WO2023213538A1 - Method and equipment for corrective machining of microtechnology workpieces - Google Patents

Method and equipment for corrective machining of microtechnology workpieces Download PDF

Info

Publication number
WO2023213538A1
WO2023213538A1 PCT/EP2023/060076 EP2023060076W WO2023213538A1 WO 2023213538 A1 WO2023213538 A1 WO 2023213538A1 EP 2023060076 W EP2023060076 W EP 2023060076W WO 2023213538 A1 WO2023213538 A1 WO 2023213538A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
machining
corrective
metal
metal parts
parts
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/060076
Other languages
French (fr)
Inventor
Grégoire Genolet
Alain HESS
Ivan Calderon
Philippe Jacot
Original Assignee
Mimotec Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mimotec Sa filed Critical Mimotec Sa
Publication of WO2023213538A1 publication Critical patent/WO2023213538A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G05B19/40931Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of geometry
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/14Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply
    • B23H7/20Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply for programme-control, e.g. adaptive
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37208Vision, visual inspection of workpiece
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37555Camera detects orientation, position workpiece, points of workpiece
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45165Laser machining
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45221Edm, electrical discharge machining, electroerosion, ecm, chemical

Definitions

  • the invention relates to the general field of microtechnology and in particular the corrective machining of parts by force-free machining means.
  • the invention relates more particularly to a method and equipment for corrective machining of small metal parts, previously produced by a LIGA process, using force-free machining means, such as a very short pulse laser.
  • Machining equipment finds particular application in the watchmaking industry, particularly for the production of watch parts. We can also cite applications in the fields of fluidics (nozzles) and medical (bearings, insulators) and connectors (test tips).
  • Traditional machining techniques are mainly limited to machining or shaping techniques using abrasives or chemical techniques or plasma treatment.
  • Another technique consists of producing microtechnical parts using a LIGA process (Lithography Galvanoformung Abformung). Initially the technique was intended to operate with X-rays. The need to implement expensive equipment (synchrotron) makes this technique hardly compatible with mass production of microstructures which must have a low unit cost. This is why, on the basis of this LIGA process, similar processes have been developed but using resins photosensitive to ultraviolet (UV) radiation. Such a process is for example described in the publication by A. B. Frazier et al., entitled “Metallic Microstructures Fabricated Using Photosensitive Polyimide Electroplating Molds”, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 2, Issue 2, 87-94, June 1993. This article describes a process for the manufacture of metallic structures by electrodeposition of metal in photosensitive resin molds based on polyimide.
  • LIGA technology makes it possible to produce geometries that are unrealizable using standard production processes.
  • LIGA technology is an additive technique that has the advantage of being very inexpensive and can be implemented quickly, which makes this process very competitive with traditional methods by material removal.
  • the process is ideal for rapid prototyping as well as for large series production and makes it possible to achieve a good level of micrometric precision as well as good surface finish quality.
  • the UV-LIGA process requires tooling, industrial equipment and techniques that are very different from conventional micro-manufacturing methods.
  • a typical process of the LIGA technique consists of:
  • photoresist deposit on a substrate a layer of 1 to 1000 ⁇ m of a photosensitive resin called photoresist;
  • document EP 1 916567 describes a mixed manufacturing process for parts by photolithography, addition of inserts and electroforming. This process requires the assembly of at least two elements, one obtained by photolithography and galvanic growth, and the other by another manufacturing process, and it includes the following steps:
  • microstructures obtained according to the methods of the prior art have limited precision, which results from the nature of the LIGA process.
  • microstructures obtained according to the processes of the prior art are metallic microstructures made from a single metal, which is not always optimal, particularly for watchmaking applications. Indeed, it may be interesting, for aesthetic, tribological or more generally mechanical reasons, etc., to produce bimetal microstructures comprising at least one part made of a first metal inserted in a part made of a second metal.
  • the insert (or inserts) in a first metal is (or are) attached in a traditional manner to the part in a second metal by embedding, crimping, screwing or other stamping.
  • the control of dimensions depends on many parameters.
  • the geometry of the resin which itself depends on the parameters of the lithographic process
  • the evolution of this geometry during electrodeposition is important parameters.
  • the invention relates to a method and equipment for corrective machining, in particular by laser, of a large number of small parts previously produced by a LIGA process.
  • the direct production of precise and repeatable dimensions has reached its limits with the UV-LIGA process.
  • targeted re-machining by force-free machining means for example by a pulsed laser, is offered.
  • the retouching of critical dimensions is done on identified and sketched elements.
  • the equipment and the method of the invention make it possible to correct extremely quickly and reliably by force-free machining of parts previously produced by a LIGA process, said parts having been produced on a substrate and then transferred to another support.
  • the method and equipment of the invention make it possible to produce a plurality of parts of very precise dimensions, brought and arranged on a support, at high speed and without substantially increasing their manufacturing cost.
  • the equipment and method of the invention make it possible to use force-free machining machines, preferably by laser, for example by a femtosecond laser, which are extremely expensive machines, at their maximum capacity.
  • force-free machining machines preferably by laser, for example by a femtosecond laser, which are extremely expensive machines, at their maximum capacity.
  • This is key in the field of manufacturing timepieces but also precision medical parts such as used for example in endoscopes.
  • a particular application aims to produce curved surfaces and holes and openings in LIGA parts with very high precision.
  • the invention is obtained by corrective machining equipment for microtechnical metal parts previously produced by a LIGA process, comprising a machining machine comprising a system for loading/unloading supports of metal parts, means of force-free machining for machining said metal parts and a system for controlling said force-free machining means, said machining machine defining a horizontal plane X-Y and a vertical axis Z orthogonal to the horizontal plane X-Y.
  • Each support comprises, at least on one side, a surface arranged to fix a plurality of metal parts previously produced by the LIGA process.
  • the corrective machining equipment comprises at least one corrective machining reference mark XYZ linked to a manufacturing reference mark X1Y1Z1 used during the production of metal parts by the LIGA process.
  • the corrective machining equipment comprises a recording system in said manufacturing reference frame X1 Y1Z1 of at least one target geometry and at least one predetermined reference position x1, y1, z1 specific to each positioned metal part on the support, said system for recording said target geometries and said positions x1, y1, z1 being arranged to cooperate with the system for controlling said force-free machining means.
  • the corrective machining equipment comprises a recognition system, for example a vision system, and a calculation unit making it possible to recognize, in the corrective machining reference frame, the 3D geometry and the positioning of the metal parts previously produced by LIGA method and to determine a correction of the geometry to be made in relation to the target geometry and to said recorded reference position x1, y1, z1, at least the calculation unit being arranged to cooperate with the control system of the means d machining without force.
  • a recognition system for example a vision system
  • a calculation unit making it possible to recognize, in the corrective machining reference frame, the 3D geometry and the positioning of the metal parts previously produced by LIGA method and to determine a correction of the geometry to be made in relation to the target geometry and to said recorded reference position x1, y1, z1, at least the calculation unit being arranged to cooperate with the control system of the means d machining without force.
  • Said system for controlling said force-free machining means comprises a positioning system for said force-free machining means arranged to, before corrective machining of each metal part, move and position said force-free machining means in the reference mark of corrective machining reference with respect to said metal part to be corrected and to carry out corrective machining as a function of said geometry correction, so as to obtain said target geometry.
  • said force-free machining means comprise a transmitter arranged to emit an electromagnetic wave.
  • the transmitter is configured to emit an electromagnetic wave having a wavelength between 150nm and 1 mm, preferably between 200nm and 15pm, even more preferably between 300nm and 5pm.
  • the transmitter is a laser.
  • said laser is a femtosecond laser, configured to emit pulses having a duration of less than 900 femtoseconds, preferably less than 400 femtoseconds.
  • At least one corrective machining positioning mark is provided on the support of metal parts and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said corrective machining positioning mark being in connection with at least one manufacturing positioning mark from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference mark is defined.
  • At least one corrective machining positioning mark is provided on at least one of said metal parts and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said machining positioning mark corrective being linked to at least one manufacturing positioning mark from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference mark is defined.
  • the vision system is arranged to carry out a 3D geometry and positioning measurement with a precision of less than 10 pm, preferably less than 5 pm, more preferably less than 2 pm, in at least one of the 3 X, Y, Z axes.
  • said support is arranged to carry at least two assemblies containing metal parts of different types.
  • the machining machine comprises a system for releasing, after corrective machining, at least part of the metal parts from their support.
  • said positioning system comprises a 5-axis optical system, arranged to cooperate with the control system of said force-free machining means, to be able to orient the electromagnetic wave emitted in the 3 dimensions X-Y-Z.
  • said system for controlling said force-free machining means is arranged to machine at least a portion of the metal parts according to different machining steps.
  • each support is arranged to receive more than 10, preferably more than 100, preferably more than 1000, preferably more than 5000 metal parts, and said machining machine is adapted to be able to machine at least 5000 parts in less than 10,000 seconds.
  • the invention is carried out by a method of corrective machining of microtechnical metal parts previously produced by a LIGA process, said method comprising the different steps (A-F) consisting of:
  • A provide, on a parts support, metal parts previously produced by a LIGA process
  • C record in a manufacturing reference mark used during the production of metal parts by the LIGA process a target geometry and at least one predetermined reference position x1, y1, z1 specific to each metal part positioned on said part support;
  • step E execute corrective machining steps of said metal parts by said force-free machining means, which are, before the corrective machining of each metal part, moved and positioned relative to said at least one corrective machining reference mark by relative to said metal part to be corrected, in order to carry out the corrective machining as a function of said correction of the geometry determined in step D to obtain said target geometry;
  • the corrective machining positioning mark is provided on said support and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said corrective machining positioning mark being linked to at least a manufacturing positioning frame from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference frame is defined.
  • the corrective machining positioning mark provided on said part support has been transferred from the manufacturing positioning mark provided on the substrate in which the metal parts were produced by the LIGA process.
  • said corrective machining positioning mark is produced on at least one surface of at least one metal part and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said positioning mark d corrective machining being linked to at least one manufacturing positioning mark from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference mark is defined.
  • said part support is a transfer film made at least partially from a polymer.
  • the invention is also obtained by a metallic microtechnology part, obtained by the process as described, and having at least one portion which presents, between the dimensions of the corrected part and the target geometry, a difference less than 2 pm, preferably less than 1.5pm.
  • the metal microtechnology part as described, comprises at least two surfaces of said metal microtechnology part which have been corrected with the method described.
  • FIG. 1 represents steps of a LIGA process and a transfer process onto a part support according to the invention
  • Figure 2 represents a parts support comprising metal parts produced by a LIGA process, according to the steps illustrated in Figure 1;
  • FIG. 3 represents a schematic diagram of a force-free machining machine
  • FIG. 4 represents the diagram of part correction equipment comprising a force-free machining machine preferably comprising a femtosecond laser, a vision system and a calculation unit;
  • - Figure 5 represents a vertical section of a part produced by a LIGA process
  • - Figure 6 represents a laser beam directed on a microtechnical part according to Figure 5 with a view to performing a shape correction by material ablation using a force-free machining system
  • FIG. 7 represents a laser beam directed on a microtechnical part, in a position to achieve a target diameter of an opening
  • FIG. 8 represents a metal part produced by a LIGA process and whose shape and/or dimension and/or surface condition has been corrected using force-free machining;
  • FIG. 9 represents a multi-level micro-part, including holes, produced with the part correction equipment and the method according to the invention.
  • Figure 13 represents a part manufacturing base comprising metal parts produced by a LIGA process. Figure 13 also illustrates manufacturing positioning marks on the part manufacturing base;
  • FIG. 14 illustrates a manufacturing reference frame X1 -Y1 -Z1 based on three manufacturing positioning reference structures provided on a manufacturing base, such as a wafer, including the parts produced during the LIGA process;
  • FIG. 15 illustrates a machining machine corrective machining reference frame based on three corrective machining positioning reference structures that have been transferred from the manufacturing base to a part support.
  • FIG. 16 illustrates the coordinates of 4 particular points of an asymmetrical object in relation to a manufacturing reference mark X1-Y1 -Z1 linked to the LIGA process;
  • FIG. 17 illustrates the coordinates of 4 particular points of an asymmetrical object placed on a part support in relation to a corrective machining reference mark X-Y-Z of the machining machine;
  • FIG. 18 illustrates a plate 1 comprising parts to be machined and manufacturing positioning marks, the plate 1 being placed or fixed in or on a frame 220 of the machining machine.
  • Figure 18 also illustrates a corrective machining reference mark XYZ of the machining system 200 and in which the corrective machining positioning marks coincide with the manufacturing positioning marks 20, 22, 24 of the insert 1;
  • - Figure 19 illustrates a parts support 2 comprising parts to be corrected and which have been transferred from a manufacturing base 1 to said parts support 2.
  • the parts support 2 is placed or fixed in or on a frame 220 of the machining machine 200.
  • Figure 19 also illustrates a corrective machining reference mark XYZ of the machining machine 200 and which is based on the corrective machining positioning marks 30, 32, 34 of the part support 2 in connection with manufacturing positioning marks of a manufacturing base.
  • Figure 20 illustrates a portion of a parts support comprising position markers near the metal parts on the parts support;
  • FIG. 21 shows a substrate comprising metal parts produced by a LIGA process
  • FIG. 22 represents a flexible parts support comprising metal parts produced by a LIGA process.
  • the invention relates to a method for corrective machining of small metal parts previously produced by a LIGA process.
  • the process makes it possible to produce very high precision metal parts, i.e. having surfaces, dimensions and shapes, which are defined with precisions of less than 2 pm, or even less than 1 pm.
  • a preferred application of the invention concerns the field of watchmaking, it is not limited to this field and can be applied to any field which benefits from small metal parts which have openings and/or surfaces. machined such as curved surfaces or surfaces defined by a polygon in at least one section of said metal part.
  • the dimensions of metal parts used in watch mechanisms are very small and it is very difficult to machine them precisely and at low costs and at high speed.
  • the maximum outer diameter of these parts is typically between 0.5 and 3 mm, and the typical thickness is between 0.05 mm and 1 mm.
  • the equipment and method of the invention propose a method based on carrying out a correction, without applying force, to the dimensions and/or shapes of parts produced by the LIGA process.
  • force-free means machining without direct contact between a machining tool and the parts to be machined, for example by the use of lasers.
  • the correction process can be carried out directly on a manufacturing base also defined as a wafer, on which the parts 10, 10' were produced by the LIGA process. This is illustrated in Figure 18.
  • the correction process is carried out on parts produced by LIGA which have been transferred to a part support 2.
  • the transfer can be done by a polymer film or by another technique of transfer.
  • machining means a correction of shape and/or dimension of at least a portion of a part at least partially previously carried out by the LIGA process.
  • machining also includes a simple correction of the 3D shape of the parts without necessarily removing material from the parts.
  • force-free machining is called unconventional machining in which there is no mechanical action transmitted by direct contact and force between a tool and the part, unlike conventional machining where there is a direct contact between the tool and the workpiece and in which significant cutting forces are involved. Force-free machining is therefore machining without direct contact between the part to be machined and a machining tool which would be likely to exert force or stress on said part. Force-free machining is machining with a machining force less than a Newton (N) or a specific cutting pressure less than N/mm2.
  • N Newton
  • Corrective machining equipment is defined as a machining system that corrects a previously defined shape.
  • the system can be arranged to correct the dimension of an opening or a part diameter.
  • Corrective machining equipment does not make a shape starting from a block of material of any shape, such as a cubic shape to make a cylinder, but it only corrects a shape previously made by the LIGA process.
  • the machining system will only be designed to correct the diameter of the hole and/or the external diameter of the cylindrical part. There are two scenarios for correction machining:
  • the corrective machining machine in a second case the corrective machining machine carries out the correction on parts which have been transferred, with the manufacturing positioning marks 20-24, on a part support introduced into the corrective machining machine.
  • the manufacturing reference mark X1Y1Z1 is defined by virtual axes X1, Y1, Z1 which are defined for example on the manufacturing base used in the LIGA process.
  • a coordinate system x1, y1, z1 defines the position of the parts in said manufacturing reference frame X1Y1Z1.
  • the corrective machining reference frame XYZ is advantageously defined by the virtual axes X, Y, Z which are defined by the machining machine 200.
  • a coordinate system x, y, z defines the position of the parts in said frame corrective machining reference XYZ.
  • corrective machining and manufacturing reference marks X-Y-Z are centered on a virtual reference center RC provided on the machining machine, RC’ planned in relation to the LIGA process.
  • RC virtual reference center
  • Corrective machining and manufacturing reference marks XYZ, X1Y1Z1 are shown in Figures 14-19.
  • a manufacturing positioning mark 20-24 is defined by at least one structure produced during the LIGA process and makes it possible to define in the manufacturing reference mark a relative reference position, specific to each metal part 10, 10' positioned on its manufacturing base 1.
  • a benchmark can be a point structure or a structure that has a 2D shape like a cross. If the markers are point structures, at least 3 markers 20-24 are required.
  • the relative position of the parts to be corrected in relation to said manufacturing references 20-24 is known precisely by the masks used during the LIGA process. The relative precision is of the order of 1 -2 pm.
  • the manufacturing positioning marks 20-24 can advantageously be used to define the manufacturing reference mark X1Y1Z1.
  • a corrective machining positioning mark 30-34, 40, 47 is defined by at least one structure produced during the transfer of the parts 10, 10' produced by LIGA on the support and which is read by the machining machine for define its position in the corrective machining reference frame, which makes it possible to determine, in the corrective machining reference frame of the machining machine 200, a position x, y, z. Identifying the corrective machining position marks in the corrective machining reference mark makes it possible to determine, for example, whether the transfer film has been distorted, which could result in the relative positions of the position marks corrective machining 30-34, 40-47 are different from the relative positions of the manufacturing positioning marks 20, 22, 24 in the manufacturing reference mark.
  • the corrective machining reference mark and the manufacturing reference mark may be confused and are based on the relative positions of the manufacturing positioning marks 20- 24 which are confused with the corrective machining positioning marks.
  • the corrective machining positioning marks can advantageously be used to define the corrective machining reference mark XYZ.
  • the equipment and method of the invention make it possible to carry out a correction of the desired dimensions and/or shape by said force-free machining, also defined as “force-free correction”.
  • the metal parts are produced in batches using a LIGA technique and with an average precision, typically +/- 2 microns, characteristic of the LIGA process, and are finalized by final machining without applying force.
  • the equipment and method of the invention may comprise at least one of the following force-free machining means:
  • an electromagnetic wave for example a beam of light such as a laser beam
  • microwaves preferably directional microwaves
  • electrochemical machining by electrochemical process, preferably local electrochemical attack (ECM).
  • ECM process is a machining method generally used for deburring, hollowing, polishing or drilling.
  • Electrochemical machining requires two elementary components: the electrolyte and electric current.
  • the “electrolyte” is, for example, salt water which constitutes the conductor of the electric current;
  • EDM Electronic discharge machining
  • the various force-free machining methods do not necessarily have to remove material.
  • a portion of a part can undergo deformation, such as a slight correction of the radius of curvature of a thin membrane.
  • metal parts can first undergo radiation with an infrared flow in order to soften or deform a metal part 10, 10', followed by local machining by femto laser.
  • the invention relates to equipment for corrective machining of metal parts 10, 10' of microtechnology produced previously by a LIGA process, comprising a machining machine 200.
  • the machining machine 200 may comprise a loading/unloading system 300 of part supports 2 for metal parts 10, 10', machining means without force to machine said metal parts 10, 10' and a system for controlling said force-free machining means.
  • said machining machine 200 defines a horizontal plane XY and a vertical axis Z orthogonal to the horizontal plane XY.
  • Each part support 2 comprises, at least on one side, a surface 2a, 2b arranged to fix a plurality of metal parts 10, 10' previously produced by the LIGA process.
  • the corrective machining equipment always comprises a measuring system, preferably a vision system arranged to be able to recognize the positions of the manufacturing positioning marks 20-24 on said manufacturing base introduced into the machining system, and/ or corrective machining positioning marks 30-34 on the part supports 2 introduced into the machining machine.
  • Figure 14 illustrates the situation of manufacturing parts by LIGA on a manufacturing wafer 1, also defined as substrate.
  • the 3 manufacturing positioning marks 20, 22, 24 define, on the plate 1, an orthogonal manufacturing reference mark X1Y1Z1 or, depending on the marks used, a manufacturing reference mark X1Y1Z1 which includes an angle a between the axes X1 and Y1.
  • the direction Z1 is always perpendicular to the plane defined by the axes X1 and Y1.
  • the center of the manufacturing reference mark can be defined anywhere on the wafer 1.
  • the three manufacturing positioning marks 20, 22, 24 are transferred identically to a parts support 2 to form three manufacturing positioning marks.
  • corrective machining positioning 30, 32, 34 which define in the machining machine 200, a corrective machining reference mark XYZ.
  • the vision system locates these three corrective machining positioning marks 30, 32, 34 in the corrective machining reference mark XYZ to deduce the position and orientation of the metal parts 10,10' in said machining reference mark patch XYZ.
  • the position and orientation of an asymmetrically shaped part can be obtained by recognizing, in the manufacturing reference frame X1 Y1Z1, the coordinates of the 4 characteristic points A, B, C, D.
  • Two points A, B define the 2D dimension maximum of the part, and two other points C, D define the minimum dimension of the part.
  • the corrective machining positioning marks 30-32 may have different distances from the manufacturing positioning marks 20-24. Also, the angles of the virtual axes a, a' defined by the corrective machining positioning marks 30-32 and the manufacturing positioning marks 20-24 may be slightly different as illustrated in Figures 14 and 15. This may have as an origin for example the contraction or elongation or twisting of the transfer film during transfer.
  • Fig.19 illustrates a parts support where the axes X1 and Y1 form an angle [3 which is different from 90°.
  • the relative position of the initial marks 20-24 can then be altered, for example by deformation of the transfer film.
  • the vision system can recognize the relative position D30-32, D 30-34, D32-34 of the transferred marks. By comparing the new relative distances D30-32, D30-34, D32-34 with the initial manufacturing relative distances D20-22, D20-24, D22-D24, the system can recognize the deformation and make a correction to the reference values of the workpieces. It is assumed here that the film deforms in a uniform manner. Otherwise it is possible to characterize, depending on the mechanical constraints, either by measurements or by modeling the possible deformations and make appropriate corrections. This is possible to achieve because the same type of film would be used for the transfer of parts.
  • the corrective machining reference mark is confused with the manufacturing reference mark and the corrective machining positioning marks are confused with the positioning marks of manufacturing.
  • the position and orientation of the metal parts 10,10' are perfectly known in relation to the corrective machining reference mark XYZ and can be used for the correction operation.
  • the corrective machining equipment comprises a system for recording at least one target geometry and at least one predetermined reference position x1, y1, z1 specific to each metal part 10, 10' with respect to a manufacturing reference mark the manufacturing reference mark.
  • the corrective machining equipment comprises a vision system 120 and a calculation unit 130 making it possible to recognize, in the corrective machining reference frame XYZ, the 3D geometry and the positioning of the metal parts 10, 10' previously produced by LIGA method and to determine a correction of the geometry to be made in relation to the target geometry and to said recorded reference position x1, y1, z1, at least the calculation unit 130 being arranged to cooperate with the means control system machining without force.
  • a lighting system 140 of the parts 10, 10' or part of the part support 2 is adapted in the machining equipment, preferably adapted to the vision system 120 as illustrated in Figure 4.
  • the system d The lighting can emit a 142 UV, visible or infrared beam which can be divergent, collimated or focused.
  • Said system for controlling said force-free machining means comprises a positioning system for said force-free machining means arranged to, before corrective machining of each metal part 10, 10', move and position said force-free machining means in the corrective machining reference mark with respect to said metal part 10, 10' to be corrected and to carry out the corrective machining as a function of said correction of the geometry, so as to obtain said target geometry.
  • said movement and positioning of the force-free machining means in a space XYZ is illustrated by the symbols AX, AY, AZ.
  • the force-free machining means comprise a transmitter 100 arranged to emit an electromagnetic wave 110.
  • the transmitter 100 is a particle emitter such as electrons, protons or neutrons.
