
該導電層是Au、Ti、Pt、Ag、Cr或Pd，或是此等至少二種材料的堆疊；
基板是矽；
壓印是由透明材料所製成，如此以當壓印壓靠著基板時透過壓印來照射第一樹脂層；
導電層具有在50奈米和500奈米之間的厚度。
最後，本發明關於以根據本發明方法所獲得的鐘錶元件，舉例而言例如托板或擒縱輪。
因此要了解本發明方法的特別有利應用是製造用於時計的元件。
用於根據本發明之方法步驟(a)的基板1舉例而言是由矽基板所形成。在方法的第一步驟(a)期間，光敏樹脂層沉積在基板上。用於此方法的光敏樹脂3較佳而言為八官能基環氧系負型樹脂，其可得自設計成在UV輻射作用下聚合的參考產品SU-8。
根據本發明的特殊實施例，樹脂是呈乾膜的形式；樹脂因此藉由層合而施加在基板1上。
替代選擇而言，光敏樹脂或可為正型光阻，其設計成在UV輻射的作用下分解。將了解本發明不限於任何特殊類型的光敏樹脂。熟於此技術者會知道從適合UV光微影術之所有已知的樹脂來選擇適合其需求的光敏樹脂。
第一樹脂層3藉由任何適當的手段(離心塗佈、旋塗或甚至噴灑)而沉積在基板1上達所要厚度。典型而言，樹脂厚度在10微米和1000微米之間，較佳而言在50微米和300微米之間。視所要的厚度和所用的沉積技術而定，樹脂層3將以一或二步驟來沉積。
第一樹脂層3然後典型而言加熱至90和120℃之間，其持續時間視沉積厚度而定以便移除溶劑(前烘烤的步驟)。此加熱使樹脂乾燥且硬化。
圖2示範的後續步驟(b)係進行第一樹脂層3的熱壓印，以便成形和界定鐘錶元件的第一層級。樹脂首先加熱至70℃和150℃之間的溫度，在此它變得黏稠以便能夠使用壓它的壓印2來加壓而成形。此步驟是在真空下進行以便避免在壓住樹脂層3的期間形成氣泡。根據本發明，以在基板1上保持住樹脂層的方式而將壓印2壓到與基板1達預先界定的距離。
有利而言，壓印2具有凸版壓印，其可以具有高度變化，因此能夠界定元件的至少第一層級，該至少第一層級因此具有習用LIGA法所不可能獲得之複雜的三維幾何形態。
也可以考慮藉由壓印來形成二或更多層以便生產待獲得之元件的完整幾何形態。
圖3示範的後續步驟(c)係以UV輻射來照射第一樹脂層3，以便界定待形成之元件的第一層級，因此形成單一光聚合區域3a。
根據有利的實施例，壓印2是由透明材料所製成，例如硼矽酸玻璃。此種由透明材料所製成的壓印2則有可能當壓印2壓靠著基板1時直接透過接觸樹脂層的壓印2來照射第一樹脂層3，而樹脂層的照射能夠在熱或在周遭溫度下進行。
第一樹脂層3的退火步驟(後烘烤的步驟)可能是必需的，以便完成UV輻射所誘發的光聚合。此退火步驟較佳而言在90℃和95℃之間進行。光聚合區域3a變成對大多數的溶劑不敏感。相對來看，光聚合區域可以後續用溶劑來溶解。
圖6示範的後續步驟(d)係沉積第二光敏樹脂層6而覆蓋源自前面步驟(c)的結構。在此步驟期間使用相同的樹脂，並且厚度可以大於步驟(a)期間所沉積的厚度。一般而言，厚度以所要獲得之元件的幾何形態為函數來變化。
次一步驟係透過界定元件之第二層級的遮罩來照射第二樹脂層6，並且溶解第二光敏樹脂層6的非照射區域。在此步驟結束時(圖6)，獲得了模具，其包括光聚合區域3a和6a所形成的第一和第二層級。
非光聚合區域的溶解是使用適合的溶劑(丙二醇醋酸甲乙酯[PGMEA])來進行。因此在步驟4結束時獲得由光聚合光敏樹脂3a、6a所製成的模具，其界定元件的第一層級和第二層級。
步驟(e)舉例而言係以物理氣相沉積(physical vapour deposition，PVD)來沉積導電層4，換言之是能夠以通電手段來開始金屬沉積的一層。典型而言，導電層2是Au、Ti、Pt、Ag、Cr或Pd，或是此等至少二種材料的堆疊，並且具有在50奈米和500奈米之間的厚度。舉例而言，導電層4可以由覆蓋了金或銅層的鉻或鈦次層所形成。根據本發明，導電層4是在所有的曝露表面上(包括側面)做全面沉積而實施。
熟於此技術者或可類似地考慮實施三維(3D)印刷以便沉積導電層4。
圖7示範的後續步驟(f)係在形成的模具中以電鑄或通電沉積來沉積金屬層7，其始自導電層2，直到獲得所要厚度為止。在需要小厚度的情形，生長則相對為短，這允許獲得中空的元件。
在此背景的金屬當然也將包括金屬合金。典型而言，金屬將選自包括鎳、銅、金或銀的一組，合金則是包括金銅、鎳鈷、鎳鐵、鎳磷或鎳鎢的一組。一般而言，多層金屬結構整個是由相同的合金或金屬所製成。然而，也可能在通電沉積步驟期間改變金屬或合金，如此以獲得具有至少二層不同性質的金屬結構。
根據熟知的電鑄技術而針對每種待電沉積的金屬或合金來選擇電鑄條件，尤其是浴液組成、系統的幾何形態、電壓和電流密度。
步驟(g)係以機械方法來機製金屬層7，如此以調整元件的高度並且若需要的話分開不同的零件(因為電鍍生長開始於每一處，故位在相同支撐上的所有零件彼此連接)。
最後步驟係藉由一系列濕式或乾式蝕刻步驟來移除基板、導電層或樹脂層而釋放元件，此作業係熟於此技術者所熟悉的。舉例而言，導電層2和基板1藉由濕式蝕刻而移除，這允許從基板1釋放元件而不使之受損。尤其，由矽所製成的基板可以使用氫氧化鉀溶液(KOH)來蝕刻。
在此第一程序結束時，獲得困於樹脂層中的元件。第二程序係以O2