  • the transmitter comprises a generator of an electric and/or magnetic field, for example an induction coil.
  • the transmitter 100 is a part adapted to emit an electric arc.
  • a transmitter can include at least two transmitters of different types.
  • the transmitter 100 is configured to emit an electromagnetic wave 110 having a wavelength between 150nm and 1 mm, preferably between 200nm and 15pm, even more preferably between 300nm and 5pm.
  • the transmitter 100 is a laser, preferably pulsed, configured to emit a laser beam 110.
  • the latest generation lasers with ultra-short pulses allow the controlled and precise removal of material.
  • the proposed solution combines corrective machining by ultra-short wave laser on components previously manufactured by LIGA technology.
  • said laser 100 can be a femtosecond laser, configured to emit pulses having a duration of less than 900 femtoseconds, preferably less than 400 femtoseconds.
  • Machining a surface and/or internal hole of a metal part by laser, preferably a femtosecond laser, is very fast, and machining can be done in approximately 0.5 to 1.5 seconds depending on the dimensions of the openings to achieve. Typical opening diameters are between 0.05 mm and 2 mm.
  • Typical pulse durations of a pulsed laser 100 are preferably between 1000 fs and 40 fs.
  • an emitter 100 can emit in the infrared with a wavelength between 800 nm and 1100 nm, ideally 1030 nm, or in the green with a wavelength between 500 nm and 540 nm, ideally 515 nm , or in the blue with a wavelength between 400 nm and 480 nm or in the ultraviolet with a wavelength less than 400 nm, ideally 343 nm.
  • the transmitter 100 is a femtosecond laser emitting a UV, green or infrared beam.
  • a 343 nm UV femtosecond laser and a 515 nm green femtosecond laser can achieve a roughness of less than 50 nm on metal parts.
  • a typical roughness is 100 nm or better.
  • the maximum energy per laser pulse is advantageously close to 2 mJ.
  • the power of the laser is typically 20 W, but must be adapted depending on the material of the metal parts 10, 10'.
  • One of the advantages of manufacturing microstructures by photolithography and electroforming is being able to manufacture a large number of parts on the same basic substrate.
  • Retouching can therefore be done when the metal parts 10, 10' are still positioned on the part support 2 in the same configuration as they had on the substrate 1 during the LIGA process.
  • a movement system in the XY plane for the part support 2 or for the transmitter 100 is sufficient to be able to work a large number of metal parts 10, 10'.
  • each part 10, 10' on the part support 2 is perfectly known. This is not essential to the corrective machining equipment and method of the invention, but can be advantageously implemented in one embodiment.
  • the positioning of each part 10, 10', of each hole in parts can be referenced.
  • the parts support 2 is a flexible support. The transfer of parts from substrate 1 on which parts 10, 10' are produced by LIGA onto a part support 2 is illustrated in Figure 1 and described in more detail in the paragraph relating to the process of the invention.
  • Figure 5 illustrates a metal part 10 which comprises a hole 12 of which at least one vertical section does not have a uniform diameter and whose average diameter D0 does not have not the right value.
  • a laser beam 110 is moved ( Figure 6) to the predetermined location making it possible to correct ( Figure 7) the diameter of the hole to its desired value D1 ( Figure 8).
  • the corrective machining equipment comprises a loading/unloading system 300 of part supports 2.
  • At least one corrective machining positioning mark is provided on said support 2 of metal parts 10, 10'.
  • corrective machining positioning marks 30, 32, 34 are recognized by the vision system in the corrective machining reference mark XYZ of the machining machine.
  • Each corrective machining positioning mark 30, 32, 34 is linked with a manufacturing positioning mark 20, 22, 24 from which the reference position x1, y1, z1 of each part 10, 10' in the manufacturing reference mark X1Y1Z1 is defined.
  • the term "linked" means for example that the corrective machining positioning marks 30, 32, 34 are obtained on the part support 2 by identical transfer of the manufacturing positioning marks 20, 22, 24 provided on the plate 1.
  • Figure 13 illustrates a wafer-shaped substrate 1 comprising several manufacturing positioning marks 20, 22, 24, 26.
  • Figure 20 illustrates corrective machining positioning marks 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 which come from a transfer of corresponding manufacturing positioning marks provided on the wafer 1.
  • these corrective machining positioning marks 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 are located near the parts 10, 10’, 10”, 10’” which are to be corrected.
  • the corrective machining positioning mark does not necessarily have to be on said part support 2. Indeed, in another embodiment the corrective machining positioning mark is provided on the machining machine 200.
  • the corrective machining positioning mark is at least one alignment mark made on a surface of said support 2 of metal parts 10, 10'.
  • the corrective machining positioning mark may for example consist of one or more alignment patterns, for example cross-shaped patterns.
  • the corrective machining positioning mark is at least one alignment mark made on a surface of said part support 2, near each part 10,10'.
  • each metal part 10, 10', 10", 10'" has its own corrective machining positioning mark near it.
  • the corrective machining positioning mark is an element of the metal part 10, 10'.
  • the vision system in the XYZ corrective machining reference frame It should be noted that in the case of parts 10, 10' of symmetrical shape, such as cylinders, it is sufficient to know the coordinates x1, y1, z1 of the parts on the manufacturing plate 1 in the manufacturing reference mark X1Y1Z1.
  • the equipment and the method of the invention can implement different corrective machining positioning markers, for example at least one marker on the part support and at least one marker on a frame which holds the part support. pieces.
  • the vision system 120 is arranged to carry out a 3D geometry and positioning measurement with a precision of less than 10 pm, preferably less than 5 pm, more preferably less than 2 pm, in at least one of the 3 X, Y, Z axes.
  • the vision system 120 includes:
  • the vision system 120 preferably also includes suitable image processing means.
  • the vision and recognition system may include image processing means which take into account the diffraction effects encountered during the optical resolution of characteristics and small dimensions.
  • a vision system including means of compensating for diffraction effects, makes it possible to achieve measurement and repeatability accuracies of ⁇ 0.2 um.
  • the focusing and the 3D movements of the beam 110 are carried out by an optical unit, for example an optical unit which may comprise a system for adapting the shape of a laser beam and an orientation of 3, 4 or 5 axes in space.
  • an optical unit which may comprise a system for adapting the shape of a laser beam and an orientation of 3, 4 or 5 axes in space.
  • the focusing of the laser beam can be adapted during the correction operation of metal parts 10, 10'.
  • the position measuring device is adapted to the positioning system of a laser 100.
  • the device for measuring the xyz position of the metal parts 10, 10' comprises a optical vision system 120 which is preferably attached to said laser 100, as illustrated in Figure 4.
  • Figure 4 illustrates an example of an arrangement of such a vision system 120 comprising an image sensor adapted to form images in a horizontal plane XY and preferably an illumination system 140 adapted to emit an illumination beam 142.
  • the xyz position measuring system can advantageously comprise a system for determining the vertical position z of the metal parts 10, 10'.
  • such a system for measuring the vertical position is an optical system comprising a dynamic focusing system in the vertical direction Z.
  • the 2D visualization system can be arranged in order to make 2D measurements according to different predetermined vertical positions. .
  • different 2D images can be taken for different z positions.
  • the system can also be adapted to provide 2D images for a certain vertical position.
  • the vision system can be moved in the vertical direction so as to visualize a predetermined surface, for example the upper face or the rear face of the metal parts 10, 10'. This makes it possible to increase the precision of the 3D xyz measurement of metal parts 10, 10'.
  • the x-y-z position measuring device is arranged to carry out a measurement with a precision of less than 20 pm, preferably 10 pm, more preferably 5 pm, and preferably less than 2 pm, in the 3 axes ,Y,Z.
  • the force-free machining means comprise a transmitter and said positioning system comprises a 5-axis orientation system, arranged to cooperate with the control system of said transmitter 100.
  • said transmitter 100 is a laser and the orientation system includes an optical system in order to be able to orient the emitted beam 110 in space.
  • said system for controlling the force-free machining means can be arranged to machine at least a portion of the metal parts 10, 10' according to different machining stages.
  • part of the parts 10, 10' fixed on said part support 2 would need to have a height, defined in the Z axis, reduced by 3 pm and another part of the parts 10, 10' would require a correction of the height of only 1 pm.
  • a parts support 2 is arranged to receive more than 10, preferably more than 100, preferably more than 1000, preferably more than 5000 metal parts 10, 10', and said machining machine 200 can be adapted to be able to machine at least 5000 parts in less than 10000 seconds.
  • the machining machine 200 comprises a system for releasing, after their machining, at least part of the metal parts 10, 10' from their support 2.
  • the machining machine 200 comprises a machining program for machining a predetermined number of said plurality of metal parts 10, 10'.
  • the machining program can make it possible to machine two sets of metal parts 10, 10' by two different lasers of the machining machine 200 or can make it possible to machine two sets of parts by two modes of operation. different operation of a transmitter such as a pulsed laser. These different modes of operation may consist of the use of different energies or powers, and/or by adjusting the numerical aperture of the laser beam.
  • the machining machine 200 includes a machining program for machining at least a portion of the metal parts 10, 10' according to different machining steps. For example, each part can be treated to make a hole, followed by an operation for processing an edge or a circumference of the metal part 10, 10'.
  • the machining machine of the invention 200 may comprise at least two lasers which produce non-parallel beams.
  • a first femtosecond laser can be adapted to make apertures and another laser can be used to produce a beam that is not parallel to the beam of the first laser.
  • the machining machine 200 of the invention can comprise at least one multibeam optics, adapted to carry out simultaneous machining of several parts at the same time.
  • the invention also relates to a process for corrective machining of microtechnology metal parts previously produced by a LIGA process, said process comprising the different steps (A-F) consisting of:
  • A provide on a parts support 2 metal parts 10, 10' previously produced by a LIGA process
  • B equip yourself with corrective machining equipment, as described, and insert at least one of said part support 2 into said machining machine 200;
  • the parts support 2 is replaced by the manufacturing plate 1 comprising the metal parts to be corrected.
  • the corrective machining and manufacturing reference marks are confused, and the corrective machining and manufacturing positioning marks are also confused.
  • the positioning mark of the corrective machining provided on said support 2 was transferred from the substrate 1 in which the metal parts 10, 10' were produced by the LIGA process from a manufacturing positioning mark.
  • the corrective machining positioning mark 30, 32, 34, 40-47 is provided on said support 2 and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark XYZ, said reference mark corrective machining positioning 30, 32, 34, 40-47 being linked to at least one positioning mark of manufacturing 20, 22, 24, 26 from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference frame X1Y1Z1 is defined.
  • the corrective machining positioning mark 30, 32, 34, 41 -47 has been transferred from the manufacturing positioning mark 20, 22, 24, 26 provided on the substrate 1 in which the metal parts 10, 10' by the LIGA process.
  • the rate of corrective machining of the metal parts 10, 10' arranged on a parts support 2 is dictated by the corrective machining time, for example by the corrective machining time of the hole - typically 0.5 to 1.5 sec - plus the time of moving the table from one metal part 10, 10' to another.
  • the corrective machining time is typically 0.3 to 1 second depending on the size and the distance between each metal part 10, 10'. For 10, 10' parts with an external diameter of 0.9 mm, more than 8,000 10, 10' metal parts can be arranged on a round support of 150 mm in diameter.
  • Loading and unloading part supports 2 is extremely easy, and even if it is not fast, the time is divided by the number of parts 10, 10' per support 2.
  • An automatic loading system for part supports 2 allows the machining machine to operate completely autonomously for very long periods, despite a cycle time for corrective machining of the parts which is typically around 1 second.
  • the vision system 120 proceeds by taking a picture of each of the metal parts 10, 10' individually.
  • the vision system 120 proceeds by successively taking pictures of 10 to 15 metal parts.
  • the positioning of the force-free machining means 100, relative to said metal parts 10, 10' is done by a movement in a plane X-Y or in space X-- Z of said force-free machining means 100.
  • step E the positioning of the force-free machining means relative to said metal parts 10, 10' is done by moving said part support 2.
  • step E the positioning of the force-free machining means is done by moving said transmitter 100 and also said part support 2. These two movements do not necessarily have to be simultaneous.
  • step D of recognizing the geometry and position of the metal parts 10, 10' is carried out successively for all the metal parts 10, 10' just before their machining.
  • At least one step of cleaning the parts 10, 10' is carried out between two corrective machining cycles of the metal parts 10, 10'.
  • the corrective machining step E comprises at least the correction of an opening 10a, 10b, 10c, 12 in at least one of said plurality of metal parts 10, 10'.
  • the part supports 2 can be of all shapes, typically rectangular, square or circular.
  • the support is a flexible film made from a polymer.
  • the film is held in a frame as support.
  • the support is for example an adhesive film commonly used in the microelectronics industry and known by the English term “tape”. This type of film is used in this industry to enable sawing, machining or thinning of wafers, for example.
  • the parts support 2 can be a transparent glass support, for example made of borosilicate glass.
  • the parts support 2 can be a wafer, commonly called a wafer in English, made of semiconductor material, metal alloy, ceramic material or other material.
  • the parts support 2 may be a combination of the supports described above.
  • the machining of the parts 10,10' can be accompanied by drilling of the support 2. For example, when widening a hole, a laser can pierce the parts support 2 and thus more easily evacuate the metal removed from the parts 10, 10'.
  • the parts support 2 is made of a hard material and includes an adhesion film
  • the parts supports 2 can be pierced.
  • part supports 2 which are drilled, with openings provided at each position intended to position the metal parts 10, 10', it is possible to facilitate the corrective machining of the parts as well as their release.
  • the fact of having an opening under each metal part makes it possible to easily pass through the adherent film of the part support 2 which will be pierced, forming an opening in the film member.
  • the material of the metal part 10, 10' as well as that of the adhesive film can be evacuated through the opening of the hard part support 2 which is located under the metal part 10, 10'. This evacuation can be done by suction or by a pressurization system.
  • Said adhesion film also ensures that the metal parts cannot move or vibrate during laser machining. A simple placement of parts could not be used during a transfer to a parts support.
  • said adhesion film may be a semi-adherent or adhesive layer such as a double-sided adhesive strip, for example a polymer film, which is fixed on a parts support 2.
  • a semi-adherent or adhesive layer such as a double-sided adhesive strip, for example a polymer film, which is fixed on a parts support 2.
  • the adhesion of a transfer film is typically between 0.50 and 4.50 N/25mm
  • the transmission, for wavelengths between 400nm and 3pm is at least 25%, preferably at least 50% and more preferably at least 75%.
  • the thickness of said transfer film is between 0.80 and 1.25 mm.
  • the variation in the thickness of said transfer film is less than 10% of its thickness, preferably less than 5% of its thickness, the thickness being defined as the average thickness of said transfer film.
  • machining can also be done by directing the laser from the opposite side of the parts which are arranged on the part support 2.
  • openings can be provided in the adhesion film under each part.
  • a force-free machining system using a laser 100, may comprise optics delivering more than one laser beam, typically 2, 4, 9, 16 or more beams. This allows the simultaneous machining of several 10, 10’ metal parts at the same time.
  • the multiple beams are of Gaussian shape, but can have modifications of numerical aperture and working distance due to the diffractive optical element -DOE- depending on the desired function of the optical beam which is directed on the part to be machine. It is here referred to the following publication: https://www.pulsar-photonics.de/en/optical-modules/multibeamscanner-mbs/
  • Pulsar Photonics for example, whose reference is found under the website https://www.pulsar-photonics.de/, offers a solution of a multi-beam scanner for multi-beam laser processing.
  • Such a system comprises at least one beam scanner based on a galvano system.
  • Selectable beam splitting with a multi-beam module generates a fixed beam arrangement in the scanning system work plane. This approach makes it possible to multiply the speed of the process in the production of periodic structures.
  • the power of the laser system can be divided into up to 100 partial beams and more.
  • Typical beam distributions can be, without limitation: 2x2, 4x4, 8x8, where n x m or n and m are different numbers. It is understood that laser beams may be different, for example they may have a different focal length.
  • the release of the metal parts 10, 10', fixed to the parts support 2 can be done in various ways, for example by solvents or via heat treatment or UV exposure. Exposure to radiation can, for example, cause the release of gas at bonding interfaces. Release can also be achieved by exposure to heat or flashes of infrared radiation. Said UV and/or infrared radiation can be produced by pulsed power sources.
  • step F of releasing the parts can be done in various ways:
  • the advantage of the LIGA technique is to produce metallic microcomponents with very high precision in X and Y and with a thickness of up to several millimeters. It is also possible to apply the process in several stages to obtain a microcomponent at several levels, each level being built on the previous one.
  • the wafer 1 also defined as a substrate, is generally a support plate of glass, metal or silicon on which a conductive layer produced by an evaporation of chromium and gold, for example, is deposited.
  • the “conductive substrate” is therefore either the naturally conductive substrate, or the substrate with a conductive layer on its surface.
  • a layer of photosensitive resin preferably of the negative type sensitive to UV ultraviolet rays, hereinafter called “photoresist”, typically from the SU-8 family of MicroChem Corporation. It is also possible to use dry photosensitive resin, that is to say without solvent or with very low levels of solvent. Alternatively, the photoresist could be of the positive type.
  • This photoresist layer is polymerized after selective irradiation.
  • the irradiated parts are polymerized while the non-irradiated parts are not polymerized. If necessary, the photoresist layer is flattened before irradiation.
  • a photoresist mold 3 is obtained. This mold 3 is illustrated in Figure 1, step 1 a and the parts of photoresist eliminated reveal cavities. On a single-level mold, these cavities reveal the conductive substrate 1.
  • the next step consists of filling the mold 3 with photoresist according to an electroforming operation, the conductivity of the conductive substrate 1 allows a metal deposition in the cavities of the mold 3 and when the level defined by the polymerized layer of the mold 3 is reached, the metallization is interrupted.
  • step 1 b a slight overflow of the metal part 5. It is customary, but not necessary, to extend the electroforming once the upper level of the mold 3 has been reached to ensure that all cavities are filled.
  • Figure 1 b illustrates the state in which the assembly is at the end of these operations.
  • the electroformed metal layer forms a plurality of metal portions 5 linked together by the photoresist mold 3 and secured to the conductive substrate 1.
  • the face of the metal parts corresponding to the free side of the metallization by electroforming is called "external face”.
  • the “internal face” is that which, during metallization, is in contact with the conductive substrate 1.
  • Metallization by electroforming creates metal portions 5 with a raw external face 5a and a raw internal face 5b. They are called “raw” because they are a direct result of electroforming, either unmachined or polished.
  • a first machining step is carried out on the raw external face 5a of the microparts to obtain the machined external face 5c of the metal portions 5 in a desired state.
  • the sides of the metal portions 5 correspond to the vertical part of the metal portions 5 in contact with the mold 3 during the electroforming phase.
  • the height of the metal portions 5 is at this stage approximate.
  • the result is illustrated in step 1 c allowing you to see the machined external face 5c of the metal portions 5.
  • the next step consists of eliminating the photosensitive resin mold 3 by chemical attack.
  • the conductive substrate 1 will remain integral with the plurality of metal portions, as illustrated in step 1 d.
  • the next step is the application of a binder resin 4.
  • This resin will cover the machined external face 5c and the sides of the metal portions 5 and fill the cavities left free by the elimination of the mold 3, i.e. say being in contact with the substrate driver 1.
  • This binding resin 4 will also exceed the height of the metal portions as illustrated in step 1 e.
  • step 1f Next comes the preparation of the assembly by lowering and flattening the binder resin 4 to form a flat reference surface 4’ parallel to the conductive substrate 1.
  • step 1f The result is illustrated in step 1f.
  • the lowering of the binder resin 4 is done so that the machined external face 5c of the metal portions 5 remains covered with binder resin 4.
  • This assembly is released from the conductive substrate 1 by machining the latter or any other method of releasing the conductive substrate 1. All of the metal portions 5 and the binder resin 4 form a rigid whole.
  • Figure 1g The result is shown in Figure 1g.
  • Said binder resin 4 can be, for example, a hot melt glue based on natural shellac and a mineral filler which can be in the form of powder or in pieces.
  • the cement product B67 or MelBo325 from Stettler Sapphire (internet ref.: https://www.stettlersapphire.ch/index.php/fr/), for example, can be used.
  • the raw internal face 5b of the metal portions is machined to obtain the machined internal face 5d.
  • the machining operation will reduce the height of the assembly until a desired height of the metal parts 10, 10’ to be produced is reached. The result is visible at step 1 h of Figure 1.
  • a transfer film which is the part support 2 is applied to the machined internal face 5d of the metal portions 5 (see step 1 i).
  • the binder resin 4 can be removed by dissolution for example.
  • the metal portions 5 form the metal parts 10, 10' which will subsequently undergo a correction of dimensions or shape according to the force-free machining process as described in this document.
  • the metal parts 10, 10' are linked together by the transfer film acting as part support 2 (see step 1j, Figure 1).
  • the metal parts 10, 10' thus find themselves in the same position in the X-Y plane as during the manufacture of the photoresist mold as well as all the other steps in which the substrate 1 was present.
  • the force-free machining equipment can be adapted to carry out a first corrective machining cycle and that the metal parts 10, 10' are finished by another process such as a mechanical or chemical process.
  • pierced metal parts 10, 10' can be treated internally or outside the machining machine 200 in order to clean them or for a plasma smoothing treatment carried out on all the parts 10, 10' on a parts support 2.
  • the machining machine 200 may include means for depositing a coating on the parts 10, 10' before or after their machining.
  • all the parts 10, 10' can undergo a first corrective machining step which can be a surface preparation step carried out for example by said femtosecond pulse laser.
  • all of the metal parts 10, 10' can undergo a cleaning step and/or deposition of a layer.
  • Depositing a layer before corrective machining with the femtosecond laser makes it possible to better delimit the corrective machining zone. This layer can be removed after the corrective machining process.
  • a first drawer may comprise a support 2 with parts 10, 10' in which a hole must be corrected and another drawer may comprise another support with parts whose surface must be corrected or on which a predetermined shape must be executed.
  • the parts support 2 in a drawer of a cassette system 300 can undergo several corrective machining cycles. For example, during a first cycle all the parts 10, 10' are processed to correct a hole and during a second loading of part supports 2 into the machining machine 200, all the part supports 2 can be passed through the machining machine in order to correct for example an edge of the parts 10, 10'.
  • At least one other type of laser can be used.
  • This laser may be another femtosecond laser.
  • the parts 10, 10' do not necessarily have to be arranged in a homogeneous manner on their parts support 2.
  • the metal parts 10, 10' can be arranged in a shaped arrangement disk or rectangle.
  • the parts 10, 10' can be fixed on both sides of a parts support 2, for example by temporary gluing.
  • a double-sided arrangement (not illustrated in the Figures) makes it possible to increase, for example by a factor of 2, the speed of corrective machining by the machining machine 200 of the invention. It is understood that an inspection system can be used to track the dimensions of the corrected parts and to adapt the corrective machining parameters of the laser machine to enable autonomous and more precise production.
  • the metal parts 10, 10' are typically millimeter or micrometer in size. Femtosecond laser machining allows very high machining accuracies, typically less than ⁇ 1 pm. Surface roughness in cutting mode can reach roughness of 50nm or lower.
  • a metallic microtechnology part 10, 10' is obtained by the method described and comprises at least one portion which presents, between the dimensions of the corrected part and the target geometry, a difference of less than 2 pm, preferably less than 1.5 pm.
  • At least two surfaces of said metal microtechnology part 10, 10' have been corrected with the method according to the invention.
  • Figures 9-12 illustrate metal parts produced by the part correction equipment and the method according to the invention.
  • Figure 9 represents a metal part 10 comprising structures made in 3 different planes P1, P2, P3 and comprising openings 10a, 10b, 10c.
  • Figure 10 shows a watchmaking anchor produced according to the process of the invention.
  • Figure 11 shows a clockwork toothed wheel produced according to the method of the invention.
  • Figure 12 shows a connector part produced according to the method of the invention.
  • the part 10 illustrated in Figure 12 may include at least one surface 10e, 10d which has been corrected with the method and the machining equipment according to the invention.
  • the following example shows an application case with metal parts 10, 10' on part supports 2 having a diameter 150 mm.
  • 10' parts with a diameter of 0.9 mm, approximately 8,000 parts can be produced on a support of parts 2 which is preferably a wafer and achieve corrective machining rates of around 1 second, that is to say between 8 and 10 times lower than what could be obtained with a conventional approach.
  • corrective machining equipment includes:
  • a measuring system 120 capable of measuring very precisely the position x, y, z of each metal part 10, 10' in the corrective machining reference mark XYZ;
  • machining machine 200 including a femtosecond laser.
  • the loading and unloading system is preferably a "cassette" type system comprising a plurality of drawers, each drawer being adapted to contain a single wafer.
  • the cassette system will therefore include a maximum of 25x8000 parts to be machined, therefore a maximum of 200,000 10, 10' parts.
  • the method and the machining machine 200 of the example make it possible to insert the part support 2 under a femtosecond laser 100 and to correct all the parts 10, 10' on a single part support 2.
  • all the parts 10 , 10' fixed on a support of parts 2 are corrected, it is unloaded towards a drawer of a cassette system 300 associated with the machining machine 200 and corrective machining of the metal parts fixed on a second support is carried out of pieces 2', 2”, 2'” and so on.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The present invention relates to equipment for the corrective machining of metal workpieces (10, 10') previously produced by a LIGA (lithography, electroplating and moulding) method and comprising a machining apparatus (200) comprising means for the forceless machining of said metal workpieces (10, 10') and a control system for controlling said forceless machining means. The equipment comprises a system for recording at least one predetermined target geometry and at least one predetermined reference position (x1, y1, z1) which are specific to each metal workpiece positioned on a support (2) with respect to a reference frame of reference. The corrective-machining equipment makes it possible to determine and perform a geometry correction that needs to be made in relation to the target geometry. The invention also relates to a method for the corrective machining of metal microtechnology workpieces (10, 10') previously produced by a LIGA (lithography, electroplating and moulding) method, said method comprising the various steps (A-F) consisting in: A) providing, on a support (2), metal workpieces (10, 10') previously produced by a LIGA (lithography, electroplating and moulding) method; B) providing said corrective machining equipment and inserting at least one of said supports (2) in said machine apparatus (200); C) recording, in a fabrication frame of reference (X1Y1Z1) used during the production of the metal workpieces (10, 10') via the LIGA method, a predetermined target geometry and at least one predetermined reference position (x1, y1, z1) specific to each metal workpiece (10, 10') positioned on the support (2) with respect to a reference frame of reference; D) recognizing, within at least a corrective-machining frame of reference (X-Y-Z) connected with said fabrication frame of reference (X1Y1Z1), the 3-D geometry and positioning of the metal workpieces (10, 10') previously produced by a LIGA method , and determining a geometry correction to be applied with respect to said target geometry and to said reference position (x1, y1, z1) recorded using said viewing system (140) and said computation unit (120); E) performing corrective-machining steps on said metal workpieces (10, 10') using said forceless machining means (100) which, prior to the corrective machining of each metal workpiece (10, 10') are moved and positioned in the reference frame of reference with respect to said metal workpiece (10, 10') that is to be corrected so as to perform the corrective machining according to the geometry correction determined in step D so as to obtain the target geometry; and F) releasing at least one of said metal workpieces (10, 10') from its support (2).

Description

PROCEDE ET EQUIPEMENT D’USINAGE CORRECTIF DE PIECES MICROTECHNIQUES METHOD AND EQUIPMENT FOR CORRECTIVE MACHINING OF MICROTECHNICAL PARTS
Domaine de l'invention Field of the invention
L'invention concerne le domaine général de la microtechnique et notamment l’usinage correctif de pièces par des moyens d’usinage sans force. L’invention concerne plus particulièrement un procédé et un équipement d’usinage correctif de petites pièces métalliques, réalisées préalablement par un procédé LIGA, à l’aide de moyens d’usinage sans force, comme un laser à très courtes impulsions. The invention relates to the general field of microtechnology and in particular the corrective machining of parts by force-free machining means. The invention relates more particularly to a method and equipment for corrective machining of small metal parts, previously produced by a LIGA process, using force-free machining means, such as a very short pulse laser.
L’équipement d’usinage trouve une application particulière dans l’industrie horlogère, notamment pour la réalisation de pièces de montres. On peut également citer des applications dans les domaines de la fluidique (buses) et médicales (paliers, isolateurs) et de la connectique (pointes de test). Machining equipment finds particular application in the watchmaking industry, particularly for the production of watch parts. We can also cite applications in the fields of fluidics (nozzles) and medical (bearings, insulators) and connectors (test tips).
Etat de la technique State of the art
L’utilisation de petites pièces réalisées dans des métaux est connue dans divers domaines tels que les applications médicales ou l’horlogerie. The use of small parts made of metals is known in various fields such as medical applications or watchmaking.
Les techniques d’usinage traditionnelles sont surtout limitées aux techniques d’usinage ou façonnage à l’aide d’abrasifs ou des techniques de chimie ou par traitement plasma. Traditional machining techniques are mainly limited to machining or shaping techniques using abrasives or chemical techniques or plasma treatment.
Une autre technique consiste à réaliser des pièces microtechniques par un procédé LIGA (Lithographie Galvanoformung Abformung). Initialement la technique était destinée à fonctionner avec des rayons X. La nécessité de mettre en œuvre un équipement coûteux (synchrotron) rend cette technique peu compatible avec une production de masse de microstructures devant avoir un faible coût unitaire. C’est pourquoi, sur la base de ce procédé LIGA, des procédés analogues ont été développés mais utilisant des résines photosensibles au rayonnement ultraviolet (UV). Un tel procédé est par exemple décrit dans la publication de A. B. Frazier et al., intitulée «Metallic Microstructures Fabricated Using Photosensitive Polyimide Electroplating Molds», Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 2, Issue 2, 87-94, June 1993. Cet article décrit un procédé pour la fabrication de structures métalliques par électrodéposition de métal dans des moules en résine photosensible à base de polyimide. Another technique consists of producing microtechnical parts using a LIGA process (Lithography Galvanoformung Abformung). Initially the technique was intended to operate with X-rays. The need to implement expensive equipment (synchrotron) makes this technique hardly compatible with mass production of microstructures which must have a low unit cost. This is why, on the basis of this LIGA process, similar processes have been developed but using resins photosensitive to ultraviolet (UV) radiation. Such a process is for example described in the publication by A. B. Frazier et al., entitled “Metallic Microstructures Fabricated Using Photosensitive Polyimide Electroplating Molds”, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 2, Issue 2, 87-94, June 1993. This article describes a process for the manufacture of metallic structures by electrodeposition of metal in photosensitive resin molds based on polyimide.
La technologie LIGA permet de réaliser des géométries irréalisables à l’aide de procédés de productions standard. La technologie LIGA est une technique additive qui a l’avantage d’être très peu coûteuse et qui peut être mise rapidement en œuvre, ce qui rend ce procédé très compétitif face aux méthodes traditionnelles par enlèvement de matière. Le procédé est idéal pour le prototypage rapide ainsi que pour la production de grande série et permet d’atteindre un bon niveau de précision micrométrique ainsi qu’une bonne qualité d’état de surface. LIGA technology makes it possible to produce geometries that are unrealizable using standard production processes. LIGA technology is an additive technique that has the advantage of being very inexpensive and can be implemented quickly, which makes this process very competitive with traditional methods by material removal. The process is ideal for rapid prototyping as well as for large series production and makes it possible to achieve a good level of micrometric precision as well as good surface finish quality.
Le procédé UV-LIGA nécessite des outillages, des équipements industriels et des techniques très différents des méthodes de micro-fabrication conventionnelles. The UV-LIGA process requires tooling, industrial equipment and techniques that are very different from conventional micro-manufacturing methods.
Un procédé typique de la technique LIGA consiste à : A typical process of the LIGA technique consists of:
- déposer sur un substrat une couche de 1 à 1000 pm d'une résine photosensible appelée photoresist ; - deposit on a substrate a layer of 1 to 1000 μm of a photosensitive resin called photoresist;
- effectuer si nécessaire une planarisation de la couche de photoresist par usinage mécanique ; - carry out, if necessary, a planarization of the photoresist layer by mechanical machining;
- effectuer à travers un masque une irradiation au moyen d'un synchrotron ou par une exposition aux rayons ultraviolets ; - carry out irradiation through a mask using a synchrotron or by exposure to ultraviolet rays;
- développer, c'est-à-dire éliminer par des moyens chimiques, les portions de photoresist non polymérisées et créer de ce fait une cavité ou moule en photoresist; - develop, that is to say eliminate by chemical means, the unpolymerized photoresist portions and thereby create a photoresist cavity or mold;
- réaliser un dorage sélectif sur les surfaces supérieures de la cavité en photoresist dans le cas de la réalisation de cavité à plusieurs niveaux ; - carry out selective gold plating on the upper surfaces of the photoresist cavity in the case of producing a cavity on several levels;
- répéter les étapes précédentes pour réaliser des cavités à plusieurs niveaux ;- repeat the previous steps to create cavities on several levels;
- électro-former un métal dans cette cavité afin d'obtenir le composant micromécanique. - electroform a metal in this cavity in order to obtain the micromechanical component.
Il est également possible de réaliser des micropièces qui comprennent plus qu’un seul élément. Par exemple, le document EP 1 916567 décrit un procédé de fabrication mixte de pièces par photolithographie, ajouts d’inserts et électroformage. Ce procédé nécessite l’assemblage d’au moins deux éléments, l’un obtenu par photolithographie et croissance galvanique, et l’autre par un autre procédé de fabrication, et il comprend les étapes suivantes: It is also possible to produce microparts that include more than a single element. For example, document EP 1 916567 describes a mixed manufacturing process for parts by photolithography, addition of inserts and electroforming. This process requires the assembly of at least two elements, one obtained by photolithography and galvanic growth, and the other by another manufacturing process, and it includes the following steps:
- irradiation à travers un masque d’une couche de résine photosensible appliquée sur un substrat; - irradiation through a mask of a layer of photosensitive resin applied to a substrate;
- développement de la couche de résine photosensible pour former un moule en résine polymérisée; - development of the photosensitive resin layer to form a polymerized resin mold;
- placement d’un élément rapporté obtenu par un autre procédé de fabrication dans le moule de résine polymérisée ; - dépôt d’une couche métallique par électroformage sur le substrat de sorte que la croissance de la couche métallique enserre tout ou partie de l’élément rapporté ; - placement of an added element obtained by another manufacturing process in the polymerized resin mold; - deposition of a metal layer by electroforming on the substrate so that the growth of the metal layer surrounds all or part of the added element;
- obtention de la pièce par séparation du substrat d’avec la couche métallique électroformée solidaire de l’élément rapporté et élimination du moule en photoresist. - obtaining the part by separation of the substrate from the electroformed metal layer attached to the added element and elimination of the photoresist mold.
Les microstructures obtenues selon les procédés de l’art antérieur ont une précision limitée, ce qui résulte de la nature du procédé LIGA The microstructures obtained according to the methods of the prior art have limited precision, which results from the nature of the LIGA process.
Les microstructures obtenues selon les procédés de l’art antérieur sont des microstructures métalliques réalisées en un seul métal, ce qui n’est pas toujours optimal, pour des applications horlogères notamment. En effet, il peut être intéressant, pour des raisons esthétiques, tribologiques ou plus généralement mécaniques, etc., de réaliser des microstructures bimétals comportant au moins une pièce en un premier métal insérée dans une pièce en un deuxième métal. The microstructures obtained according to the processes of the prior art are metallic microstructures made from a single metal, which is not always optimal, particularly for watchmaking applications. Indeed, it may be interesting, for aesthetic, tribological or more generally mechanical reasons, etc., to produce bimetal microstructures comprising at least one part made of a first metal inserted in a part made of a second metal.
Habituellement, pour réaliser de telles microstructures bimétals, l’insert (ou les inserts) en un premier métal est (ou sont) rapporté(s) de manière artisanale sur la pièce en un deuxième métal par enchâssement, sertissage, vissage ou autre emboutissage. Usually, to produce such bimetal microstructures, the insert (or inserts) in a first metal is (or are) attached in a traditional manner to the part in a second metal by embedding, crimping, screwing or other stamping.
Le procédé basé sur la photolithographie et l’électroformage permet d’obtenir des formes et des précisions inégalées par les méthodes traditionnelles. Malgré cette très bonne précision, la demande pour des performances encore meilleures ne cesse d’augmenter. The process based on photolithography and electroforming makes it possible to obtain shapes and precisions unmatched by traditional methods. Despite this very good precision, the demand for even better performance continues to increase.
Avec le procédé LIGA, le contrôle des dimensions (le diamètre et la verticalité, par exemple pour un trou), dépend de beaucoup de paramètres. On peut citer par exemple, la géométrie de la résine (qui elle-même dépend des paramètres du procédé lithographique), puis de l’évolution de cette géométrie durant l’électrodéposition. La taille des cavités, le type de photoresist, la hauteur du photoresist, le type et l’épaisseur du métal déposée, par exemple, sont des paramètres importants. With the LIGA process, the control of dimensions (diameter and verticality, for example for a hole), depends on many parameters. We can cite for example, the geometry of the resin (which itself depends on the parameters of the lithographic process), then the evolution of this geometry during electrodeposition. The size of the cavities, the type of photoresist, the height of the photoresist, the type and thickness of the metal deposited, for example, are important parameters.
La répétabilité est extrêmement compliquée à maîtriser en raison de tous ces facteurs. Repeatability is extremely complicated to master due to all of these factors.
Il est donc évident que pour obtenir de manière précise et répétable un trou, par exemple, dans une microstructure fabriquée par LIGA, un contrôle rigoureux des paramètres cités plus haut doit être fait. Cela n’est techniquement et économiquement pas imaginable pour tous les paramètres. Chaque diamètre de trou et chaque épaisseur va demander des ajustements particuliers de ces paramètres. Si une microstructure possède plusieurs trous avec des diamètres et/ou des épaisseurs différents, il est aisé de comprendre que la précision obtenue est le fruit d’une série de compromis. It is therefore obvious that to precisely and repeatably obtain a hole, for example, in a microstructure manufactured by LIGA, rigorous control of the parameters mentioned above must be carried out. This is technically and economically unimaginable for all parameters. Each hole diameter and each thickness will require specific adjustments to these parameters. If a microstructure has several holes with diameters and/or thicknesses different, it is easy to understand that the precision obtained is the result of a series of compromises.
Dans le domaine de microstructures fabriquées par photolithographie UV et électroformage, il n’existe pas de solution qui permette d’obtenir des précisions inférieures à +/-2pm, voire +/- 1 pm dans le meilleur des cas, de manière reproductible dans le temps. Cette limite de résolution est surtout liée à la difficulté à obtenir la valeur cible au centre de l’intervalle de tolérance. La limite de résolution et la conformité géométrique, en particulier la verticalité des flancs, est le fruit d’optimisation et de compromis, mais est limitée par les matériaux et les installations utilisées et est fortement liée au caractère indirect du procédé. En effet, un trou dans une pièce, par exemple, est défini par un moule en résine, suivi d’une étape d’électroformage. Le résultat final dépend donc d’une multitude de paramètres et d’étapes de fabrication. In the field of microstructures manufactured by UV photolithography and electroforming, there is no solution which makes it possible to obtain precisions lower than +/-2 pm, or even +/- 1 pm in the best case, in a reproducible manner in the time. This resolution limit is mainly linked to the difficulty in obtaining the target value at the center of the tolerance interval. The resolution limit and geometric conformity, in particular the verticality of the sides, is the result of optimization and compromise, but is limited by the materials and installations used and is strongly linked to the indirect nature of the process. Indeed, a hole in a part, for example, is defined by a resin mold, followed by an electroforming step. The final result therefore depends on a multitude of parameters and manufacturing steps.
Il y a donc le besoin de disposer d’une nouvelle technique qui permet d’améliorer la précision des composants micro mécaniques réalisés par technique LIGA et sans augmenter substantiellement le coût de leur réalisation. There is therefore the need to have a new technique which makes it possible to improve the precision of micro-mechanical components produced by the LIGA technique and without substantially increasing the cost of their production.
Objet de l'invention Object of the invention
L’invention concerne un procédé et un équipement d’usinage correctif, notamment par laser, d’un grand nombre de petites pièces réalisées préalablement par un procédé LIGA. La réalisation directe de dimensions précises et répétables a atteint ses limites avec le procédé UV-LIGA. Afin de garantir des précisions et des tolérances encore plus élevées, un ré-usinage ciblé par des moyens d’usinage sans force, par exemple par un laser pulsé, est proposé. La retouche des dimensions critiques se fait sur des éléments identifiés et ébauchés. The invention relates to a method and equipment for corrective machining, in particular by laser, of a large number of small parts previously produced by a LIGA process. The direct production of precise and repeatable dimensions has reached its limits with the UV-LIGA process. To ensure even higher accuracies and tolerances, targeted re-machining by force-free machining means, for example by a pulsed laser, is offered. The retouching of critical dimensions is done on identified and sketched elements.
Plus précisément, l’équipement et le procédé de l’invention permettent de corriger extrêmement rapidement et de manière fiable par usinage sans force des pièces réalisées préalablement par un procédé LIGA, lesdites pièces ayant été réalisées sur un substrat et ensuite transférées sur un autre support. Le procédé et l’équipement de l’invention permettent de réaliser une pluralité de pièces de dimensions très précises, apportées et arrangées sur un support et cela à haute vitesse et sans augmenter substantiellement leur coût de fabrication. More precisely, the equipment and the method of the invention make it possible to correct extremely quickly and reliably by force-free machining of parts previously produced by a LIGA process, said parts having been produced on a substrate and then transferred to another support. . The method and equipment of the invention make it possible to produce a plurality of parts of very precise dimensions, brought and arranged on a support, at high speed and without substantially increasing their manufacturing cost.
L’équipement et le procédé de l’invention permettent d’utiliser les machines d’usinage sans force, de préférence par laser, par exemple par un laser femtoseconde, qui sont des machines extrêmement coûteuses, au maximum de leur capacité. Ceci est clé dans le domaine de la fabrication de pièces d’horlogerie mais également des pièces médicales de précision tels qu’utilisées par exemple dans des endoscopes. Une application particulière vise la réalisation de surfaces courbées et des trous et ouvertures dans des pièces LIGA et cela avec une très grande précision. The equipment and method of the invention make it possible to use force-free machining machines, preferably by laser, for example by a femtosecond laser, which are extremely expensive machines, at their maximum capacity. This is key in the field of manufacturing timepieces but also precision medical parts such as used for example in endoscopes. A particular application aims to produce curved surfaces and holes and openings in LIGA parts with very high precision.
Dans un premier aspect l’invention est obtenue par un équipement d’usinage correctif de pièces métalliques de microtechnique réalisées préalablement par un procédé LIGA, comprenant une machine d’usinage comprenant un système de chargement/déchargement de supports de pièces métalliques, des moyens d’usinage sans force pour usiner lesdites pièces métalliques et un système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force, ladite machine d’usinage définissant un plan horizontal X-Y et un axe vertical Z orthogonal au plan horizontal X-Y. In a first aspect the invention is obtained by corrective machining equipment for microtechnical metal parts previously produced by a LIGA process, comprising a machining machine comprising a system for loading/unloading supports of metal parts, means of force-free machining for machining said metal parts and a system for controlling said force-free machining means, said machining machine defining a horizontal plane X-Y and a vertical axis Z orthogonal to the horizontal plane X-Y.
Chaque support comprend, au moins sur une face, une surface agencée pour y fixer une pluralité de pièces métalliques réalisées préalablement par procédé LIGA . Each support comprises, at least on one side, a surface arranged to fix a plurality of metal parts previously produced by the LIGA process.
L’équipement d’usinage correctif comprend au moins un repère de référence d’usinage correctif XYZ en lien avec un repère de référence de fabrication X1Y1Z1 utilisé lors de la réalisation des pièces métalliques par le procédé LIGA. The corrective machining equipment comprises at least one corrective machining reference mark XYZ linked to a manufacturing reference mark X1Y1Z1 used during the production of metal parts by the LIGA process.
L’équipement d’usinage correctif comprend un système d’enregistrement dans ledit repère de référence de fabrication X1 Y1Z1 d’au moins une géométrie cible et d’au moins une position x1 , y1 , z1 de référence prédéterminée propres à chaque pièce métallique positionnée sur le support, ledit système d’enregistrement desdites géométries cibles et desdites positions x1 , y1 , z1 étant agencé pour coopérer avec le système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force. The corrective machining equipment comprises a recording system in said manufacturing reference frame X1 Y1Z1 of at least one target geometry and at least one predetermined reference position x1, y1, z1 specific to each positioned metal part on the support, said system for recording said target geometries and said positions x1, y1, z1 being arranged to cooperate with the system for controlling said force-free machining means.
L’équipement d’usinage correctif comprend un système reconnaissance, par exemple un système de vision, et une unité de calcul permettant de reconnaître, dans le repère de référence d’usinage correctif, la géométrie 3D et le positionnement des pièces métalliques réalisées préalablement par procédé LIGA et de déterminer une correction de la géométrie à apporter par rapport à la géométrie cible et à ladite position x1 , y1 , z1 de référence enregistrées, au moins l’unité de calcul étant agencée pour coopérer avec le système de pilotage des moyens d’usinage sans force. The corrective machining equipment comprises a recognition system, for example a vision system, and a calculation unit making it possible to recognize, in the corrective machining reference frame, the 3D geometry and the positioning of the metal parts previously produced by LIGA method and to determine a correction of the geometry to be made in relation to the target geometry and to said recorded reference position x1, y1, z1, at least the calculation unit being arranged to cooperate with the control system of the means d machining without force.
Ledit système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force comprend un système de positionnement desdits moyens d’usinage sans force agencé pour, avant l’usinage correctif de chaque pièce métallique, déplacer et positionner lesdits moyens d’usinage sans force dans le repère de référence d’usinage correctif par rapport à ladite pièce métallique à corriger et pour réaliser l’usinage correctif en fonction de ladite correction de la géométrie, de manière à obtenir ladite géométrie cible. Said system for controlling said force-free machining means comprises a positioning system for said force-free machining means arranged to, before corrective machining of each metal part, move and position said force-free machining means in the reference mark of corrective machining reference with respect to said metal part to be corrected and to carry out corrective machining as a function of said geometry correction, so as to obtain said target geometry.
Dans un mode de réalisation, lesdits moyens d’usinage sans force comprennent un émetteur agencé pour émettre une onde électromagnétique. Dans un mode de réalisation, l’émetteur est configuré pour émettre une onde électromagnétique ayant une longueur d’onde entre 150nm et 1 mm, préférablement entre 200nm et 15pm, encore plus préférablement entre 300nm et 5pm. In one embodiment, said force-free machining means comprise a transmitter arranged to emit an electromagnetic wave. In one embodiment, the transmitter is configured to emit an electromagnetic wave having a wavelength between 150nm and 1 mm, preferably between 200nm and 15pm, even more preferably between 300nm and 5pm.
Avantageusement l’émetteur est un laser. Advantageously the transmitter is a laser.
Dans un mode de réalisation, ledit laser est un laser femtoseconde, configuré pour émettre des impulsions ayant une durée de moins de 900 femtosecondes, préférablement moins de 400 femtosecondes. In one embodiment, said laser is a femtosecond laser, configured to emit pulses having a duration of less than 900 femtoseconds, preferably less than 400 femtoseconds.
Dans un mode de réalisation, au moins un repère de positionnement d’usinage correctif est prévu sur le support de pièces métalliques et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif, ledit repère de positionnement d’usinage correctif étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication à partir duquel est définie la position x1 , y1 , z1 de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication. In one embodiment, at least one corrective machining positioning mark is provided on the support of metal parts and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said corrective machining positioning mark being in connection with at least one manufacturing positioning mark from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference mark is defined.
Dans une variante d’exécution, au moins un repère de positionnement d’usinage correctif est prévu sur au moins une desdites pièces métalliques et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif, ledit repère de positionnement d’usinage correctif étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication à partir duquel est définie la position x1 , y1 , z1 de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication. In an alternative embodiment, at least one corrective machining positioning mark is provided on at least one of said metal parts and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said machining positioning mark corrective being linked to at least one manufacturing positioning mark from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference mark is defined.