電漿蝕刻來移除第一樹脂層3和第二樹脂層6，其中插入中間金屬層的濕式蝕刻。
在此步驟結束時，獲得的組件可加以清潔，並且有可能放在工具機上以便進行機製或美化光製。在此階段，零件可以直接使用或經歷多樣的裝飾性和∕或功能性處理(典型而言為物理或化學沉積)。
本發明方法的特別有利應用是製造用於時計的元件，例如彈簧、托板、轉輪、嵌花…等。透過此方法，有可能製作具有多樣形狀且比經由習用光微影術作業所獲得的更複雜之幾何型態的元件。此種方法也有可能獲得相對為輕且穩健而類似「殼狀」(shell)的元件，其就幾何型態而言顯示良好的可靠性。
1:基板
2:壓印
3:第一光敏樹脂層
3a:光聚合區域
4:導電層
6a:光聚合區域
7:金屬層
從下面組合了所附圖式而根據本發明方法之範例性實施例的詳述將更清楚顯現本發明的其他特徵和優點，此範例純粹藉由圖示而給出且無限制性，其中：
[圖1至8]以生產鐘錶元件的視圖來示範根據本發明之實施例的方法步驟。
1:基板
3:第一光敏樹脂層
Claims (11)
- 一種製造至少一鐘錶元件的方法，其包括以下步驟： (a)提供基板(1)並且施加第一光敏樹脂層(3)； (b)使用壓印(2)來進行該第一樹脂層(3)的熱壓印，其係將該壓印(2)壓到與該基板(1)達預先界定的距離以保持住樹脂層，以便成形該第一樹脂層(3)； (c)照射成形的該第一樹脂層(3)以便界定該元件的至少第一層級； (d)施加第二光敏樹脂層(6)而覆蓋步驟(c)所得的結構，然後透過界定該元件之第二層級的遮罩來照射該第二樹脂層(6)，並且溶解該第二光敏樹脂層(6)的非照射區域以便形成包括第一和第二層級的模具； (e)在該第一和第二樹脂層的表面上沉積導電層(4)； (f)在該模具中電鑄而沉積始自該導電層(4)的金屬層(7)，以便形成該元件； (g)藉由機械方法來機製該金屬層(7)，如此以調整該元件的高度，並且釋放該元件。
- 根據請求項1的方法，其中步驟(b)是在真空下進行。
- 根據請求項1的方法，其中在步驟(b)期間，該第一樹脂層加熱至70℃和150℃之間。
- 根據請求項1的方法，其中該壓印具有凸版壓印以便界定該元件的該至少第一層級。
- 根據請求項1的方法，其中在步驟(e)期間，藉由全面沉積在所有曝露表面上來實施該導電層(4)。
- 根據請求項1的方法，其中在步驟(d)期間，藉由物理氣相沉積或印刷油墨或導電樹脂來沉積該導電層(4)。
- 根據請求項1的方法，其中該導電層(4)是Au、Ti、Pt、Ag、Cr或Pd。
- 根據請求項1的方法，其中該基板(1)是由矽所製成。
- 根據請求項1的方法，其中該壓印(2)是由透明材料所製成，如此以當該壓印(2)壓靠著該基板(1)時透過該壓印(2)來照射該第一樹脂層(3)。
- 根據請求項1的方法，其中該導電層(4)具有在50奈米和500奈米之間的厚度。
- 一種根據請求項1的方法而獲得的鐘錶元件。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19217374.8 | 2019-12-18 | ||
| EP19217374.8A EP3839625A1 (fr) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Procede de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procede |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202136586A TW202136586A (zh) | 2021-10-01 |
| TWI762059B true TWI762059B (zh) | 2022-04-21 |
Family
ID=68944552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109142394A TWI762059B (zh) | 2019-12-18 | 2020-12-02 | 製造鐘錶元件的方法及依此方法生產的元件 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210189579A1 (zh) |
| EP (1) | EP3839625A1 (zh) |
| JP (1) | JP7112470B2 (zh) |
| KR (1) | KR102532840B1 (zh) |
| CN (1) | CN112987492A (zh) |
| TW (1) | TWI762059B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200927640A (en) * | 2007-11-16 | 2009-07-01 | Nivarox Sa | Silicon-metal composite micromechanical component and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3990307B2 (ja) * | 2003-03-24 | 2007-10-10 | 株式会社クラレ | 樹脂成形品の製造方法、金属構造体の製造方法、チップ |