Dans un mode de réalisation, le système de vision est agencé pour réaliser une mesure de géométrie 3D et de positionnement avec une précision inférieure à 10 pm, de préférence inférieure à 5 pm, plus préférentiellement inférieure à 2 pm, dans au moins un des 3 axes X, Y, Z. In one embodiment, the vision system is arranged to carry out a 3D geometry and positioning measurement with a precision of less than 10 pm, preferably less than 5 pm, more preferably less than 2 pm, in at least one of the 3 X, Y, Z axes.
Dans un mode de réalisation, ledit support est agencé pour porter au moins deux ensembles contenant des pièces métalliques de types différents. In one embodiment, said support is arranged to carry at least two assemblies containing metal parts of different types.
Dans un mode de réalisation, la machine d’usinage comprend un système pour libérer, après leur usinage correctif, au moins une partie des pièces métalliques de leur support. In one embodiment, the machining machine comprises a system for releasing, after corrective machining, at least part of the metal parts from their support.
Dans un mode de réalisation, ledit système de positionnement comprend un système optique à 5 axes, agencé pour coopérer avec le système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force, pour pouvoir orienter l’onde électromagnétique émise dans les 3 dimensions X-Y-Z. In one embodiment, said positioning system comprises a 5-axis optical system, arranged to cooperate with the control system of said force-free machining means, to be able to orient the electromagnetic wave emitted in the 3 dimensions X-Y-Z.
Dans un mode de réalisation, ledit système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force est agencé pour usiner au moins une portion des pièces métalliques selon différentes étapes d’usinage. Dans un mode de réalisation, chaque support est agencé pour recevoir plus de 10, de préférence plus de 100, de préférence plus de 1000, préférablement plus de 5000 pièces métalliques, et ladite machine d’usinage est adaptée pour pouvoir usiner au moins 5000 pièces en moins de 10000 secondes. In one embodiment, said system for controlling said force-free machining means is arranged to machine at least a portion of the metal parts according to different machining steps. In one embodiment, each support is arranged to receive more than 10, preferably more than 100, preferably more than 1000, preferably more than 5000 metal parts, and said machining machine is adapted to be able to machine at least 5000 parts in less than 10,000 seconds.
Dans un deuxième aspect l’invention est réalisée par un procédé d’usinage correctif de pièces métalliques de microtechnique réalisées préalablement par un procédé LIGA, ledit procédé comprenant les différentes étapes (A-F) consistant à : In a second aspect the invention is carried out by a method of corrective machining of microtechnical metal parts previously produced by a LIGA process, said method comprising the different steps (A-F) consisting of:
A : fournir, sur un support de pièces, des pièces métalliques réalisées préalablement par un procédé LIGA ; A: provide, on a parts support, metal parts previously produced by a LIGA process;
B : se munir de l’équipement d’usinage correctif comme décrit et insérer au moins un dudit support de pièces dans ladite machine d’usinage; B: equip yourself with corrective machining equipment as described and insert at least one of said part support into said machining machine;
C : enregistrer dans un repère de référence de fabrication utilisé lors de la réalisation des pièces métalliques par le procédé LIGA une géométrie cible et au moins une position x1 , y1 , z1 de référence prédéterminées propres à chaque pièce métallique positionnée sur ledit support de pièces; C: record in a manufacturing reference mark used during the production of metal parts by the LIGA process a target geometry and at least one predetermined reference position x1, y1, z1 specific to each metal part positioned on said part support;
D : reconnaître, dans au moins un repère de référence d’usinage correctif en lien avec ledit repère de référence de fabrication la géométrie 3D et le positionnement des pièces métalliques, réalisées préalablement par procédé LIGA, et déterminer une correction de la géométrie à apporter par rapport à ladite géométrie cible et à ladite position x1 , y1 , z1 de référence enregistrées à l’aide dudit système de vision et de ladite unité de calcul; D: recognize, in at least one corrective machining reference mark linked to said manufacturing reference mark, the 3D geometry and the positioning of the metal parts, previously produced by the LIGA process, and determine a correction of the geometry to be made by relative to said target geometry and to said reference position x1, y1, z1 recorded using said vision system and said calculation unit;
E : exécuter des étapes d’usinages correctifs desdites pièces métalliques par lesdits moyens d’usinage sans force, qui sont, avant l’usinage correctif de chaque pièce métallique, déplacés et positionnés relativement audit au moins un repère de référence d’usinage correctif par rapport à ladite pièce métallique à corriger, afin de réaliser l’usinage correctif en fonction de ladite correction de la géométrie déterminée à l’étape D pour obtenir ladite géométrie cible; E: execute corrective machining steps of said metal parts by said force-free machining means, which are, before the corrective machining of each metal part, moved and positioned relative to said at least one corrective machining reference mark by relative to said metal part to be corrected, in order to carry out the corrective machining as a function of said correction of the geometry determined in step D to obtain said target geometry;
F: libérer au moins une desdites pièces métalliques de son support.F: release at least one of said metal parts from its support.
Dans un mode de réalisation, le repère de positionnement d’usinage correctif est prévu sur ledit support et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif, ledit repère de positionnement d’usinage correctif étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication à partir duquel est définie la position x1 , y1 , z1 de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication. Dans des variantes, le repère de positionnement d’usinage correctif prévu sur ledit support de pièces a été transféré du repère de positionnement de fabrication prévu sur le substrat dans lequel ont été réalisées les pièces métalliques par le procédé LIGA. In one embodiment, the corrective machining positioning mark is provided on said support and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said corrective machining positioning mark being linked to at least a manufacturing positioning frame from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference frame is defined. In variants, the corrective machining positioning mark provided on said part support has been transferred from the manufacturing positioning mark provided on the substrate in which the metal parts were produced by the LIGA process.
Dans un mode de réalisation, ledit repère de positionnement d’usinage correctif est réalisé sur au moins une surface d’au moins une pièce métallique et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif, ledit repère de positionnement d’usinage correctif étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication à partir duquel est définie la position x1 , y1 , z1 de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication. In one embodiment, said corrective machining positioning mark is produced on at least one surface of at least one metal part and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark, said positioning mark d corrective machining being linked to at least one manufacturing positioning mark from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference mark is defined.
Dans un mode de réalisation, ledit support de pièces est un film de transfert réalisé au moins partiellement en un polymère. In one embodiment, said part support is a transfer film made at least partially from a polymer.
L’invention est également obtenue par une pièce de microtechnique métallique, obtenue par le procédé comme décrit, et ayant au moins une portion qui présente, entre les dimensions de la pièce corrigée et de la géométrie cible, un écart inférieur à 2 pm, préférablement inférieur à 1.5pm. The invention is also obtained by a metallic microtechnology part, obtained by the process as described, and having at least one portion which presents, between the dimensions of the corrected part and the target geometry, a difference less than 2 pm, preferably less than 1.5pm.
Dans une variante, la pièce de microtechnique métallique, telle que décrite, comprend au moins deux surfaces de ladite pièce de microtechnique métallique qui ont été corrigées avec le procédé décrit. In a variant, the metal microtechnology part, as described, comprises at least two surfaces of said metal microtechnology part which have been corrected with the method described.
Descriptifs des figures Descriptions of the figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d’un exemple de réalisation faite en référence aux figures annexées parmi lesquelles : The invention will be better understood on reading the detailed description of an exemplary embodiment made with reference to the appended figures among which:
- La Figure 1 représente des étapes d’un procédé LIGA et d’un procédé de transfert sur un support de pièces selon l’invention; - Figure 1 represents steps of a LIGA process and a transfer process onto a part support according to the invention;
- La Figure 2 représente un support de pièces comprenant des pièces métalliques réalisées par un procédé LIGA, selon les étapes illustrées dans la Figure 1 ; - Figure 2 represents a parts support comprising metal parts produced by a LIGA process, according to the steps illustrated in Figure 1;
- La Figure 3 représente un schéma de principe d’une machine d’usinage sans force; - Figure 3 represents a schematic diagram of a force-free machining machine;
- La Figure 4 représente le schéma d’un équipement de correction de pièces comprenant une machine d’usinage sans force comprenant préférablement un laser femtoseconde, un système de vision et une unité de calcul; - Figure 4 represents the diagram of part correction equipment comprising a force-free machining machine preferably comprising a femtosecond laser, a vision system and a calculation unit;
- La Figure 5 représente une coupe verticale d’une pièce réalisée par un procédé LIGA; - La Figure 6 représente un faisceau laser dirigé sur une pièce microtechnique selon la Figure 5 en vue d’exécuter une correction de forme par ablation de matière à l’aide d’un système d’usinage sans force; - Figure 5 represents a vertical section of a part produced by a LIGA process; - Figure 6 represents a laser beam directed on a microtechnical part according to Figure 5 with a view to performing a shape correction by material ablation using a force-free machining system;
- La Figure 7 représente un faisceau laser dirigé sur une pièce microtechnique, dans une position pour réaliser un diamètre cible d’une ouverture; - Figure 7 represents a laser beam directed on a microtechnical part, in a position to achieve a target diameter of an opening;
- La Figure 8 représente une pièce métallique réalisée par un procédé LIGA et dont la forme et/ou dimension et/ou état de surface a été corrigé à l’aide d’un usinage sans force; - Figure 8 represents a metal part produced by a LIGA process and whose shape and/or dimension and/or surface condition has been corrected using force-free machining;
- La Figure 9 représente une micro-pièce à multi-niveaux, comprenant des trous, réalisée avec l’équipement de correction de pièces et le procédé selon l’invention; - Figure 9 represents a multi-level micro-part, including holes, produced with the part correction equipment and the method according to the invention;
- Les Figures 10-12 illustrent des pièces métalliques réalisées par l’équipement de correction de pièces et le procédé selon l’invention ; - Figures 10-12 illustrate metal parts produced by the part correction equipment and the method according to the invention;
- La Figure 13 représente une base de fabrication de pièces comprenant des pièces métalliques réalisées par un procédé LIGA. La figure 13 illustre aussi des repères de positionnement de fabrication sur la base de fabrication de pièces; - Figure 13 represents a part manufacturing base comprising metal parts produced by a LIGA process. Figure 13 also illustrates manufacturing positioning marks on the part manufacturing base;
- La Figure 14 illustre un repère de référence de fabrication X1 -Y1 -Z1 basé sur trois structures de référence de positionnement de fabrication prévues sur une base de fabrication, telle qu’une plaquette, comprenant les pièces réalisées pendant le procédé LIGA ; - Figure 14 illustrates a manufacturing reference frame X1 -Y1 -Z1 based on three manufacturing positioning reference structures provided on a manufacturing base, such as a wafer, including the parts produced during the LIGA process;
- La Figure 15 illustre un repère de référence d’usinage correctif de la machine d’usinage basé sur trois structures de référence de positionnement d’usinage correctif qui ont été transférées de la base de fabrication sur un support de pièces. - Figure 15 illustrates a machining machine corrective machining reference frame based on three corrective machining positioning reference structures that have been transferred from the manufacturing base to a part support.
- La Figure 16 illustre les coordonnées de 4 points particuliers d’un objet asymétrique par rapport à un repère de référence de fabrication X1-Y1 -Z1 lié au process LIGA; - Figure 16 illustrates the coordinates of 4 particular points of an asymmetrical object in relation to a manufacturing reference mark X1-Y1 -Z1 linked to the LIGA process;
- La Figure 17 illustre les coordonnées de 4 points particuliers d’un objet asymétrique apportés sur un support de pièces par rapport à un repère de référence d’usinage correctif X-Y-Z de la machine d’usinage ; - Figure 17 illustrates the coordinates of 4 particular points of an asymmetrical object placed on a part support in relation to a corrective machining reference mark X-Y-Z of the machining machine;
- La Figure 18 illustre une plaquette 1 comprenant des pièces à usiner et des repères de positionnement de fabrication, la plaquette 1 étant placée ou fixée dans ou sur un cadre 220 de la machine d’usinage. La Figure 18 illustre également un repère de référence d’usinage correctif X-Y-Z du système d’usinage 200 et dans lequel les repères de positionnement d’usinage correctif sont confondus avec les repères de positionnement de fabrication 20, 22, 24 de la plaquette 1 ; - La Figure 19 illustre un support de pièces 2 comprenant des pièces à corriger et qui ont été transférées d’une base de fabrication 1 sur ledit support de pièces 2. Le support de pièces 2 est placé ou fixé dans ou sur un cadre 220 de la machine d’usinage 200. La Figure 19 illustre également un repère de référence d’usinage correctif X-Y-Z de la machine d’usinage 200 et qui est basé sur les repères de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34 du support de pièce 2 en lien avec des repères de positionnement de fabrication d’une base de fabrication. La Figure 20 illustre une portion d’un support de pièces comprenant des repères de positions en proximité des pièces métalliques sur le support de pièces ; - Figure 18 illustrates a plate 1 comprising parts to be machined and manufacturing positioning marks, the plate 1 being placed or fixed in or on a frame 220 of the machining machine. Figure 18 also illustrates a corrective machining reference mark XYZ of the machining system 200 and in which the corrective machining positioning marks coincide with the manufacturing positioning marks 20, 22, 24 of the insert 1; - Figure 19 illustrates a parts support 2 comprising parts to be corrected and which have been transferred from a manufacturing base 1 to said parts support 2. The parts support 2 is placed or fixed in or on a frame 220 of the machining machine 200. Figure 19 also illustrates a corrective machining reference mark XYZ of the machining machine 200 and which is based on the corrective machining positioning marks 30, 32, 34 of the part support 2 in connection with manufacturing positioning marks of a manufacturing base. Figure 20 illustrates a portion of a parts support comprising position markers near the metal parts on the parts support;
- La Figure 21 montre un substrat comprenant des pièces métalliques réalisées par un procédé LIGA; - Figure 21 shows a substrate comprising metal parts produced by a LIGA process;
- La Figure 22 représente un support de pièces flexible comprenant des pièces métalliques réalisées par un procédé LIGA. - Figure 22 represents a flexible parts support comprising metal parts produced by a LIGA process.
Description de modes de réalisation de l’invention Description of embodiments of the invention
L’invention concerne un procédé d’usinage correctif de petites pièces en métal réalisées au préalable par un procédé LIGA. Le procédé permet de réaliser des pièces métalliques de très haute précision, c.à.d. ayant des surfaces, dimensions et formes, qui sont définies avec des précisions inférieures à 2pm, voire inférieures à 1 pm. The invention relates to a method for corrective machining of small metal parts previously produced by a LIGA process. The process makes it possible to produce very high precision metal parts, i.e. having surfaces, dimensions and shapes, which are defined with precisions of less than 2 pm, or even less than 1 pm.
Bien qu’une application privilégiée de l’invention concerne le domaine de l’horlogerie, elle n’est pas limitée à ce domaine et peut s’appliquer à tout domaine qui bénéficie de petites pièces métalliques qui présentent des ouvertures et /ou des surfaces usinées telles que des surfaces courbées ou des surfaces définies par un polygone dans au moins une section de ladite pièce métallique. Although a preferred application of the invention concerns the field of watchmaking, it is not limited to this field and can be applied to any field which benefits from small metal parts which have openings and/or surfaces. machined such as curved surfaces or surfaces defined by a polygon in at least one section of said metal part.
Par exemple, les dimensions des pièces métalliques utilisées dans les mécanismes horlogers sont de très petites tailles et il est très difficile de les usiner avec précision et à des faibles coûts et à haute vitesse. Le diamètre extérieur maximal de ces pièces est typiquement entre 0.5 et 3 mm, et l’épaisseur typique est entre 0.05 mm et 1 mm. For example, the dimensions of metal parts used in watch mechanisms are very small and it is very difficult to machine them precisely and at low costs and at high speed. The maximum outer diameter of these parts is typically between 0.5 and 3 mm, and the typical thickness is between 0.05 mm and 1 mm.
Il est connu qu’il est très délicat de charger et décharger les pièces de microtechnique individuelles de façon très rapide dans une machine d’usinage afin d’assurer la cadence permise par l’usinage. Les méthodes standards utilisent des chargements par bols vibrants ou par systèmes d’alimentation flexibles guidés par vision qui chargent directement les pièces microtechniques dans des posages à serrage, ce qui permet un positionnement parfait des petites pièces métalliques avant leur usinage. Ces méthodes sont très difficiles à mettre au point pour atteindre des niveaux de fiabilité et d’autonomie élevés. De plus elles sont incapables d’atteindre des cadences de chargement/déchargement très élevées (on parle de cadences entre 0.5 secondes et 1 seconde par pièce). It is known that it is very difficult to load and unload individual microtechnology parts very quickly in a machining machine in order to ensure the rate allowed by machining. Standard methods use vibrating bowl loading or vision-guided flexible feeding systems that directly load micro-engineered parts into clamp fixtures, allowing perfect positioning of small metal parts before machining. These methods are very difficult to develop to achieve high levels of reliability and autonomy. Furthermore, they are unable to reach very high loading/unloading rates (we are talking about rates between 0.5 seconds and 1 second per part).
Réaliser des pièces métalliques dont la géométrie désirée est réalisée avec une très haute précision, typiquement de l’ordre du micromètre, par des méthodes qui sont basés sur un usinage en appliquant une force nécessite un usinage de pièce par pièce ce qui est très onéreux et ne permet pas toujours d’obtenir la précision requise. Producing metal parts whose desired geometry is achieved with very high precision, typically of the order of a micrometer, by methods which are based on machining by applying a force requires machining part by part which is very expensive and does not always provide the required precision.
L’équipement et le procédé de l’invention proposent une méthode basée sur la réalisation d’une correction, sans appliquer de force, des dimensions et/ou formes de pièces réalisées par procédé LIGA. Il est compris ici que le terme « sans force » veut dire un usinage sans contact direct entre un outil d’usinage et les pièces à usiner, par exemple par l’utilisation de lasers. The equipment and method of the invention propose a method based on carrying out a correction, without applying force, to the dimensions and/or shapes of parts produced by the LIGA process. It is understood here that the term “force-free” means machining without direct contact between a machining tool and the parts to be machined, for example by the use of lasers.
Le procédé de correction peut se faire directement sur une base de fabrication également définie comme plaquette, sur laquelle ont été réalisées les pièces 10, 10’ par procédé LIGA. Ceci est illustré dans la Figure 18. The correction process can be carried out directly on a manufacturing base also defined as a wafer, on which the parts 10, 10' were produced by the LIGA process. This is illustrated in Figure 18.
Dans un autre mode d’exécution, le procédé de correction se fait sur des pièces réalisées par LIGA qui ont été transférées sur un support de pièces 2. Comme décrit ultérieurement, le transfert peut se faire par un film polymère ou par une autre technique de transfert. In another mode of execution, the correction process is carried out on parts produced by LIGA which have been transferred to a part support 2. As described later, the transfer can be done by a polymer film or by another technique of transfer.
Dans la présente description de l’invention il est compris ici que le terme « usinage » veut dire une correction de forme et/ou ou de dimension d’au moins une portion d’une pièce au moins partiellement préalablement réalisée par procédé LIGA. Le terme « usinage » comprend aussi une simple correction de forme 3D des pièces sans forcément enlever de la matière des pièces. In the present description of the invention it is understood here that the term “machining” means a correction of shape and/or dimension of at least a portion of a part at least partially previously carried out by the LIGA process. The term “machining” also includes a simple correction of the 3D shape of the parts without necessarily removing material from the parts.
Dans la présente description, on appelle « usinage sans force » un usinage non conventionnel selon lequel il n’y a pas d’action mécanique transmise par contact direct et effort entre un outil et la pièce, contrairement à un usinage conventionnel où il existe un contact direct entre l'outil et la pièce et dans lequel d’importantes forces de coupe sont impliquées. Un usinage sans force est donc un usinage sans contact direct entre la pièce à usiner et un outil d’usinage qui serait susceptible d’exercer un effort ou une contrainte sur ladite pièce. L’usinage sans force est un usinage avec un effort d’usinage inférieur au Newton (N) ou une pression spécifique de coupe inférieure au N/mm2. In the present description, “force-free machining” is called unconventional machining in which there is no mechanical action transmitted by direct contact and force between a tool and the part, unlike conventional machining where there is a direct contact between the tool and the workpiece and in which significant cutting forces are involved. Force-free machining is therefore machining without direct contact between the part to be machined and a machining tool which would be likely to exert force or stress on said part. Force-free machining is machining with a machining force less than a Newton (N) or a specific cutting pressure less than N/mm2.
L’équipement d’usinage correctif est défini comme un système d’usinage qui permet de corriger une forme définie au préalable. Par exemple le système peut être agencé pour corriger la dimension d’une ouverture ou un diamètre de pièce. L’équipement d’usinage correctif ne réalise pas une forme en partant d’un bloc de matière de forme quelconque, comme une forme cubique pour réaliser un cylindre, mais il ne fait que corriger une forme préalablement réalisée par procédé LIGA. Dans le cas d’un cylindre comprenant un trou, le système d’usinage ne sera conçu que pour corriger le diamètre du trou et/ou le diamètre extérieur de la pièce cylindrique. Il y a deux cas de figure pour l’usinage de correction : Corrective machining equipment is defined as a machining system that corrects a previously defined shape. For example, the system can be arranged to correct the dimension of an opening or a part diameter. Corrective machining equipment does not make a shape starting from a block of material of any shape, such as a cubic shape to make a cylinder, but it only corrects a shape previously made by the LIGA process. In the case of a cylinder including a hole, the machining system will only be designed to correct the diameter of the hole and/or the external diameter of the cylindrical part. There are two scenarios for correction machining:
I) dans un premier cas la machine d’usinage correctif exécute la correction directement sur des pièces sur la base de fabrication qui a été introduite dans la machine. I) in a first case the corrective machining machine executes the correction directly on parts on the manufacturing basis which has been introduced into the machine.
II) dans un deuxième cas la machine d’usinage correctif exécute la correction sur des pièces qui ont été transférées, avec les repères de positionnement de fabrication 20-24, sur un support de pièces introduits dans la machine d’usinage correctif. II) in a second case the corrective machining machine carries out the correction on parts which have been transferred, with the manufacturing positioning marks 20-24, on a part support introduced into the corrective machining machine.
Définitions des repères de référence de fabrication et d’usinage correctif X-Y-Z, X1-Y1-Z1 et des repères de positionnement de fabrication et d’usinage correctif’ : Definitions of manufacturing and corrective machining reference marks X-Y-Z, X1-Y1-Z1 and manufacturing and corrective machining positioning marks:
- Le repère de référence de fabrication X1Y1Z1 est défini par des axes virtuels X1 , Y1 , Z1 qui sont définis par exemple sur la base de fabrication utilisée dans le process LIGA. Un système de coordonnées x1 , y1 , z1 définit la position des pièces dans ledit repère de référence de fabrication X1Y1Z1. - The manufacturing reference mark X1Y1Z1 is defined by virtual axes X1, Y1, Z1 which are defined for example on the manufacturing base used in the LIGA process. A coordinate system x1, y1, z1 defines the position of the parts in said manufacturing reference frame X1Y1Z1.
- Le repère de référence d’usinage correctif XYZ est avantageusement défini par les axes virtuels X, Y, Z qui sont définis par la machine d’usinage 200. Un système de coordonnées x, y, z définit la position des pièces dans ledit repère de référence d’usinage correctif XYZ. - The corrective machining reference frame XYZ is advantageously defined by the virtual axes X, Y, Z which are defined by the machining machine 200. A coordinate system x, y, z defines the position of the parts in said frame corrective machining reference XYZ.
Il est compris que les repères de référence d’usinage correctif et de fabrication X-Y-Z, respectivement X1 -Y1 -Z1 , sont centrés sur un centre de référence virtuel RC prévu sur la machine d’usinage, RC’ prévu par rapport au process LIGA. Par exemple, les axes X, Y, et X1 , Y1 peuvent être chacun parallèles à deux repères de positionnement 30, 32, 34, respectivement 20, 22, 24, ou sont parallèles aux deux axes d’un repère de forme 2D, par exemple une forme de croix. Des repères de référence d’usinage correctif et de fabrication XYZ, X1Y1Z1 sont illustrés dans les Figures 14-19. It is understood that the corrective machining and manufacturing reference marks X-Y-Z, respectively X1 -Y1 -Z1, are centered on a virtual reference center RC provided on the machining machine, RC’ planned in relation to the LIGA process. For example, the axes X, Y, and example a cross shape. Corrective machining and manufacturing reference marks XYZ, X1Y1Z1 are shown in Figures 14-19.
- Un repère de positionnement de fabrication 20-24 est défini par au moins une structure réalisée lors du procédé LIGA et permet de définir dans le repère de référence de fabrication une position relative de référence, propre à chaque pièce métallique 10, 10’ positionnée sur sa base de fabrication 1. Un repère peut être une structure ponctuelle ou une structure qui a une forme 2D comme une croix. Si les repères sont des structures ponctuelles il faut au moins 3 repères 20-24. La position relative des pièces à corriger par rapport aux dites référence de fabrication 20-24 est connue précisément par les masques utilisés pendant le procédé LIGA. La précision relative est de l’ordre de 1 -2 pm. Les repères de positionnement de fabrication 20-24 peuvent avantageusement être utilisés pour définir le repère de référence de fabrication X1Y1Z1. - A manufacturing positioning mark 20-24 is defined by at least one structure produced during the LIGA process and makes it possible to define in the manufacturing reference mark a relative reference position, specific to each metal part 10, 10' positioned on its manufacturing base 1. A benchmark can be a point structure or a structure that has a 2D shape like a cross. If the markers are point structures, at least 3 markers 20-24 are required. The relative position of the parts to be corrected in relation to said manufacturing references 20-24 is known precisely by the masks used during the LIGA process. The relative precision is of the order of 1 -2 pm. The manufacturing positioning marks 20-24 can advantageously be used to define the manufacturing reference mark X1Y1Z1.
- Un repère de positionnement d’usinage correctif 30-34, 40, 47 est défini par au moins une structure réalisée lors du transfert des pièces 10, 10’ réalisées par LIGA sur le support et qui est lue par la machine d’usinage pour définir sa position dans le repère de référence d’usinage correctif, ce qui permet de déterminer, dans le repère de référence d’usinage correctif de la machine d’usinage 200, une position x, y, z. L’identification des repères de positionnement d’usinage correctif dans le repère de référence d’usinage correctif permet de déterminer, par exemple, si le film de transfert a été déformé, ce qui pourrait avoir comme conséquence que les positions relatives des repères de positionnement d’usinage correctif 30-34, 40-47 sont différentes des positions relatives des repères de positionnement de fabrication 20, 22, 24 dans le repère de référence de fabrication. - A corrective machining positioning mark 30-34, 40, 47 is defined by at least one structure produced during the transfer of the parts 10, 10' produced by LIGA on the support and which is read by the machining machine for define its position in the corrective machining reference frame, which makes it possible to determine, in the corrective machining reference frame of the machining machine 200, a position x, y, z. Identifying the corrective machining position marks in the corrective machining reference mark makes it possible to determine, for example, whether the transfer film has been distorted, which could result in the relative positions of the position marks corrective machining 30-34, 40-47 are different from the relative positions of the manufacturing positioning marks 20, 22, 24 in the manufacturing reference mark.
Si la correction des pièces à effectuer est exécutée directement sur la plaquette de fabrication 1 , le repère de référence d’usinage correctif et le repère de référence de fabrication peuvent être confondus et se basent sur les positions relatives des repères de positionnement de fabrication 20-24 qui sont confondus avec les repères de positionnement d’usinage correctif. Les repère de positionnement d’usinage correctif peuvent avantageusement être utilisés pour définir le repère de référence d’usinage correctif XYZ. If the correction of the parts to be made is carried out directly on the manufacturing plate 1, the corrective machining reference mark and the manufacturing reference mark may be confused and are based on the relative positions of the manufacturing positioning marks 20- 24 which are confused with the corrective machining positioning marks. The corrective machining positioning marks can advantageously be used to define the corrective machining reference mark XYZ.
L’équipement et le procédé de l’invention permettent de réaliser une correction des dimensions et/ou de la forme désirée par ledit usinage sans force, défini aussi comme « correction sans force ». Les pièces métalliques sont réalisées par lots par une technique LIGA et avec une précision moyenne, typiquement de +/- 2 microns, caractéristique du procédé LIGA, et sont finalisées par un usinage final sans appliquer de force. The equipment and method of the invention make it possible to carry out a correction of the desired dimensions and/or shape by said force-free machining, also defined as “force-free correction”. The metal parts are produced in batches using a LIGA technique and with an average precision, typically +/- 2 microns, characteristic of the LIGA process, and are finalized by final machining without applying force.
Il est compris que tous les modes de réalisation et variantes de l’équipement de l’invention peuvent être combinés entre eux selon toute combinaison techniquement compatible. Il est également compris que tous les modes de réalisation et variantes du procédé de l’invention peuvent être combinés entre eux selon toute combinaison techniquement compatible. It is understood that all the embodiments and variants of the equipment of the invention can be combined with each other according to any technically compatible combination. It is also understood that all embodiments and variations of the process of the invention can be combined with each other according to any technically compatible combination.
L’équipement et le procédé de l’invention peuvent comprendre au moins un des moyens d’usinage sans force suivantes: The equipment and method of the invention may comprise at least one of the following force-free machining means:
- usinage par émission d’une onde électromagnétique, par exemple un faisceau de lumière tel qu’un faisceau laser ; - machining by emission of an electromagnetic wave, for example a beam of light such as a laser beam;
- usinage par plasma, préférablement un plasma directionnel ; - plasma machining, preferably directional plasma;
- usinage par microondes, préférablement des micro-ondes directifs ; - machining by microwaves, preferably directional microwaves;
- usinage par procédé électro-chimique, préférablement une attaque électrochimique locale (ECM). Le procédé ECM est une méthode d'usinage employée généralement pour ébavurer, évider, polir ou réaliser des perçages. L'usinage électrochimique nécessite deux composants élémentaires: l'électrolyte et le courant électrique. L’« électrolyte » est par exemple de l’eau salée qui constitue le conducteur du courant électrique ; - machining by electrochemical process, preferably local electrochemical attack (ECM). The ECM process is a machining method generally used for deburring, hollowing, polishing or drilling. Electrochemical machining requires two elementary components: the electrolyte and electric current. The “electrolyte” is, for example, salt water which constitutes the conductor of the electric current;
- usinage par effet magnétique ; - machining by magnetic effect;
- usinage par faisceau d’électrons, protons ou neutrons ; - machining by beam of electrons, protons or neutrons;
- usinage à l’aide d’un un arc électrique , par exemple par électroérosion par enfonçage, appelée couramment aussi EDM (terme anglais signifiant « electrical discharge machining ») ; - machining using an electric arc, for example by sinking electroerosion, commonly also called EDM (English term meaning “electrical discharge machining”);
- usinage par fil et électroérosion. - wire machining and electroerosion.
Les diverses méthodes d’usinage sans force ne doivent pas nécessairement enlever de la matière. Par exemple, par induction une portion d’une pièce peut subir une déformation, comme par exemple une faible correction du rayon de courbure d’une membrane mince. The various force-free machining methods do not necessarily have to remove material. For example, by induction a portion of a part can undergo deformation, such as a slight correction of the radius of curvature of a thin membrane.
Il est entendu qu’au moins deux moyens d’usinage peuvent être mis en œuvre, que ce soit en opération en même temps ou selon des temps d’usinages différés. Par exemple, les pièces métalliques peuvent subir d’abord une radiation d’un flux d’infrarouge afin de ramollir ou déformer une pièce métallique 10, 10’, suivi par un usinage local par femto laser. It is understood that at least two machining means can be implemented, whether in operation at the same time or according to delayed machining times. For example, metal parts can first undergo radiation with an infrared flow in order to soften or deform a metal part 10, 10', followed by local machining by femto laser.
Description de l’Equipement Description of the Equipment
Plus précisément, dans un premier aspect, l’invention concerne un équipement d’usinage correctif de pièces métalliques 10, 10’ de microtechnique réalisées préalablement par un procédé LIGA, comprenant une machine d’usinage 200. La machine d’usinage 200 peut comprendre un système de chargement/déchargement 300 de supports de pièces 2 pour pièces métalliques 10, 10’, des moyens d’usinage sans force pour usiner lesdites pièces métalliques 10, 10’ et un système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force. Comme illustré dans un exemple dans la Figure 4, ladite machine d’usinage 200 définit un plan horizontal X-Y et un axe vertical Z orthogonal au plan horizontal X-Y. More precisely, in a first aspect, the invention relates to equipment for corrective machining of metal parts 10, 10' of microtechnology produced previously by a LIGA process, comprising a machining machine 200. The machining machine 200 may comprise a loading/unloading system 300 of part supports 2 for metal parts 10, 10', machining means without force to machine said metal parts 10, 10' and a system for controlling said force-free machining means. As illustrated in an example in Figure 4, said machining machine 200 defines a horizontal plane XY and a vertical axis Z orthogonal to the horizontal plane XY.
Chaque support de pièces 2 comprend, au moins sur une face, une surface 2a, 2b agencée pour y fixer une pluralité de pièces métalliques 10, 10’ réalisées préalablement par procédé LIGA. Each part support 2 comprises, at least on one side, a surface 2a, 2b arranged to fix a plurality of metal parts 10, 10' previously produced by the LIGA process.
L’équipement d’usinage correctif comprend toujours un système de mesure, de préférence un système de vision agencé pour pouvoir reconnaître les positions des repères de positionnement de fabrication 20-24 sur ladite base de fabrication introduite dans le système d’usinage, et/ou des repères de positionnement d’usinage correctif 30-34 sur les supports de pièces 2 introduits dans la machine d’usinage. The corrective machining equipment always comprises a measuring system, preferably a vision system arranged to be able to recognize the positions of the manufacturing positioning marks 20-24 on said manufacturing base introduced into the machining system, and/ or corrective machining positioning marks 30-34 on the part supports 2 introduced into the machining machine.
Ceci est illustré dans les Figures 14 et 15. This is illustrated in Figures 14 and 15.
La Figure 14 illustre la situation de fabrication de pièces par LIGA sur une plaquette de fabrication 1 , aussi défini comme substrat. Les 3 repères de positionnement de fabrication 20, 22, 24 définissent, sur la plaquette 1 un repère de référence de fabrication X1Y1Z1 orthogonal ou, selon les repères utilisés, un repère de référence de fabrication X1Y1Z1 qui comprend un angle a entre les axes X1 et Y1 . La direction Z1 est toujours perpendiculaire au plan défini par les axes X1 et Y1. Le centre du repère de référence de fabrication peut être défini n’importe où sur la plaquette 1 . Figure 14 illustrates the situation of manufacturing parts by LIGA on a manufacturing wafer 1, also defined as substrate. The 3 manufacturing positioning marks 20, 22, 24 define, on the plate 1, an orthogonal manufacturing reference mark X1Y1Z1 or, depending on the marks used, a manufacturing reference mark X1Y1Z1 which includes an angle a between the axes X1 and Y1. The direction Z1 is always perpendicular to the plane defined by the axes X1 and Y1. The center of the manufacturing reference mark can be defined anywhere on the wafer 1.
Dans le cas d’un transfert de pièces sur un support de pièces 2 illustré dans la Figure 15, les trois repères de positionnement de fabrication 20, 22, 24 sont transférés à l’identique sur un support de pièces 2 pour former trois repères de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34 qui définissent dans la machine d’usinage 200, un repère de référence d’usinage correctif XYZ. Le système de vision repère ces trois repères de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34 dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ pour en déduire position et orientation des pièces métalliques 10,10’ dans ledit repère de référence d’usinage correctif XYZ. In the case of a transfer of parts to a parts support 2 illustrated in Figure 15, the three manufacturing positioning marks 20, 22, 24 are transferred identically to a parts support 2 to form three manufacturing positioning marks. corrective machining positioning 30, 32, 34 which define in the machining machine 200, a corrective machining reference mark XYZ. The vision system locates these three corrective machining positioning marks 30, 32, 34 in the corrective machining reference mark XYZ to deduce the position and orientation of the metal parts 10,10' in said machining reference mark patch XYZ.
Ainsi, position et orientation des pièces métalliques 10,10’ sont parfaitement connues par rapport au repère de référence d’usinage correctif XYZ et peuvent être utilisées pour l’opération de correction. Thus, position and orientation of the metal parts 10,10' are perfectly known in relation to the corrective machining reference mark XYZ and can be used for the correction operation.
Par exemple, dans un exemple illustré dans la Figure 16, la position et l’orientation d’une pièce de forme asymétrique peuvent être obtenues par la reconnaissance, dans le repère de référence de fabrication X1 Y1Z1 , des coordonnées des 4 points caractéristiques A, B, C, D. Deux points A, B définissent la dimension 2D maximale de la pièce, et deux autres points C, D définissent la dimension minimale de la pièce. For example, in an example illustrated in Figure 16, the position and orientation of an asymmetrically shaped part can be obtained by recognizing, in the manufacturing reference frame X1 Y1Z1, the coordinates of the 4 characteristic points A, B, C, D. Two points A, B define the 2D dimension maximum of the part, and two other points C, D define the minimum dimension of the part.
En cas de transfert, les repères de positionnement d’usinage correctif 30-32 peuvent avoir des distances différentes des repères de positionnement de fabrication 20-24. Aussi, les angles des axes virtuels a, a’ définis par les repères de positionnement d’usinage correctif 30-32 et des repères de positionnement de fabrication 20-24 peuvent être légèrement différents comme illustrés dans les Figures 14 et 15. Ceci peut avoir comme origine par exemple la contraction ou élongation ou torsion du film de transfert lors du transfert. In the event of transfer, the corrective machining positioning marks 30-32 may have different distances from the manufacturing positioning marks 20-24. Also, the angles of the virtual axes a, a' defined by the corrective machining positioning marks 30-32 and the manufacturing positioning marks 20-24 may be slightly different as illustrated in Figures 14 and 15. This may have as an origin for example the contraction or elongation or twisting of the transfer film during transfer.
Aussi, les repères de positionnement d’usinage correctif 30-32 et les repères de positionnement de fabrication 20-24 ne doivent pas forcément être alignés selon des axes virtuels qui sont perpendiculaires. Fig.19 illustre un support de pièces ou les axes X1 et Y1 forment un angle [3 qui est différent de 90°. Also, the corrective machining positioning marks 30-32 and the manufacturing positioning marks 20-24 do not necessarily have to be aligned along virtual axes which are perpendicular. Fig.19 illustrates a parts support where the axes X1 and Y1 form an angle [3 which is different from 90°.
La position relative des repères initiaux 20-24 peut alors être altérée, par exemple par une déformation du film de transfert. Le système de vision peut reconnaître la position relatives D30-32, D 30-34, D32-34 des repères transférés. En comparant les nouvelles distances relatives D30-32, D30-34, D32-34 avec les distances relatives initiales de fabrication D20-22, D20-24, D22-D24 le système peut reconnaître la déformation et apporter une correction aux valeurs de références des pièces à usiner. Il est supposé ici que le film se déforme d’une manière uniforme. Sinon il est possible de caractériser, selon les contraintes mécaniques, soit par des mesures, soit par une modélisation les déformations possibles et apporter des correction adéquates. Ceci est possible à réaliser car le même type de film serait utilisé pour le transfert de pièces. The relative position of the initial marks 20-24 can then be altered, for example by deformation of the transfer film. The vision system can recognize the relative position D30-32, D 30-34, D32-34 of the transferred marks. By comparing the new relative distances D30-32, D30-34, D32-34 with the initial manufacturing relative distances D20-22, D20-24, D22-D24, the system can recognize the deformation and make a correction to the reference values of the workpieces. It is assumed here that the film deforms in a uniform manner. Otherwise it is possible to characterize, depending on the mechanical constraints, either by measurements or by modeling the possible deformations and make appropriate corrections. This is possible to achieve because the same type of film would be used for the transfer of parts.
S’il n’y a pas de transfert sur un support de pièces, le repère de référence d’usinage correctif est confondu avec le repère de référence de fabrication et les repères de positionnement d’usinage correctif sont confondus avec les repères de positionnement de fabrication. If there is no transfer to a part support, the corrective machining reference mark is confused with the manufacturing reference mark and the corrective machining positioning marks are confused with the positioning marks of manufacturing.
Ainsi, dans tous les modes de réalisation, la position et orientation des pièces métalliques 10,10’ sont parfaitement connues par rapport au repère de référence d’usinage correctif XYZ et peuvent être utilisées pour l’opération de correction. Thus, in all embodiments, the position and orientation of the metal parts 10,10' are perfectly known in relation to the corrective machining reference mark XYZ and can be used for the correction operation.
Afin de réaliser un système de mesure et d’usinage correctif plus fiable il est préféré de réaliser des repères de positionnement d'usinage correctif plus proche des pièces, comme illustré par les repères de proximité 40-47 dans la Figure 20. In order to create a more reliable measurement and corrective machining system, it is preferred to make corrective machining positioning marks closer to the parts, as illustrated by proximity marks 40-47 in Figure 20.
Plus précisément, l’équipement d’usinage correctif comprend un système d’enregistrement d’au moins une géométrie cible et d’au moins une position x1 , y1 , z1 de référence prédéterminées propres à chaque pièce métallique 10, 10’ par rapport à un repère de référence de fabrication X1Y1Z1 , ledit système d’enregistrement desdites géométries cibles et desdites positions x1 , y1 , z1 étant agencé pour coopérer avec le système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force, la position cible des pièces étant toujours définie dans le repère de référence de fabrication. More precisely, the corrective machining equipment comprises a system for recording at least one target geometry and at least one predetermined reference position x1, y1, z1 specific to each metal part 10, 10' with respect to a manufacturing reference mark the manufacturing reference mark.
L’équipement d’usinage correctif comprend un système de vision 120 et une unité de calcul 130 permettant de reconnaître, dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ, la géométrie 3D et le positionnement des pièces métalliques 10, 10’ réalisées préalablement par procédé LIGA et de déterminer une correction de la géométrie à apporter par rapport à la géométrie cible et à ladite position x1 , y1 , z1 de référence enregistrées, au moins l’unité de calcul 130 étant agencée pour coopérer avec le système de pilotage des moyens d’usinage sans force. Avantageusement un système d’éclairage 140 des pièces 10, 10’ ou d’une partie du support de pièces 2 est adapté dans l’équipement d’usinage, préférablement adapté au système de vision 120 comme illustré dans la Figure 4. Le système d’éclairage peut émettre un faisceau 142 UV, visible ou infrarouge qui peut être divergent, collimaté ou focalisé. The corrective machining equipment comprises a vision system 120 and a calculation unit 130 making it possible to recognize, in the corrective machining reference frame XYZ, the 3D geometry and the positioning of the metal parts 10, 10' previously produced by LIGA method and to determine a correction of the geometry to be made in relation to the target geometry and to said recorded reference position x1, y1, z1, at least the calculation unit 130 being arranged to cooperate with the means control system machining without force. Advantageously a lighting system 140 of the parts 10, 10' or part of the part support 2 is adapted in the machining equipment, preferably adapted to the vision system 120 as illustrated in Figure 4. The system d The lighting can emit a 142 UV, visible or infrared beam which can be divergent, collimated or focused.
Ledit système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force comprend un système de positionnement desdits moyens d’usinage sans force agencé pour, avant l’usinage correctif de chaque pièce métallique 10, 10’, déplacer et positionner lesdits moyens d’usinage sans force dans le repère de référence d’usinage correctif par rapport à ladite pièce métallique 10, 10’ à corriger et pour réaliser l’usinage correctif en fonction de ladite correction de la géométrie, de manière à obtenir ladite géométrie cible. Dans la Figure 4 ledit déplacement et positionnement des moyens d’usinage sans force dans un espace XYZ est illustré par les symboles AX, AY, AZ. Said system for controlling said force-free machining means comprises a positioning system for said force-free machining means arranged to, before corrective machining of each metal part 10, 10', move and position said force-free machining means in the corrective machining reference mark with respect to said metal part 10, 10' to be corrected and to carry out the corrective machining as a function of said correction of the geometry, so as to obtain said target geometry. In Figure 4 said movement and positioning of the force-free machining means in a space XYZ is illustrated by the symbols AX, AY, AZ.
Dans un mode de réalisation préféré, illustré en Figure 3, les moyens d’usinage sans force comprennent un émetteur 100 agencé pour émettre une onde électromagnétique 110. Dans d’autres modes de réalisation, l’émetteur 100 est un émetteur de particules tels que des électrons, des protons ou des neutrons. Dans d’autres modes de réalisation, l’émetteur comprend un générateur d’un champ électrique et/ou magnétique, par exemple une bobine d’induction. Dans d’autres modes de réalisation, l’émetteur 100 est une pièce adaptée pour émettre un arc électrique. Bien entendu un émetteur peut comprendre au moins deux émetteurs de type différent. In a preferred embodiment, illustrated in Figure 3, the force-free machining means comprise a transmitter 100 arranged to emit an electromagnetic wave 110. In other embodiments, the transmitter 100 is a particle emitter such as electrons, protons or neutrons. In other embodiments, the transmitter comprises a generator of an electric and/or magnetic field, for example an induction coil. In other embodiments, the transmitter 100 is a part adapted to emit an electric arc. Of course, a transmitter can include at least two transmitters of different types.
Préférablement, l’émetteur 100 est configuré pour émettre une onde électromagnétique 110 ayant une longueur d’onde entre 150nm et 1 mm, préférablement entre 200nm et 15pm, encore plus préférablement entre 300nm et 5pm. Dans un mode de réalisation, l’émetteur 100 est un laser, préférablement pulsé, configuré pour émettre un faisceau laser 110. Les lasers de dernières générations à impulsions ultra-courtes permettent l’enlèvement contrôlé et précis de matière. La solution proposée combine l’usinage correctif par laser à ondes ultra-courtes sur des composants fabriqués au préalable par technologie LIGA. Preferably, the transmitter 100 is configured to emit an electromagnetic wave 110 having a wavelength between 150nm and 1 mm, preferably between 200nm and 15pm, even more preferably between 300nm and 5pm. In one embodiment, the transmitter 100 is a laser, preferably pulsed, configured to emit a laser beam 110. The latest generation lasers with ultra-short pulses allow the controlled and precise removal of material. The proposed solution combines corrective machining by ultra-short wave laser on components previously manufactured by LIGA technology.
Avantageusement ledit laser 100 peut être un laser femtoseconde, configuré pour émettre des impulsions ayant une durée de moins de 900 femtosecondes, préférablement moins de 400 femtosecondes. L’usinage d’une surface et/ou trou interne d’une pièce métallique par laser, de préférence un laser femtoseconde, est très rapide, et l’usinage peut se faire en environ 0.5 à 1 .5 secondes suivant les dimensions des ouvertures à réaliser. Des diamètres typiques d’ouvertures sont entre 0.05 mm et 2 mm. Advantageously said laser 100 can be a femtosecond laser, configured to emit pulses having a duration of less than 900 femtoseconds, preferably less than 400 femtoseconds. Machining a surface and/or internal hole of a metal part by laser, preferably a femtosecond laser, is very fast, and machining can be done in approximately 0.5 to 1.5 seconds depending on the dimensions of the openings to achieve. Typical opening diameters are between 0.05 mm and 2 mm.
Les durées d’impulsion typiques d’un laser pulsé 100 sont préférablement entre 1000 fs et 40 fs. Typical pulse durations of a pulsed laser 100 are preferably between 1000 fs and 40 fs.
De préférence, un émetteur 100 peut émettre dans l’infrarouge avec une longueur d’onde comprise entre 800 nm et 1100 nm, idéalement 1030 nm, ou dans le vert avec une longueur d’onde comprise entre 500 nm et 540 nm idéalement 515 nm, ou dans le bleu avec une longueur d’onde comprise entre 400 nm et 480 nm ou dans l’ultraviolet avec une longueur d’onde inférieure à 400 nm idéalement 343 nm. Preferably, an emitter 100 can emit in the infrared with a wavelength between 800 nm and 1100 nm, ideally 1030 nm, or in the green with a wavelength between 500 nm and 540 nm, ideally 515 nm , or in the blue with a wavelength between 400 nm and 480 nm or in the ultraviolet with a wavelength less than 400 nm, ideally 343 nm.