| JP2005339669A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Tdk Corp | インプリント方法、情報記録媒体製造方法およびインプリント装置 |
| JP4546232B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2010-09-15 | セイコーインスツル株式会社 | 電鋳型とその製造方法 |
| JP2006297717A (ja) | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 樹脂製薄膜の検査方法および検査装置 |
| EP1826634A1 (fr) * | 2006-02-28 | 2007-08-29 | Nivarox-FAR S.A. | Pièce de micro-mécanique avec ouverture de forme pour assemblage sur un axe |
| JP2009080914A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Victor Co Of Japan Ltd | 光ディスク原盤の製造方法、光ディスク原盤、スタンパ、光ディスク基板、及び光ディスク |
| CH704572B1 (fr) * | 2007-12-31 | 2012-09-14 | Nivarox Sa | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé. |
| 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 |
| JP5692992B2 (ja) * | 2008-12-19 | 2015-04-01 | キヤノン株式会社 | 構造体の製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法 |
| EP2263972A1 (fr) * | 2009-06-12 | 2010-12-22 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé |
| JP5707577B2 (ja) * | 2009-08-03 | 2015-04-30 | ボンドテック株式会社 | 加圧装置および加圧方法 |
| KR100974288B1 (ko) * | 2010-01-13 | 2010-08-05 | 한국기계연구원 | 나노임프린트를 이용한 금속 산화박막 패턴 형성방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 소자의 제조방법 |
| 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 |
| CH706621A1 (fr) * | 2012-06-05 | 2013-12-13 | Mimotec Sa | Procédé de fabrication de pièces micromécaniques difficilement reproductibles, et pièces micromécaniques fabriquées selon ce procédé. |
| DE102014010116B4 (de) | 2013-04-29 | 2018-11-15 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | MEMS Sensor für schwierige Umgebungen und Medien |
| EP3084523B1 (en) * | 2013-12-19 | 2019-07-03 | Illumina, Inc. | Substrates comprising nano-patterning surfaces and methods of preparing thereof |
| AT516558B1 (de) * | 2014-12-10 | 2018-02-15 | Joanneum Res Forschungsgmbh | Prägelack, Verfahren zum Prägen sowie mit dem Prägelack beschichtete Substratoberfläche |
| JP6434833B2 (ja) * | 2015-03-18 | 2018-12-05 | セイコーインスツル株式会社 | 電鋳型、電鋳母型及び電鋳母型の製造方法 |
| CN105665925B (zh) * | 2016-03-25 | 2017-08-25 | 南京京晶光电科技有限公司 | 在基材表面刻蚀加工cd纹并激光切割形成logo的方法 |