Avantageusement l’émetteur 100 est un laser femtoseconde émettant un faisceau UV, vert ou infrarouge. Un laser femtoseconde UV à 343 nm et un laser femtoseconde vert à 515 nm peut atteindre, sur des pièces métalliques, une rugosité de moins que 50 nm. Dans le cas d’un laser IR émettant un faisceau d’une longueur d’onde de 1030nm, une rugosité typique est de 100 nm ou meilleure. Advantageously, the transmitter 100 is a femtosecond laser emitting a UV, green or infrared beam. A 343 nm UV femtosecond laser and a 515 nm green femtosecond laser can achieve a roughness of less than 50 nm on metal parts. In the case of an IR laser emitting a beam with a wavelength of 1030nm, a typical roughness is 100 nm or better.
Dans des modes de réalisation l'énergie maximale par puise laser est avantageusement proche de 2 mJ. In embodiments, the maximum energy per laser pulse is advantageously close to 2 mJ.
La puissance du laser est typiquement de 20 W, mais doit être adaptée en fonction du matériau des pièces métalliques 10, 10’. The power of the laser is typically 20 W, but must be adapted depending on the material of the metal parts 10, 10'.
Un des avantages de la fabrication de microstructures par photolithographie et électroformage est de pouvoir fabriquer sur un même substrat de base un nombre important de pièces. One of the advantages of manufacturing microstructures by photolithography and electroforming is being able to manufacture a large number of parts on the same basic substrate.
Les retouches peuvent donc se faire lorsque les pièces métalliques 10, 10’ sont encore toutes positionnées sur le support de pièces 2 dans la même configuration qu’elles avaient sur le substrat 1 lors du procédé LIGA. Comme les pièces sont positionnées sur ledit support de pièces 2 de manière identique à la configuration du substrat 1 , il n’y a pas besoin de système d’alimentation et d’orientation des pièces métalliques 10, 10’. Un système de déplacement dans le plan X-Y pour le support de pièces 2 ou pour l’émetteur 100 suffit pour pouvoir travailler un grand nombre de pièces métalliques 10, 10’. Retouching can therefore be done when the metal parts 10, 10' are still positioned on the part support 2 in the same configuration as they had on the substrate 1 during the LIGA process. As the parts are positioned on said parts support 2 in an identical manner to the configuration of the substrate 1, there is no need for a system for feeding and orienting the metal parts 10, 10'. A movement system in the XY plane for the part support 2 or for the transmitter 100 is sufficient to be able to work a large number of metal parts 10, 10'.
Un autre avantage de ce procédé de fabrication est que le positionnement de chaque pièce 10, 10’ sur le support de pièces 2 est parfaitement connu. Ceci n’est pas essentiel pour l’équipement d’usinage correctif et le procédé de l’invention, mais peut être avantageusement mis en œuvre dans un mode de réalisation. Par exemple, le positionnement de chaque pièce 10, 10’, de chaque trou dans des pièces , peut être référencé. De préférence, le support de pièces 2 est un support flexible. Le transfert des pièces du substrat 1 sur lequel on réalise les pièces 10, 10’ par LIGA sur un support de pièces 2 est illustré en Figure 1 et décrit plus en détails dans le paragraphe relatif au procédé de l’invention. Another advantage of this manufacturing process is that the positioning of each part 10, 10' on the part support 2 is perfectly known. This is not essential to the corrective machining equipment and method of the invention, but can be advantageously implemented in one embodiment. For example, the positioning of each part 10, 10', of each hole in parts, can be referenced. Preferably, the parts support 2 is a flexible support. The transfer of parts from substrate 1 on which parts 10, 10' are produced by LIGA onto a part support 2 is illustrated in Figure 1 and described in more detail in the paragraph relating to the process of the invention.
On peut donc préférablement se baser sur ce positionnement pour centrer parfaitement la retouche par l’émetteur 100 après une mesure optique de la localisation du trou, par exemple. La retouche par micro-usinage par l’émetteur 100 est alors facilitée, car les positions des pièces métalliques 10, 10’ sont parfaitement connues. Afin d’éviter des temps d’usinage élevés le ré-usinage ne sera effectué que pour amener les géométries dans les bonnes dimensions. La géométrie (le diamètre dans le cadre d’un trou, par exemple), sera ébauchée par la technologie LIGA. Le réusinage laser ne sera utilisé que pour terminer les dimensions du trou sur les derniers microns et obtenir la verticalité et la précision demandées. We can therefore preferably rely on this positioning to perfectly center the retouching by the transmitter 100 after an optical measurement of the location of the hole, for example. Retouching by micro-machining by the transmitter 100 is then facilitated, because the positions of the metal parts 10, 10' are perfectly known. In order to avoid high machining times, re-machining will only be carried out to bring the geometries into the correct dimensions. The geometry (the diameter in the frame of a hole, for example), will be sketched using LIGA technology. Laser remachining will only be used to complete the dimensions of the hole on the last microns and obtain the required verticality and precision.
Le principe du ré-usinage est illustré dans les Figures 5 à 8. La Figure 5 illustre une pièce métallique 10 qui comprend un trou 12 dont au moins une section verticale n’a pas un diamètre uniforme et dont le diamètre moyen D0 n’a pas la bonne valeur. Un faisceau laser 110 est déplacé (Figure 6) à l’endroit prédéterminé permettant de corriger (Figure 7) le diamètre du trou à sa valeur D1 désirée (Figure 8). The principle of re-machining is illustrated in Figures 5 to 8. Figure 5 illustrates a metal part 10 which comprises a hole 12 of which at least one vertical section does not have a uniform diameter and whose average diameter D0 does not have not the right value. A laser beam 110 is moved (Figure 6) to the predetermined location making it possible to correct (Figure 7) the diameter of the hole to its desired value D1 (Figure 8).
Dans un mode de réalisation, illustré en Figure 4, l’équipement d’usinage correctif comprend un système de chargement/déchargement 300 de supports de pièces 2. In one embodiment, illustrated in Figure 4, the corrective machining equipment comprises a loading/unloading system 300 of part supports 2.
Repères de positionnement Positioning marks
Dans un mode de réalisation au moins un repère de positionnement d’usinage correctif est prévu sur ledit support 2 de pièces métalliques 10, 10’. In one embodiment at least one corrective machining positioning mark is provided on said support 2 of metal parts 10, 10'.
Ces repères de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34 sont reconnus par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ de la machine d’usinage. Chaque repère de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34 est en lien avec un repère de positionnement de fabrication 20, 22, 24 à partir duquel est définie la position x1 , y1 , z1 de référence de chaque pièce 10, 10’ dans le repère de référence de fabrication X1Y1Z1. Le terme « en lien » signifie par exemple que les repères de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34 sont obtenus sur le support de pièces 2 par transfert à l’identique des repères de positionnement de fabrication 20, 22, 24 prévus sur la plaquette 1 . These corrective machining positioning marks 30, 32, 34 are recognized by the vision system in the corrective machining reference mark XYZ of the machining machine. Each corrective machining positioning mark 30, 32, 34 is linked with a manufacturing positioning mark 20, 22, 24 from which the reference position x1, y1, z1 of each part 10, 10' in the manufacturing reference mark X1Y1Z1 is defined. The term "linked" means for example that the corrective machining positioning marks 30, 32, 34 are obtained on the part support 2 by identical transfer of the manufacturing positioning marks 20, 22, 24 provided on the plate 1.
La figure 13 illustre un substrat en forme de plaquette 1 comprenant plusieurs repères de positionnement de fabrication 20, 22, 24, 26 . Figure 13 illustrates a wafer-shaped substrate 1 comprising several manufacturing positioning marks 20, 22, 24, 26.
La figure 20 illustre des repères de positionnement d’usinage correctif 40, 41 , 42, 43, 44, 45, 46, 47 qui proviennent d’un transfert de repères de positionnement de fabrication correspondants prévus sur la plaquette 1 . De manière avantageuse, ces repères de positionnement d’usinage correctif 40, 41 , 42, 43, 44, 45, 46, 47 sont situés en proximité des pièces 10, 10’, 10”, 10’” qui sont à corriger. Figure 20 illustrates corrective machining positioning marks 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 which come from a transfer of corresponding manufacturing positioning marks provided on the wafer 1. Advantageously, these corrective machining positioning marks 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 are located near the parts 10, 10’, 10”, 10’” which are to be corrected.
Le repère de positionnement d’usinage correctif ne doit pas nécessairement se trouver sur ledit support de pièces 2. Effectivement, dans un autre mode de réalisation le repère de positionnement d’usinage correctif est prévu sur la machine d’usinage 200. The corrective machining positioning mark does not necessarily have to be on said part support 2. Indeed, in another embodiment the corrective machining positioning mark is provided on the machining machine 200.
Dans une variante avantageuse, le repère de positionnement d’usinage correctif est au moins une marque d’alignement réalisée sur une surface dudit support 2 de pièces métalliques 10, 10’. Le repère de positionnement d’usinage correctif peut par exemple être constitué d’un ou plusieurs motifs d’alignement, par exemple des motifs en forme de croix. In an advantageous variant, the corrective machining positioning mark is at least one alignment mark made on a surface of said support 2 of metal parts 10, 10'. The corrective machining positioning mark may for example consist of one or more alignment patterns, for example cross-shaped patterns.
Dans une variante, le repère de positionnement d’usinage correctif est au moins une marque d’alignement réalisée sur une surface dudit support de pièces 2, à proximité de chaque pièce 10,10’. Dans une variante, chaque pièce métallique 10, 10’, 10”, 10’” a son propre repère positionnement d’usinage correctif à sa proximité. In a variant, the corrective machining positioning mark is at least one alignment mark made on a surface of said part support 2, near each part 10,10'. In a variant, each metal part 10, 10', 10", 10'" has its own corrective machining positioning mark near it.
Dans une variante, le repère de positionnement d’usinage correctif est un élément de la pièce métallique 10, 10’. Comme ci-dessus, il est reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ. Il est à noter que dans le cas de pièces 10, 10’ de forme symétriques, comme des cylindres, il suffit de connaître les coordonnées x1 , y1 , z1 des pièces sur la plaquette de fabrication 1 dans le repère de référence de fabrication X1Y1Z1 . In a variant, the corrective machining positioning mark is an element of the metal part 10, 10'. As above, it is recognized by the vision system in the XYZ corrective machining reference frame. It should be noted that in the case of parts 10, 10' of symmetrical shape, such as cylinders, it is sufficient to know the coordinates x1, y1, z1 of the parts on the manufacturing plate 1 in the manufacturing reference mark X1Y1Z1.
Dans le cas de pièces de forme asymétrique, il faut également connaître l’orientation. Dans certains cas illustrés en Figure 16 et 17, il suffit de connaître les coordonnées x1 , y1 , z1 de 4 points caractéristiques A, B, C, D des pièces 10, 10’ dans le repère de référence de fabrication X1Y1Z1 sans avoir besoin d’un enregistrement de tout le pourtour de la pièce. En cas de transfert sur un support de pièces 2 dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ, comme illustré dans la Figure 17, la connaissance des coordonnées x, y, z des points caractéristiques transférés A’, B’, C’, D’ aident à assurer une vitesse d’usinage rapide. In the case of asymmetrically shaped parts, you also need to know the orientation. In certain cases illustrated in Figure 16 and 17, it is sufficient to know the coordinates x1, y1, z1 of 4 characteristic points A, B, C, D of the parts 10, 10' in the manufacturing reference frame X1Y1Z1 without the need to 'a recording all around the room. In case of transfer to a part support 2 in the corrective machining reference frame XYZ, as illustrated in Figure 17, knowledge of the x, y, z coordinates of the transferred characteristic points A', B', C', Help ensure fast machining speed.
Bien entendu l’équipement et le procédé de l’invention peuvent mettre en œuvre des repères de positionnement d’usinage correctif différents, par exemple au moins un repère sur le support de pièces et au moins un repère sur un cadre qui tient le support de pièces. Of course, the equipment and the method of the invention can implement different corrective machining positioning markers, for example at least one marker on the part support and at least one marker on a frame which holds the part support. pieces.
Système(s) de vision Vision system(s)
Dans un mode de réalisation le système de vision 120 est agencé pour réaliser une mesure de géométrie 3D et de positionnement avec une précision inférieure à 10 pm, de préférence inférieure à 5 pm, plus préférentiellement inférieure à 2 pm, dans au moins un des 3 axes X, Y, Z. In one embodiment, the vision system 120 is arranged to carry out a 3D geometry and positioning measurement with a precision of less than 10 pm, preferably less than 5 pm, more preferably less than 2 pm, in at least one of the 3 X, Y, Z axes.
Préférablement le système de vision 120 comprend : Preferably the vision system 120 includes:
- un capteur CCD - a CCD sensor
- une optique télé centrique - telecentric optics
- un éclairage télé centrique - central TV lighting
- au moins un moyen de calibration - at least one calibration means
Le système de vision 120 comprend préférablement aussi des moyens de traitement d’images adaptées. Par exemple le système de vision et de reconnaissance peut comprendre des moyens de traitement d’image qui tient compte des effets de diffraction rencontrés lors de la résolution optique des caractéristiques et petites dimensions. The vision system 120 preferably also includes suitable image processing means. For example, the vision and recognition system may include image processing means which take into account the diffraction effects encountered during the optical resolution of characteristics and small dimensions.
Un système de vision, comprenant des moyens de compensation des effets de diffraction permet d’atteindre des précisions de mesure et de répétitivité de ±0.2 um. A vision system, including means of compensating for diffraction effects, makes it possible to achieve measurement and repeatability accuracies of ±0.2 um.
Avantageusement, la focalisation et les mouvements 3D du faisceau 110 sont réalisés par un bloc optique, par exemple un bloc optique qui peut comprendre un système d’adaptation de la forme d’un faisceau laser et une orientation de 3, 4 ou 5 axes dans l’espace. Par exemple, la focalisation du faisceau laser peut être adaptée pendant l’opération de la correction des pièces métalliques 10, 10’. Advantageously, the focusing and the 3D movements of the beam 110 are carried out by an optical unit, for example an optical unit which may comprise a system for adapting the shape of a laser beam and an orientation of 3, 4 or 5 axes in space. For example, the focusing of the laser beam can be adapted during the correction operation of metal parts 10, 10'.
Dans un mode de réalisation avantageux et préféré, le dispositif de mesure de la position est adapté au système de positionnement d’un laser 100. Dans ce cas le dispositif de mesure de la position x-y-z des pièces métalliques 10, 10’ comprend un système de vision optique 120 qui est préférablement fixé audit laser 100, comme illustré dans la Figure 4. La figure 4 illustre un exemple d’un arrangement d’un tel système de vision 120 comprenant un capteur d’image adapté pour former des images dans un plan horizontal X-Y et de préférence un système d’illumination 140 adapté pour émettre un faisceau d’illumination 142. Le système de mesure de position x-y-z peut comprendre avantageusement un système pour déterminer la position verticale z des pièces métalliques 10, 10’. Avantageusement un tel système de mesure de la position verticale est un système optique comprenant un système dynamique de focalisation dans la direction verticale Z. Il est entendu que le système de visualisation en 2D peut être agencé afin de faire des mesures 2D selon différentes positions verticales prédéterminés. Par exemple, différentes images 2D peuvent être prises pour différentes positions z. Le système peut être adapté aussi afin d’assurer des images 2D pour une certaine position verticale. Par exemple, le système de vision peut être déplacé en direction verticale de telle façon à visualiser une surface prédéterminée, par exemple la face supérieure ou la face arrière des pièces métalliques 10, 10’. Ceci permet d’augmenter la précision de la mesure 3D x-y-z des pièces métalliques 10, 10’. In an advantageous and preferred embodiment, the position measuring device is adapted to the positioning system of a laser 100. In this case the device for measuring the xyz position of the metal parts 10, 10' comprises a optical vision system 120 which is preferably attached to said laser 100, as illustrated in Figure 4. Figure 4 illustrates an example of an arrangement of such a vision system 120 comprising an image sensor adapted to form images in a horizontal plane XY and preferably an illumination system 140 adapted to emit an illumination beam 142. The xyz position measuring system can advantageously comprise a system for determining the vertical position z of the metal parts 10, 10'. Advantageously, such a system for measuring the vertical position is an optical system comprising a dynamic focusing system in the vertical direction Z. It is understood that the 2D visualization system can be arranged in order to make 2D measurements according to different predetermined vertical positions. . For example, different 2D images can be taken for different z positions. The system can also be adapted to provide 2D images for a certain vertical position. For example, the vision system can be moved in the vertical direction so as to visualize a predetermined surface, for example the upper face or the rear face of the metal parts 10, 10'. This makes it possible to increase the precision of the 3D xyz measurement of metal parts 10, 10'.
D’une manière avantageuse, le dispositif de mesure de la position x-y-z est agencé pour réaliser une mesure avec une précision inférieure à 20 pm, de préférence 10 pm, plus préférentiellement 5 pm, et préférablement inférieure à 2 pm, dans les 3 axes X, Y, Z. Advantageously, the x-y-z position measuring device is arranged to carry out a measurement with a precision of less than 20 pm, preferably 10 pm, more preferably 5 pm, and preferably less than 2 pm, in the 3 axes ,Y,Z.
Autres modes de réalisation Other embodiments
Dans une variante d’exécution les moyens d’usinage sans force comprennent un émetteur et ledit système de positionnement comprend un système d’orientation à 5 axes, agencé pour coopérer avec le système de pilotage dudit émetteur 100. Ceci permet d’orienter le faisceau d’usinage 110 émis dans les 3 dimensions X,Y,Z. Dans une variante l’émetteur 100 est un laser et le système d’orientation comprend un système optique afin de pouvoir orienter dans l’espace le faisceau 110 émis. In an alternative embodiment, the force-free machining means comprise a transmitter and said positioning system comprises a 5-axis orientation system, arranged to cooperate with the control system of said transmitter 100. This makes it possible to orient the beam machining 110 issued in the 3 dimensions X,Y,Z. In a variant, the transmitter 100 is a laser and the orientation system includes an optical system in order to be able to orient the emitted beam 110 in space.
Dans des variantes de l’invention, ledit système de pilotage des moyens d’usinage sans force peut être agencé pour usiner au moins une portion des pièces métalliques 10, 10’ selon différentes étapes d’usinage. Par exemple, une partie des pièces 10, 10’ fixées sur ledit support de pièces 2 nécessiterait d’avoir une hauteur, définie dans l’axe Z, réduite de 3pm et une autre partie des pièces 10, 10’ nécessiterait une correction de la hauteur de seulement 1 pm. In variants of the invention, said system for controlling the force-free machining means can be arranged to machine at least a portion of the metal parts 10, 10' according to different machining stages. For example, part of the parts 10, 10' fixed on said part support 2 would need to have a height, defined in the Z axis, reduced by 3 pm and another part of the parts 10, 10' would require a correction of the height of only 1 pm.
Avantageusement, un support de pièces 2 est agencé pour recevoir plus de 10, de préférence plus de 100, de préférence plus de 1000, préférablement plus de 5000 pièces métalliques 10, 10’, et ladite machine d’usinage 200 peut être adaptée pour pouvoir usiner au moins 5000 pièces en moins de 10000 secondes. Advantageously, a parts support 2 is arranged to receive more than 10, preferably more than 100, preferably more than 1000, preferably more than 5000 metal parts 10, 10', and said machining machine 200 can be adapted to be able to machine at least 5000 parts in less than 10000 seconds.
Dans un mode de réalisation, pas illustré dans les Figures, la machine d’usinage 200 comprend un système pour libérer, après leur usinage, au moins une partie des pièces métalliques 10, 10’ de leur support 2. In one embodiment, not illustrated in the Figures, the machining machine 200 comprises a system for releasing, after their machining, at least part of the metal parts 10, 10' from their support 2.
D’une manière particulièrement avantageuse, la machine d’usinage 200 comprend un programme d’usinage pour usiner un nombre prédéterminé de ladite pluralité de pièces métalliques 10, 10’. Dans des variantes, le programme d’usinage peut rendre possible l’usinage de deux ensembles de pièces métalliques 10, 10’ par deux lasers différents de la machine d’usinage 200 ou peut permettre d’usiner deux ensembles de pièces par deux modes d’opération différents d’un émetteur tel qu’un laser pulsé. Ces modes d’opérations différents peuvent consister dans l’utilisation d’énergies ou de puissances différentes, et/ou par un ajustement de l’ouverture numérique du faisceau laser. In a particularly advantageous manner, the machining machine 200 comprises a machining program for machining a predetermined number of said plurality of metal parts 10, 10'. In variants, the machining program can make it possible to machine two sets of metal parts 10, 10' by two different lasers of the machining machine 200 or can make it possible to machine two sets of parts by two modes of operation. different operation of a transmitter such as a pulsed laser. These different modes of operation may consist of the use of different energies or powers, and/or by adjusting the numerical aperture of the laser beam.
Dans une variante d’exécution, la machine d’usinage 200 comprend un programme d’usinage pour usiner au moins une portion des pièces métalliques 10, 10’ selon différentes étapes d’usinage. Par exemple, chaque pièce peut être traitée pour la réalisation d’un trou, suivie par une opération de traitement d’un bord ou d’une circonférence de la pièce métallique 10, 10’. In an alternative embodiment, the machining machine 200 includes a machining program for machining at least a portion of the metal parts 10, 10' according to different machining steps. For example, each part can be treated to make a hole, followed by an operation for processing an edge or a circumference of the metal part 10, 10'.
Dans un mode de réalisation, la machine d’usinage de l’invention 200 peut comprendre au moins deux lasers qui produisent des faisceaux non parallèles. Par exemple, un premier laser femtoseconde peut être adapté pour réaliser des ouvertures et un autre laser peut être utilisé pour produire un faisceau qui n’est pas parallèle au faisceau du premier laser. In one embodiment, the machining machine of the invention 200 may comprise at least two lasers which produce non-parallel beams. For example, a first femtosecond laser can be adapted to make apertures and another laser can be used to produce a beam that is not parallel to the beam of the first laser.
Avantageusement , la machine d’usinage 200 de l’invention peut comprendre au moins une optique multifaisceaux, adaptée pour réaliser des usinages simultanés de plusieurs pièces en même temps. Advantageously, the machining machine 200 of the invention can comprise at least one multibeam optics, adapted to carry out simultaneous machining of several parts at the same time.
Procédé Process
L’invention concerne aussi un procédé d’usinage correctif de pièces métalliques de microtechnique réalisées préalablement par un procédé LIGA, ledit procédé comprenant les différentes étapes (A-F) consistant à : The invention also relates to a process for corrective machining of microtechnology metal parts previously produced by a LIGA process, said process comprising the different steps (A-F) consisting of:
A : fournir sur un support de pièces 2 des pièces métalliques 10, 10’ réalisées préalablement par un procédé LIGA ; B : se munir de l’équipement d’usinage correctif , comme décrit, et insérer au moins un dudit support de pièces 2 dans ladite machine d’usinage 200;A: provide on a parts support 2 metal parts 10, 10' previously produced by a LIGA process; B: equip yourself with corrective machining equipment, as described, and insert at least one of said part support 2 into said machining machine 200;
C : enregistrer, dans un repère de référence de fabrication X1Y1Z1 utilisé lors de la réalisation des pièces métalliques 10, 10’ par le procédé LIGA, une géométrie cible et au moins une position x1 , y1 , z1 de référence prédéterminées propres à chaque pièce métallique 10, 10’ positionnée sur ledit support de pièces 2; C: record, in a manufacturing reference mark 10, 10' positioned on said parts support 2;
D : reconnaître, dans au moins un repère de référence d’usinage correctif XYZ, en lien avec le repère de référence de fabrication X1 Y1Z1 , la géométrie 3D et le positionnement des pièces métalliques 10, 10’, réalisées préalablement par LIGA, et déterminer une correction de la géométrie à apporter par rapport à ladite géométrie cible et à ladite position x1 , y1 , z1 de référence enregistrées à l’aide dudit système de vision 120 et de ladite unité de calcul 130; D: recognize, in at least one corrective machining reference mark XYZ, in connection with the manufacturing reference mark X1 Y1Z1, the 3D geometry and the positioning of the metal parts 10, 10', previously produced by LIGA, and determine a correction of the geometry to be made in relation to said target geometry and to said reference position x1, y1, z1 recorded using said vision system 120 and said calculation unit 130;
E : exécuter des étapes d’usinages correctifs desdites pièces métalliques 10, 10’ par lesdits moyens d’usinage sans force qui sont, avant l’usinage correctif de chaque pièce métallique 10, 10’ déplacés et positionnés dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ par rapport à ladite pièce métallique 10, 10’ à corriger, et pour réaliser l’usinage correctif en fonction de ladite correction de la géométrie déterminée à l’étape D, de manière à obtenir ladite géométrie cible ; E: execute corrective machining steps of said metal parts 10, 10' by said force-free machining means which are, before the corrective machining of each metal part 10, 10' moved and positioned in the reference mark of corrective machining XYZ with respect to said metal part 10, 10' to be corrected, and to carry out the corrective machining as a function of said correction of the geometry determined in step D, so as to obtain said target geometry;
F: libérer au moins une desdites pièces métalliques 10, 10’ de son support 2.F: release at least one of said metal parts 10, 10’ from its support 2.
Dans un autre mode de réalisation, lors de ladite étape A, le support de pièces 2 est remplacé par la plaquette de fabrication 1 comprenant les pièces métalliques à corriger. Dans ce cas, les repères de référence d’usinage correctif et de fabrication sont confondus, et les repères de positionnement d’usinage correctif et de fabrication sont confondus également. In another embodiment, during said step A, the parts support 2 is replaced by the manufacturing plate 1 comprising the metal parts to be corrected. In this case, the corrective machining and manufacturing reference marks are confused, and the corrective machining and manufacturing positioning marks are also confused.
Dans un mode d’exécution avantageux, le repère de positionnement de l’usinage correctif prévu sur ledit support 2 a été transféré à partir du substrat 1 dans lequel ont été réalisées les pièces métalliques 10, 10’ par le procédé LIGA à partir d’un repère de positionnement de fabrication. In an advantageous embodiment, the positioning mark of the corrective machining provided on said support 2 was transferred from the substrate 1 in which the metal parts 10, 10' were produced by the LIGA process from a manufacturing positioning mark.
Dans ce mode de réalisation, le repère de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34, 40-47 est prévu sur ledit support 2 et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ, ledit repère de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34, 40-47 étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication 20, 22, 24, 26 à partir duquel est définie la position x1 , y1 , z1 de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication X1Y1Z1 . In this embodiment, the corrective machining positioning mark 30, 32, 34, 40-47 is provided on said support 2 and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark XYZ, said reference mark corrective machining positioning 30, 32, 34, 40-47 being linked to at least one positioning mark of manufacturing 20, 22, 24, 26 from which the reference position x1, y1, z1 of each part in the manufacturing reference frame X1Y1Z1 is defined.
Dans un mode de réalisation, le repère de positionnement d’usinage correctif 30, 32, 34, 41 -47 a été transféré du repère de positionnement de fabrication 20, 22, 24, 26 prévu sur le substrat 1 dans lequel ont été réalisées les pièces métalliques 10, 10’ par le procédé LIGA. In one embodiment, the corrective machining positioning mark 30, 32, 34, 41 -47 has been transferred from the manufacturing positioning mark 20, 22, 24, 26 provided on the substrate 1 in which the metal parts 10, 10' by the LIGA process.
Une fois les pièces métalliques 10, 10’ chargées et référencées sur la table X-Y- Z de la machine d’usinage 200, la cadence d’usinage correctif des pièces métalliques 10, 10’ agencées sur un support de pièces 2 est dictée par le temps d’usinage correctif, par exemple par le temps d’usinage correctif du trou - typiquement 0.5 à 1 .5 sec - plus le temps de déplacement de la table d’une pièces métallique 10, 10’ à l’autre. Le temps d’usinage correctif est typiquement de 0.3 à 1 seconde suivant la taille et l’écart entre chaque pièce métallique 10, 10’. Pour des pièces 10, 10’ de 0.9 mm de diamètre extérieur, plus de 8’000 pièces métalliques 10, 10’ peuvent être arrangées sur un support rond de 150 mm de diamètre. Le chargement et déchargement des supports de pièces 2 est extrêmement aisé, et même s’il n’est pas rapide, le temps est divisé par le nombre de pièces 10, 10’ par support 2. Un système de chargement automatique de supports de pièces 2 permet de faire fonctionner la machine d’usinage de façon complètement autonome pendant de très longues périodes, malgré un temps de cycle d’usinage correctif des pièces qui est typiquement d’environ 1 seconde. Once the metal parts 10, 10' loaded and referenced on the X-Y-Z table of the machining machine 200, the rate of corrective machining of the metal parts 10, 10' arranged on a parts support 2 is dictated by the corrective machining time, for example by the corrective machining time of the hole - typically 0.5 to 1.5 sec - plus the time of moving the table from one metal part 10, 10' to another. The corrective machining time is typically 0.3 to 1 second depending on the size and the distance between each metal part 10, 10'. For 10, 10' parts with an external diameter of 0.9 mm, more than 8,000 10, 10' metal parts can be arranged on a round support of 150 mm in diameter. Loading and unloading part supports 2 is extremely easy, and even if it is not fast, the time is divided by the number of parts 10, 10' per support 2. An automatic loading system for part supports 2 allows the machining machine to operate completely autonomously for very long periods, despite a cycle time for corrective machining of the parts which is typically around 1 second.
Dans un exemple typique, le système de vision 120 procède par la prise de vue de chacune des pièces métalliques 10, 10’ individuellement. Dans un exemple avantageux, afin de reconstituer la position x-y-z de toutes les pièces métalliques 10, 10’, le système de vision 120 procède par la prise de vue successive de 10 à 15 pièces métalliques. Dans une variante du procédé, lors de l’étape E, le positionnement du moyen d’usinage sans force 100, relatif auxdites pièces métalliques 10, 10’, se fait par un déplacement dans un plan X-Y ou dans l’espace X--Z dudit moyen d’usinage sans force 100. In a typical example, the vision system 120 proceeds by taking a picture of each of the metal parts 10, 10' individually. In an advantageous example, in order to reconstruct the x-y-z position of all the metal parts 10, 10', the vision system 120 proceeds by successively taking pictures of 10 to 15 metal parts. In a variant of the method, during step E, the positioning of the force-free machining means 100, relative to said metal parts 10, 10', is done by a movement in a plane X-Y or in space X-- Z of said force-free machining means 100.
Dans une autre variante, lors de l’étape E, le positionnement du moyen d’usinage sans force relatif auxdites pièces métalliques 10, 10’ se fait par un déplacement dudit support de pièces 2. In another variant, during step E, the positioning of the force-free machining means relative to said metal parts 10, 10' is done by moving said part support 2.
Il est aussi possible que, lors de l’étape E, le positionnement du moyen d’usinage sans force se fasse par un déplacement dudit émetteur 100 et aussi dudit support de pièces 2. Ces deux déplacements ne doivent pas forcément être simultanés. Dans un mode de réalisation, l’étape D de reconnaissance de la géométrie et de la position des pièces métalliques 10, 10’ est réalisée successivement pour toutes les pièces métalliques 10, 10’ juste avant leur usinage. It is also possible that, during step E, the positioning of the force-free machining means is done by moving said transmitter 100 and also said part support 2. These two movements do not necessarily have to be simultaneous. In one embodiment, step D of recognizing the geometry and position of the metal parts 10, 10' is carried out successively for all the metal parts 10, 10' just before their machining.
Dans une variante, au moins une étape de nettoyage des pièces 10, 10’ est effectuée entre deux cycles d’usinage correctif des pièces métalliques 10, 10’. In a variant, at least one step of cleaning the parts 10, 10' is carried out between two corrective machining cycles of the metal parts 10, 10'.
Dans un mode d’exécution, l’étape E d’usinage correctif comprend au moins la correction d’une ouverture 10a, 10b, 10c, 12 dans au moins une de ladite pluralité de pièces métalliques 10, 10’. In one mode of execution, the corrective machining step E comprises at least the correction of an opening 10a, 10b, 10c, 12 in at least one of said plurality of metal parts 10, 10'.
Les supports de pièces 2 peuvent être de toutes les formes, typiquement rectangulaires, carrées ou circulaires. De façon préférentielle, le support est un film flexible réalisé dans un polymère. Dans ce cas le film est tenu dans un cadre comme support. Le support est par exemple un film adhésif communément utilisé dans l’industrie microélectronique et connu sous le nom du terme anglais « tape ». Ce type de film est utilisé dans cette industrie pour permettre le sciage, l’usinage ou l’amincissement des wafers, par exemple. The part supports 2 can be of all shapes, typically rectangular, square or circular. Preferably, the support is a flexible film made from a polymer. In this case the film is held in a frame as support. The support is for example an adhesive film commonly used in the microelectronics industry and known by the English term “tape”. This type of film is used in this industry to enable sawing, machining or thinning of wafers, for example.
Le support de pièces 2 peut être un support transparent en verre, par exemple fait en verre borosilicate. Le support de pièces 2 peut être une plaquette, appelée couramment wafer en anglais, en matériau semiconducteur, en alliage métallique, en matériau céramique ou autre matériau. The parts support 2 can be a transparent glass support, for example made of borosilicate glass. The parts support 2 can be a wafer, commonly called a wafer in English, made of semiconductor material, metal alloy, ceramic material or other material.
Dans un mode de réalisation, le support de pièces 2 peut être une combinaison des supports décrits ci-dessus. In one embodiment, the parts support 2 may be a combination of the supports described above.
Si le support de pièces 2 est un film en polymère, l’usinage des pièces 10,10’ peut être accompagné d’un perçage du support 2. Par exemple, lors d’un élargissement d’un trou, un laser peut percer le support de pièces 2 et ainsi plus facilement évacuer le métal enlevé des pièces 10, 10’. If the part support 2 is a polymer film, the machining of the parts 10,10' can be accompanied by drilling of the support 2. For example, when widening a hole, a laser can pierce the parts support 2 and thus more easily evacuate the metal removed from the parts 10, 10'.
Si le support de pièces 2 est fait en un matériau dur et comprenant un film d’adhérence, les supports de pièces 2 peuvent être percés. En utilisant des supports de pièces 2 qui sont percés, avec des ouvertures prévues à chaque position destinée à positionner les pièces métalliques 10, 10’, on permet de faciliter l’usinage correctif des pièces ainsi que leur libération. Effectivement, lors de l’usinage correctif des pièces (étape E du procédé décrit) le fait d’avoir une ouverture sous chaque pièce métallique permet de facilement traverser le film adhérent du support de pièces 2 qui sera percé, formant une ouverture dans le film adhérent. Ainsi, le matériau de la pièce métallique 10, 10’ ainsi que celui du film adhérent peuvent être évacués à travers l’ouverture du support dur de pièces 2 qui se trouve sous la pièce métallique 10, 10’. Cette évacuation peut se faire par aspiration ou par un système de pressurisation. Ledit film d’adhérence permet d’assurer aussi que les pièces métalliques ne puissent pas se déplacer ou vibrer lors de l’usinage par le laser. Un simple posage de pièces ne pourrait pas être utilisé lors d’un transfert sur un support de pièces. If the parts support 2 is made of a hard material and includes an adhesion film, the parts supports 2 can be pierced. By using part supports 2 which are drilled, with openings provided at each position intended to position the metal parts 10, 10', it is possible to facilitate the corrective machining of the parts as well as their release. Indeed, during the corrective machining of the parts (step E of the process described) the fact of having an opening under each metal part makes it possible to easily pass through the adherent film of the part support 2 which will be pierced, forming an opening in the film member. Thus, the material of the metal part 10, 10' as well as that of the adhesive film can be evacuated through the opening of the hard part support 2 which is located under the metal part 10, 10'. This evacuation can be done by suction or by a pressurization system. Said adhesion film also ensures that the metal parts cannot move or vibrate during laser machining. A simple placement of parts could not be used during a transfer to a parts support.
Dans des variantes, ledit film d’adhérence peut être une couche semi-adhérente ou adhérente telle qu’une bande à collage double face, par exemple un film en polymère, qui est fixée sur un support de pièces 2. Certains types de films adhérents utilisés en microtechnique permettent d’assurer une force d’adhérence sans devoir utiliser des colles. Ces films sont couramment appelés « blue tapes » et connus par l’homme du métier en microtechnique. In variants, said adhesion film may be a semi-adherent or adhesive layer such as a double-sided adhesive strip, for example a polymer film, which is fixed on a parts support 2. Certain types of adhesive films used in microtechnology ensure adhesion strength without having to use glues. These films are commonly called “blue tapes” and known to those skilled in the art of microtechnology.
Avantageusement l’adhérence d’un film de transfert est typiquement entre 0.50 et 4.50 N/25mm Advantageously, the adhesion of a transfer film is typically between 0.50 and 4.50 N/25mm
Dans des modes de réalisation la transmission , pour des longueurs d’onde entre 400nm et 3pm est au moins 25%, préférablement au moins 50% et plus préférablement au moins 75%. In embodiments the transmission, for wavelengths between 400nm and 3pm is at least 25%, preferably at least 50% and more preferably at least 75%.
Dans des modes de réalisation l’épaisseur du dit film de transfert est entre 0.80 et 1 .25 mm. In embodiments, the thickness of said transfer film is between 0.80 and 1.25 mm.
Dans des modes de réalisation la variation de l’épaisseur dudit film de transfert est moins que 10% de son épaisseur, préférablement moins que 5% de son épaisseur, l’épaisseur étant défini comme l’épaisseur moyenne dudit film de transfert. In embodiments the variation in the thickness of said transfer film is less than 10% of its thickness, preferably less than 5% of its thickness, the thickness being defined as the average thickness of said transfer film.
Dans un mode de réalisation, l’usinage peut se faire également en dirigeant le laser depuis le côté opposé des pièces qui sont arrangées sur le support de pièces 2. In one embodiment, machining can also be done by directing the laser from the opposite side of the parts which are arranged on the part support 2.
Dans un mode de réalisation des ouvertures peuvent être prévues dans le film d’adhérence sous chaque pièce. In one embodiment, openings can be provided in the adhesion film under each part.
Avantageusement, dans une variante, un système d’usinage sans force, utilisant un laser 100, peut comprendre une optique délivrant plus qu’un faisceau laser, typiquement 2, 4, 9, 16 ou plus de faisceaux. Ceci permet l’usinage simultané de plusieurs pièces métalliques 10, 10’ en même temps. Advantageously, in a variant, a force-free machining system, using a laser 100, may comprise optics delivering more than one laser beam, typically 2, 4, 9, 16 or more beams. This allows the simultaneous machining of several 10, 10’ metal parts at the same time.
Il est compris que les faisceaux multiples sont de forme Gaussiens, mais peuvent avoir modifications d’ouverture numérique et distance de travail dues à l’élément d’optique diffractive -DOE- selon la fonction désirée du faisceau optique qui est dirigé sur la pièce à usiner. Il est ici référé à la publication suivante: https://www.pulsar-photonics.de/en/optical-modules/multibeamscanner-mbs/It is understood that the multiple beams are of Gaussian shape, but can have modifications of numerical aperture and working distance due to the diffractive optical element -DOE- depending on the desired function of the optical beam which is directed on the part to be machine. It is here referred to the following publication: https://www.pulsar-photonics.de/en/optical-modules/multibeamscanner-mbs/
Avec un élément optique adapté, il est possible de réaliser presque n'importe quelle correction de pièces 10, 10’ assurant une grande homogénéité et une efficacité globale élevée. En combinant un système multifaisceaux avec au moins un scanner galvanométrique, il est possible de générer un grand nombre de points de traitement dans le plan de traitement, qui sont déplacés simultanément sur la pièce métallique 10, 10’ par ledit scanner. With a suitable optical element, it is possible to carry out almost any correction of 10, 10' parts ensuring great homogeneity and high overall efficiency. By combining a multibeam system with at least one scanner galvanometric, it is possible to generate a large number of treatment points in the treatment plan, which are moved simultaneously on the metal part 10, 10' by said scanner.
La société Pulsar Photonics par exemple, dont référence est trouvée sous le site internet https://www.pulsar-photonics.de/, offre une solution d’un balayeur multi- faisceau pour le traitement multifaisceaux laser. Un tel système comprend au moins un balayeur de faisceau basé sur un système galvano. Une division de faisceau sélectionnable avec un module multifaisceau génère un arrangement de faisceau fixe dans le plan de travail du système de balayage. Cette approche permet de multiplier la vitesse du processus dans la production de structures périodiques. The company Pulsar Photonics for example, whose reference is found under the website https://www.pulsar-photonics.de/, offers a solution of a multi-beam scanner for multi-beam laser processing. Such a system comprises at least one beam scanner based on a galvano system. Selectable beam splitting with a multi-beam module generates a fixed beam arrangement in the scanning system work plane. This approach makes it possible to multiply the speed of the process in the production of periodic structures.
Grâce à un séparateur de faisceau diffractif, la puissance du système laser peut être divisée en jusqu'à 100 faisceaux partiels et plus. Des distributions typiques des faisceaux peuvent être, sans limitation: 2x2, 4x4, 8 x8, où n x m ou n et m sont des nombres différents. Il est compris que les faisceaux lasers peuvent être différents, par exemple ils peuvent avoir une focale différente. Using a diffractive beam splitter, the power of the laser system can be divided into up to 100 partial beams and more. Typical beam distributions can be, without limitation: 2x2, 4x4, 8x8, where n x m or n and m are different numbers. It is understood that laser beams may be different, for example they may have a different focal length.
L’utilisation d’un système multifaisceaux permet de réaliser une production parallèle efficace de structures identiques en une seule étape. The use of a multi-beam system allows efficient parallel production of identical structures in a single step.
Il est ainsi possible de surmonter les limitations de puissance, essentiellement d'origine physique, de nombreux procédés "ultra short puise" et d'augmenter ainsi considérablement l'efficacité des procédés. It is thus possible to overcome the power limitations, essentially of physical origin, of many "ultra short draw" processes and thus to considerably increase the efficiency of the processes.
Les domaines d'application sont le perçage, le traitement parallèle de plusieurs composants ou la parallélisation générale des processus. Areas of application are drilling, parallel processing of several components or general process parallelization.
La libération des pièces métalliques 10, 10’, fixées au support de pièces 2 peut se faire de diverses manières, par exemple par des solvants ou via traitement thermique ou exposition UV. Une exposition à des radiations peut, par exemple, provoquer la libération de gaz aux interfaces de collage. La libération peut aussi se faire par exposition à de la chaleur ou des flashes de radiations infrarouges. Ladite radiation UV et/ou infrarouge peut être réalisée par des sources de puissances pulsées. The release of the metal parts 10, 10', fixed to the parts support 2 can be done in various ways, for example by solvents or via heat treatment or UV exposure. Exposure to radiation can, for example, cause the release of gas at bonding interfaces. Release can also be achieved by exposure to heat or flashes of infrared radiation. Said UV and/or infrared radiation can be produced by pulsed power sources.
Dans des variantes, l’étape F de libération des pièces peut se faire de diverses manières : In variants, step F of releasing the parts can be done in various ways:
- par application de vibration et/ou de chocs ; - by application of vibration and/or shock;
- par raclage mécanique ; - by mechanical scraping;
- par l’utilisation d’un bras ou robot de « pick and place » ; - by the use of a “pick and place” arm or robot;
- par voie liquide et/ou ultrasonique ; - by liquid and/or ultrasonic means;
- par soufflage par de l’air ou autre gaz. Technique de transfert sur le support de pièces 2 après procédé LIGA- by blowing with air or other gas. Transfer technique on part support 2 after LIGA process
La technique du transfert des pièces 10,10’ réalisées par procédé LIGA sur un support de pièces 2 est maintenant décrite en détail et il est référé pour cela à la Figure 1. The technique of transferring 10.10' parts produced by the LIGA process onto a part support 2 is now described in detail and is referred to in Figure 1.
L'avantage de la technique LIGA est de réaliser des microcomposants métalliques d'une très grande précision en X et Y et avec une épaisseur allant jusqu'à plusieurs millimètres. Il est également possible d'appliquer le procédé en plusieurs étapes pour obtenir un microcomposant à plusieurs niveaux, chaque niveau étant construit sur le précédent. The advantage of the LIGA technique is to produce metallic microcomponents with very high precision in X and Y and with a thickness of up to several millimeters. It is also possible to apply the process in several stages to obtain a microcomponent at several levels, each level being built on the previous one.
Le positionnement des pièces métalliques 10, 10’ les unes par rapport aux autres ainsi que par rapport à des marques de référence est connu, car les pièces restent durant tout le process dans la même position que leur position d’origine sur le wafer. The positioning of the metal parts 10, 10' in relation to each other as well as in relation to reference marks is known, because the parts remain throughout the process in the same position as their original position on the wafer.
La plaquette 1 , aussi définie comme substrat, est généralement une plaque- support de verre, de métal ou de silicium sur laquelle est déposée une couche conductrice réalisée par une évaporation de chrome et d’or, par exemple. Dans le cas où le substrat est naturellement conducteur, il n’est pas nécessaire de déposer une couche conductrice. Pour la suite de la description, le « substrat conducteur » est donc soit le substrat naturellement conducteur, soit le substrat avec une couche conductrice à sa surface. Sur le substrat conducteur est déposée une couche de résine photosensible de préférence de type négatif sensible aux rayons ultraviolets UV appelée ci-après « photoresist », typiquement de la famille du SU-8 de MicroChem Corporation. Il est également possible d’utiliser de la résine photosensible sèche, c’est- à-dire sans solvant ou avec des taux de solvant très faible. Alternativement, le photoresist pourrait être de type positif. The wafer 1, also defined as a substrate, is generally a support plate of glass, metal or silicon on which a conductive layer produced by an evaporation of chromium and gold, for example, is deposited. In the case where the substrate is naturally conductive, it is not necessary to deposit a conductive layer. For the remainder of the description, the “conductive substrate” is therefore either the naturally conductive substrate, or the substrate with a conductive layer on its surface. On the conductive substrate is deposited a layer of photosensitive resin, preferably of the negative type sensitive to UV ultraviolet rays, hereinafter called “photoresist”, typically from the SU-8 family of MicroChem Corporation. It is also possible to use dry photosensitive resin, that is to say without solvent or with very low levels of solvent. Alternatively, the photoresist could be of the positive type.
Cette couche de photoresist est polymérisée après irradiation sélective. Dans le cas particulier d’un photoresist de type négatif, les parties irradiées sont polymérisées tandis que les parties non irradiées ne sont pas polymérisées. Si nécessaire un aplanissage de la couche de photoresist est réalisé avant irradiation. This photoresist layer is polymerized after selective irradiation. In the particular case of a negative type photoresist, the irradiated parts are polymerized while the non-irradiated parts are not polymerized. If necessary, the photoresist layer is flattened before irradiation.
Une fois développé, c’est-à-dire après élimination des parties de photoresist non-polymérisées, on obtient un moule 3 en photoresist. Ce moule 3 est illustré à la figure 1 , étape 1 a et les parties de photoresist éliminées laissent apparaître des cavités. Sur un moule à un niveau, ces cavités laissent apparaître le substrat conducteur 1 . Once developed, that is to say after elimination of the non-polymerized photoresist parts, a photoresist mold 3 is obtained. This mold 3 is illustrated in Figure 1, step 1 a and the parts of photoresist eliminated reveal cavities. On a single-level mold, these cavities reveal the conductive substrate 1.