| EP3266905B1 (en) * | 2016-07-04 | 2020-05-13 | Richemont International S.A. | Method for manufacturing a timepiece component |
| CH713970A1 (fr) * | 2017-07-12 | 2019-01-15 | Sa De La Manufacture Dhorlogerie Audemars Piguet & Cie | Composant horloger en alliage binaire CuNi amagnétique. |
| EP3839624B1 (fr) * | 2019-12-18 | 2023-09-13 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger |
| EP3839626B1 (fr) * | 2019-12-18 | 2023-10-11 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger |
-
2019
- 2019-12-18 EP EP19217374.8A patent/EP3839625A1/fr active Pending
-
2020
- 2020-12-02 TW TW109142394A patent/TWI762059B/zh active
- 2020-12-08 JP JP2020203200A patent/JP7112470B2/ja active Active
- 2020-12-14 US US17/120,799 patent/US20210189579A1/en active Pending
- 2020-12-16 KR KR1020200176805A patent/KR102532840B1/ko active IP Right Grant
- 2020-12-18 CN CN202011509157.9A patent/CN112987492A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200927640A (en) * | 2007-11-16 | 2009-07-01 | Nivarox Sa | Silicon-metal composite micromechanical component and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102532840B1 (ko) | 2023-05-15 |
| EP3839625A1 (fr) | 2021-06-23 |
| US20210189579A1 (en) | 2021-06-24 |
| TW202136586A (zh) | 2021-10-01 |
| JP2021096245A (ja) | 2021-06-24 |
| CN112987492A (zh) | 2021-06-18 |
| KR20210079212A (ko) | 2021-06-29 |
| JP7112470B2 (ja) | 2022-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI474127B (zh) | 異質ｌｉｇａ（光刻電鑄模造）方法 | |
| JP6010580B2 (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 | |
| TWI756888B (zh) | 製造鐘錶組件之方法 | |
| JP5559699B2 (ja) | 金属微細構造体を製作する方法およびこの方法により得られる微細構造体 | |
| TWI507814B (zh) | 以紫外線微模鑄造（ｌｉｇａ－ｕｖ）技術製造多層金屬部件的方法 | |
| CN110244543B (zh) | 在表盘上制造金属装饰物的方法及由该方法获得的表盘 | |
| TWI762059B (zh) | 製造鐘錶元件的方法及依此方法生產的元件 | |
| KR102520739B1 (ko) | 타임피스 컴포넌트를 제조하는 방법 및 이 방법으로부터 획득된 컴포넌트 | |
| CN112189063B (zh) | 生产在表盘上的金属装饰物的方法和根据本方法获得的表盘 | |
| US11181868B2 (en) | Method for manufacturing a timepiece component and component obtained by this method | |
| TW200936493A (en) | Method of fabricating a metallic microstructure and microstructure obtained via the method |