L'étape suivante consiste à remplir le moule 3 en photoresist selon une opération d'électroformage, la conductivité du substrat conducteur 1 permet un dépôt métallique dans les cavités du moule 3 et lorsque le niveau défini par la couche polymérisée du moule 3 est atteint, la métallisation est interrompue. On constate sur la figure de l’étape 1 b, un léger débordement de la partie métallique 5. Il est d’usage, mais non nécessaire, de prolonger l’électroformage une fois le niveau supérieur du moule 3 atteint pour s’assurer que toutes les cavités soient remplies. La figure 1 b illustre l'état dans lequel l'ensemble se trouve à la fin de ces opérations. La couche métallique électro formée forme une pluralité de portions métalliques 5 liées entre elles par le moule en photoresist 3 et solidaire du substrat conducteur 1 . The next step consists of filling the mold 3 with photoresist according to an electroforming operation, the conductivity of the conductive substrate 1 allows a metal deposition in the cavities of the mold 3 and when the level defined by the polymerized layer of the mold 3 is reached, the metallization is interrupted. We see in the figure of step 1 b, a slight overflow of the metal part 5. It is customary, but not necessary, to extend the electroforming once the upper level of the mold 3 has been reached to ensure that all cavities are filled. Figure 1 b illustrates the state in which the assembly is at the end of these operations. The electroformed metal layer forms a plurality of metal portions 5 linked together by the photoresist mold 3 and secured to the conductive substrate 1.
Dans cette description, on appelle "face externe" la face des pièces métalliques correspondant au côté libre de la métallisation par électroformage. La "face interne" est celle qui, lors de la métallisation, est en contact avec le substrat conducteur 1 . La métallisation par électroformage crée de portions métalliques 5 avec une face externe brute 5a et une face interne brute 5b. On les appelle "brute" car directement résultant de l’électroformage soit non usinée ou polie. In this description, the face of the metal parts corresponding to the free side of the metallization by electroforming is called "external face". The “internal face” is that which, during metallization, is in contact with the conductive substrate 1. Metallization by electroforming creates metal portions 5 with a raw external face 5a and a raw internal face 5b. They are called "raw" because they are a direct result of electroforming, either unmachined or polished.
Une première étape d'usinage est effectuée sur la face externe brute 5a des micropièces pour obtenir la face externe usinée 5c des portions métalliques 5 dans un état souhaité. Les flancs des portions métalliques 5 correspondent à la partie verticale des portions métalliques 5 en contact avec le moule 3 lors de la phase d’électroformage. La hauteur des portions métalliques 5, est à ce stade approximative. Le résultat est illustré à l’étape 1 c permettant de voir la face externe usinée 5c des portions métalliques 5. A first machining step is carried out on the raw external face 5a of the microparts to obtain the machined external face 5c of the metal portions 5 in a desired state. The sides of the metal portions 5 correspond to the vertical part of the metal portions 5 in contact with the mold 3 during the electroforming phase. The height of the metal portions 5 is at this stage approximate. The result is illustrated in step 1 c allowing you to see the machined external face 5c of the metal portions 5.
L'étape suivante consiste à éliminer le moule 3 en résine photosensible par attaque chimique. Il subsistera le substrat conducteur 1 solidaire avec la pluralité de portions métalliques, comme illustré à l’étape 1 d. The next step consists of eliminating the photosensitive resin mold 3 by chemical attack. The conductive substrate 1 will remain integral with the plurality of metal portions, as illustrated in step 1 d.
L'étape suivante est l'application d’une résine liante 4. Cette résine va couvrir la face externe usinée 5c et les flancs des portions métalliques 5 et remplir les cavités laissées libres par l’élimination du moule 3 c’est-à-dire être en contact avec le substrat conducteur 1 . Cette résine liante 4 va également dépasser la hauteur des portions métalliques comme illustré à l’étape 1 e. The next step is the application of a binder resin 4. This resin will cover the machined external face 5c and the sides of the metal portions 5 and fill the cavities left free by the elimination of the mold 3, i.e. say being in contact with the substrate driver 1. This binding resin 4 will also exceed the height of the metal portions as illustrated in step 1 e.
Vient ensuite la préparation de l'ensemble par l'abaissement et l'aplanissement de la résine liante 4 pour former une surface de référence 4’ plane et parallèle au substrat conducteur 1. Le résultat est illustré à l’étape 1f. Il est à noter que l’abaissement de la résine liante 4 se fait de sorte que la face externe usinée 5c des portions métalliques 5 reste recouverte de résine liante 4. Cet ensemble est libéré du substrat conducteur 1 par usinage de ce dernier ou toute autre méthode de libération du substrat conducteur 1. L'ensemble des portions métalliques 5 et la résine liante 4 forme un tout rigide. Le résultat est illustré à la figure 1 g. Next comes the preparation of the assembly by lowering and flattening the binder resin 4 to form a flat reference surface 4’ parallel to the conductive substrate 1. The result is illustrated in step 1f. It should be noted that the lowering of the binder resin 4 is done so that the machined external face 5c of the metal portions 5 remains covered with binder resin 4. This assembly is released from the conductive substrate 1 by machining the latter or any other method of releasing the conductive substrate 1. All of the metal portions 5 and the binder resin 4 form a rigid whole. The result is shown in Figure 1g.
Ladite résine liante 4 peut être, par exemple, une colle thermofusible à base de gomme-laque naturelle et d’une charge minérale qui peut être sous forme de poudre ou en morceau. Le produit ciment B67 ou MelBo325 de Stettler Sapphire (ref. internet : https://www.stettlersapphire.ch/index.php/fr/) , par exemple, peut être utilisé. Said binder resin 4 can be, for example, a hot melt glue based on natural shellac and a mineral filler which can be in the form of powder or in pieces. The cement product B67 or MelBo325 from Stettler Sapphire (internet ref.: https://www.stettlersapphire.ch/index.php/fr/), for example, can be used.
Durant la même opération d’usinage du substrat conducteur 1 , ou une opération distincte, la face interne brute 5b des portions métalliques est usinée pour obtenir la face interne usinée 5d. L’opération d'usinage va réduire la hauteur de l'ensemble jusqu'à ce qu’une hauteur souhaitée des pièces métalliques 10, 10’ à réaliser soit atteinte. Le résultat est visible à l’étape 1 h de la figure 1 . During the same machining operation of the conductive substrate 1, or a separate operation, the raw internal face 5b of the metal portions is machined to obtain the machined internal face 5d. The machining operation will reduce the height of the assembly until a desired height of the metal parts 10, 10’ to be produced is reached. The result is visible at step 1 h of Figure 1.
Un film de transfert, qui est le support de pièces 2, est appliqué sur la face interne usinée 5d des portions métalliques 5 (voir étape 1 i). Une fois le film de transfert 2 en place, la résine liante 4 peut être éliminée par dissolution par exemple. Ainsi les portions métalliques 5 forment les pièces métalliques 10, 10’ qui subiront par la suite une correction de dimensions ou de forme selon le procédé de l’usinage sans force telle que décrite dans le présent document. Les pièces métalliques 10, 10’ sont liées entre elles par le film de transfert faisant office de support de pièce 2 (voir étape 1j , Figure 1 ). Les pièces métalliques 10, 10’ se retrouvent ainsi dans la même position dans le plan X-Y que lors de la fabrication du moule en photoresist ainsi que toutes les autres étapes dans lesquelles le substrat 1 était présent. A transfer film, which is the part support 2, is applied to the machined internal face 5d of the metal portions 5 (see step 1 i). Once the transfer film 2 is in place, the binder resin 4 can be removed by dissolution for example. Thus the metal portions 5 form the metal parts 10, 10' which will subsequently undergo a correction of dimensions or shape according to the force-free machining process as described in this document. The metal parts 10, 10' are linked together by the transfer film acting as part support 2 (see step 1j, Figure 1). The metal parts 10, 10' thus find themselves in the same position in the X-Y plane as during the manufacture of the photoresist mold as well as all the other steps in which the substrate 1 was present.
Il est compris également que l’équipement d’usinage sans force peut être adapté pour réaliser un premier cycle d’usinage correctif et que les pièces métalliques 10, 10’ soient finies par un autre procédé comme un procédé mécanique ou chimique. Par exemple, des pièces métalliques 10, 10’ percées peuvent être traitées à l’intérieur ou en dehors de la machine d’usinage 200 afin de les nettoyer ou pour un traitement de lissage par plasma exécuté sur toutes les pièces 10, 10’ sur un support de pièces 2. Il est compris également que, dans un mode de réalisation, la machine d’usinage 200 peut comprendre des moyens pour déposer un revêtement (coating) sur les pièces 10, 10’ avant ou après leur usinage. It is also understood that the force-free machining equipment can be adapted to carry out a first corrective machining cycle and that the metal parts 10, 10' are finished by another process such as a mechanical or chemical process. For example, pierced metal parts 10, 10' can be treated internally or outside the machining machine 200 in order to clean them or for a plasma smoothing treatment carried out on all the parts 10, 10' on a parts support 2. It is also understood that, in one embodiment, the machining machine 200 may include means for depositing a coating on the parts 10, 10' before or after their machining.
Dans un mode de réalisation avantageux, toutes les pièces 10, 10’ peuvent subir une première étape d’usinage correctif qui peut être une étape de préparation de la surface exécutée par exemple par ledit laser à impulsion femtosecondes. Dans une variante, l’ensemble des pièces métalliques 10, 10’ peut subir une étape de nettoyage et/ou dépôt d’une couche. In an advantageous embodiment, all the parts 10, 10' can undergo a first corrective machining step which can be a surface preparation step carried out for example by said femtosecond pulse laser. In a variant, all of the metal parts 10, 10' can undergo a cleaning step and/or deposition of a layer.
Déposer une couche avant l’usinage correctif par le laser femtoseconde permet de mieux délimiter la zone d’usinage correctif. Cette couche peut être enlevée après le procédé d’usinage correctif. Depositing a layer before corrective machining with the femtosecond laser makes it possible to better delimit the corrective machining zone. This layer can be removed after the corrective machining process.
Il est compris que les conditions d’usinage correctif peuvent être adaptées selon l’emplacement (c.à.d. tiroir) d’un système de cassettes 300 de l’équipement d’usinage correctif de l’invention. Ainsi, un premier tiroir peut comprendre un support 2 avec des pièces 10, 10’ dans lesquelles il faut corriger un trou et un autre tiroir peut comprendre un autre support avec des pièces dont la surface doit être corrigée ou sur laquelle une forme prédéterminée doit être exécutée. It is understood that the corrective machining conditions can be adapted depending on the location (i.e. drawer) of a cassette system 300 of the corrective machining equipment of the invention. Thus, a first drawer may comprise a support 2 with parts 10, 10' in which a hole must be corrected and another drawer may comprise another support with parts whose surface must be corrected or on which a predetermined shape must be executed.
Dans un mode de réalisation, le support de pièces 2 dans un tiroir d’un système à cassettes 300 peut subir plusieurs cycles d’usinage correctif. Par exemple, lors d’un premier cycle toutes les pièces 10, 10’ sont traitées pour corriger un trou et lors d’un deuxième chargement de supports de pièces 2 dans la machine d’usinage 200, tous les supports de pièces 2 peuvent être repassés dans la machine d’usinage afin de corriger par exemple un bord des pièces 10, 10’. In one embodiment, the parts support 2 in a drawer of a cassette system 300 can undergo several corrective machining cycles. For example, during a first cycle all the parts 10, 10' are processed to correct a hole and during a second loading of part supports 2 into the machining machine 200, all the part supports 2 can be passed through the machining machine in order to correct for example an edge of the parts 10, 10'.
Dans un mode de réalisation, lors d’au moins un deuxième cycle d’usinage, au moins un autre type de laser peut être utilisé. Ce laser peut être un autre laser femtoseconde. In one embodiment, during at least a second machining cycle, at least one other type of laser can be used. This laser may be another femtosecond laser.
Selon l’application il est compris que les pièces 10, 10’ ne doivent pas forcément être agencées d’une manière homogène sur leur support de pièces 2. Par exemple, les pièces métalliques 10, 10’ peuvent être agencées selon un arrangement en forme de disque ou rectangle. Depending on the application it is understood that the parts 10, 10' do not necessarily have to be arranged in a homogeneous manner on their parts support 2. For example, the metal parts 10, 10' can be arranged in a shaped arrangement disk or rectangle.
Dans un mode de réalisation les pièces 10, 10’ peuvent être fixées des deux côtés d’un support de pièces 2, par exemple par collage temporaire. Un agencement double face (pas illustré dans les Figures) permet d’augmenter, par exemple d’un facteur 2, la vitesse d’usinage correctif par la machine d’usinage 200 de l’invention. Il est entendu qu’un système d’inspection peut être utilisé pour suivre les dimensions des pièces corrigées et pour adapter les paramètres d’usinage correctif de la machine laser afin de permettre une production autonome et plus précise. In one embodiment the parts 10, 10' can be fixed on both sides of a parts support 2, for example by temporary gluing. A double-sided arrangement (not illustrated in the Figures) makes it possible to increase, for example by a factor of 2, the speed of corrective machining by the machining machine 200 of the invention. It is understood that an inspection system can be used to track the dimensions of the corrected parts and to adapt the corrective machining parameters of the laser machine to enable autonomous and more precise production.
Pièces métalliques réalisées Metal parts made
Il n’y a aucune limitation de forme ou de dimension 3D des pièces métalliques 10, 10’ réalisées par l’équipement et le procédé de l’invention. There is no limitation in shape or 3D dimension of the metal parts 10, 10' produced by the equipment and the method of the invention.
Les pièces métalliques 10, 10’ sont typiquement de dimension millimétrique ou micrométrique. L’usinage par laser femtoseconde permet des précisions d’usinage très élevées, typiquement plus petites que ±1 pm. Les rugosités de surface en mode découpe peuvent atteindre des rugosités de 50nm ou inférieure. The metal parts 10, 10' are typically millimeter or micrometer in size. Femtosecond laser machining allows very high machining accuracies, typically less than ±1 pm. Surface roughness in cutting mode can reach roughness of 50nm or lower.
Dans un mode de réalisation une pièce de microtechnique métallique 10, 10’, est obtenue par le procédé décrit et comprend au moins une portion qui présente, entre les dimensions de la pièce corrigée et de la géométrie cible, un écart inférieur à 2 pm, préférablement inférieur à 1 .5 pm. In one embodiment, a metallic microtechnology part 10, 10' is obtained by the method described and comprises at least one portion which presents, between the dimensions of the corrected part and the target geometry, a difference of less than 2 pm, preferably less than 1.5 pm.
Dans un autre mode de réalisation au moins deux surfaces de ladite pièce de microtechnique métallique 10, 10’ ont été corrigées avec le procédé selon l’invention. In another embodiment at least two surfaces of said metal microtechnology part 10, 10' have been corrected with the method according to the invention.
Les Figures 9-12 illustrent des pièces métalliques réalisées par l’équipement de correction de pièces et le procédé selon l’invention. Figures 9-12 illustrate metal parts produced by the part correction equipment and the method according to the invention.
La Figure 9 représente une pièce métallique 10 comprenant des structures faites dans 3 plans différents P1 , P2, P3 et comprenant des ouvertures 10a, 10b, 10c. Figure 9 represents a metal part 10 comprising structures made in 3 different planes P1, P2, P3 and comprising openings 10a, 10b, 10c.
La figure 10 montre une ancre d’horlogerie réalisée selon le procédé de l’invention. Figure 10 shows a watchmaking anchor produced according to the process of the invention.
La figure 11 montre une roue dentée d’horlogerie réalisée selon le procédé de l’invention. Figure 11 shows a clockwork toothed wheel produced according to the method of the invention.
La figure 12 montre une pièce de connectique réalisée selon le procédé de l’invention. La pièce 10 illustrée en Figure 12 peut comprendre au moins une surface 10e, 10d qui a été corrigée avec le procédé et l’équipement d’usinage selon l’invention. Figure 12 shows a connector part produced according to the method of the invention. The part 10 illustrated in Figure 12 may include at least one surface 10e, 10d which has been corrected with the method and the machining equipment according to the invention.
Exemple d’application et d’une configuration d’un équipement d’usinage correctif de pièces métalliques (10, 10’) de microtechnique selon l’invention. Example of application and configuration of corrective machining equipment for metal parts (10, 10') of microtechnology according to the invention.
L’exemple suivant montre un cas d’application avec des pièces métalliques 10, 10’ sur des supports de pièces 2 ayant un diamètre 150 mm. Pour des pièces 10, 10’ ayant un diamètre de 0.9 mm, on peut réaliser environ 8’000 pièces sur un support de pièces 2 qui est préférablement une plaquette et atteindre des cadences d’usinage correctif d’environ 1 seconde, c’est-à-dire entre 8 et 10 fois inférieures à ce que l’on pourrait obtenir avec une approche conventionnelle. The following example shows an application case with metal parts 10, 10' on part supports 2 having a diameter 150 mm. For 10, 10' parts with a diameter of 0.9 mm, approximately 8,000 parts can be produced on a support of parts 2 which is preferably a wafer and achieve corrective machining rates of around 1 second, that is to say between 8 and 10 times lower than what could be obtained with a conventional approach.
Dans une configuration préférée, l’équipement d’usinage correctif comprend :In a preferred configuration, corrective machining equipment includes:
- un système de chargement/déchargement d’au moins 25 supports de pièces 2 ; - a loading/unloading system of at least 25 part supports 2;
- un système de mesure 120 capable de mesurer très précisément la position x, y, z de chaque pièce métallique 10, 10’ dans le repère de référence d’usinage correctif XYZ; - a measuring system 120 capable of measuring very precisely the position x, y, z of each metal part 10, 10' in the corrective machining reference mark XYZ;
- une machine d’usinage 200 comprenant un laser femtoseconde. - a machining machine 200 including a femtosecond laser.
Dans l’exemple, 8’000 pièces métalliques 10, 10’ peuvent être alignées sur un seul support de pièces 2. Le système de charge et décharge est préférablement un système de type « cassette » comprenant une pluralité de tiroirs, chaque tiroir étant adapté pour contenir un seul wafer. In the example, 8,000 metal parts 10, 10' can be aligned on a single parts support 2. The loading and unloading system is preferably a "cassette" type system comprising a plurality of drawers, each drawer being adapted to contain a single wafer.
Les différentes opérations peuvent prendre les temps suivants : The different operations can take the following times:
- usinage laser par pièce : 0.5 à 0.6 sec ; - laser machining per part: 0.5 to 0.6 sec;
- repositionnement de la table X-Y : 0.3 sec ; - repositioning of the X-Y table: 0.3 sec;
- charge et décharge par support de pièces 2 : 120 sec ; - charging and discharging by part support 2: 120 sec;
- délais pour les mesures : 60 sec. - time limits for measurements: 60 sec.
Ceci indique un temps d’usinage correctif et de mesure de pièces 10, 10’ typiquement en dessous de 2 secondes, plus précisément 0.92 sec pour l’exemple décrit. This indicates a time for corrective machining and measuring parts 10, 10' typically below 2 seconds, more precisely 0.92 sec for the example described.
Dans l’exemple d’exécution le système à cassettes comprendra donc au maximum 25x8000 pièces à usiner, donc maximum 200000 pièces 10, 10’. In the example of execution, the cassette system will therefore include a maximum of 25x8000 parts to be machined, therefore a maximum of 200,000 10, 10' parts.
Le procédé et la machine d’usinage 200 de l’exemple permettent d’insérer le support de pièces 2 sous un laser femtoseconde 100 et de corriger toutes les pièces 10, 10’ sur un seul support de pièces 2. Quand toutes les pièces 10, 10’ fixées sur un support de pièces 2 sont corrigées, il est déchargé vers un tiroir d’un système de cassette 300 associé à la machine d’usinage 200 et on procède à l’usinage correctif des pièces métalliques fixées sur un deuxième support de pièces 2’, 2”, 2’” et ainsi de suite. The method and the machining machine 200 of the example make it possible to insert the part support 2 under a femtosecond laser 100 and to correct all the parts 10, 10' on a single part support 2. When all the parts 10 , 10' fixed on a support of parts 2 are corrected, it is unloaded towards a drawer of a cassette system 300 associated with the machining machine 200 and corrective machining of the metal parts fixed on a second support is carried out of pieces 2', 2”, 2'” and so on.

Claims

Revendications Claims
1. Equipement d’usinage correctif de pièces métalliques (10, 10’) de microtechnique réalisées préalablement par un procédé LIGA, comprenant une machine d’usinage (200) comprenant un système de chargement/déchargement (300) de supports (2) de pièces métalliques (10, 10’), des moyens d’usinage sans force pour usiner lesdites pièces métalliques (10, 10’) et un système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force, ladite machine d’usinage (200) définissant un plan horizontal X- Y et un axe vertical Z orthogonal au plan horizontal X-Y, caractérisé en ce que 1. Equipment for corrective machining of metal parts (10, 10') of microtechnology previously produced by a LIGA process, comprising a machining machine (200) comprising a loading/unloading system (300) of supports (2) of metal parts (10, 10'), force-free machining means for machining said metal parts (10, 10') and a system for controlling said force-free machining means, said machining machine (200) defining a horizontal plane X-Y and a vertical axis Z orthogonal to the horizontal plane X-Y, characterized in that
- chaque support (2) comprend, au moins sur une face, une surface agencée pour y fixer une pluralité de pièces métalliques (10, 10’) réalisées préalablement par procédé LIGA ; - each support (2) comprises, at least on one side, a surface arranged to fix a plurality of metal parts (10, 10’) previously produced by the LIGA process;
- l’équipement d’usinage correctif comprend au moins un repère de référence d’usinage correctif (XYZ) en lien avec un repère de référence de fabrication (X1Y1Z1 ) utilisé lors de la réalisation des pièces métalliques (10, 10’) par le procédé LIGA ; - the corrective machining equipment comprises at least one corrective machining reference mark (XYZ) linked to a manufacturing reference mark (X1Y1Z1) used during the production of the metal parts (10, 10') by the LIGA process;
- l’équipement d’usinage correctif comprend un système d’enregistrement dans ledit repère de référence de fabrication (X1Y1 Z1 ) d’au moins une géométrie cible et d’au moins une position (x1 , y1 , z1 ) de référence prédéterminées propres à chaque pièce métallique (10, 10’) positionnée sur le support (2), ledit système d’enregistrement desdites géométries cibles et desdites positions (x1 , y1 , z1 ) de référence étant agencé pour coopérer avec le système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force;- the corrective machining equipment comprises a recording system in said manufacturing reference frame (X1Y1 Z1) of at least one target geometry and at least one specific predetermined reference position (x1, y1, z1) to each metal part (10, 10') positioned on the support (2), said system for recording said target geometries and said reference positions (x1, y1, z1) being arranged to cooperate with the control system of said means d machining without force;
- l’équipement d’usinage correctif comprend un système de vision (120) et une unité de calcul (130) permettant de reconnaître, dans le repère de référence d’usinage correctif (XYZ), la géométrie 3D et le positionnement des pièces métalliques (10, 10’) réalisées préalablement par procédé LIGA et de déterminer une correction de la géométrie à apporter par rapport à la géométrie cible et à ladite position (x1 , y1 , z1 ) de référence enregistrées, au moins l’unité de calcul étant agencée pour coopérer avec le système de pilotage des moyens d’usinage sans force; - the corrective machining equipment comprises a vision system (120) and a calculation unit (130) making it possible to recognize, in the corrective machining reference frame (XYZ), the 3D geometry and the positioning of the metal parts (10, 10') carried out previously by the LIGA process and to determine a correction of the geometry to be made in relation to the target geometry and to said recorded reference position (x1, y1, z1), at least the calculation unit being arranged to cooperate with the force-free machining means control system;
- ledit système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force comprend un système de positionnement desdits moyens d’usinage sans force agencé pour, avant l’usinage correctif de chaque pièce métallique (10, 10’), déplacer et positionner lesdits moyens d’usinage sans force dans le repère de référence d’usinage correctif (XYZ) par rapport à ladite pièce métallique (10, 10’) à corriger et pour réaliser l’usinage correctif en fonction de ladite correction de la géométrie, de manière à obtenir ladite géométrie cible. Equipement d’usinage correctif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens d’usinage sans force comprennent un émetteur (100) agencé pour émettre une onde électromagnétique. Equipement d’usinage correctif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’émetteur (100) est configuré pour émettre une onde électromagnétique ayant une longueur d’onde entre 150 nm et 1 mm, préférablement entre 200nm et 15 pm, encore plus préférablement entre 300 nm et 5 pm. Equipement d’usinage correctif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’émetteur (100) est un laser. Equipement d’usinage correctif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit laser (100) est un laser femtoseconde, configuré pour émettre des impulsions ayant une durée de moins de 900 femtosecondes, préférablement moins de 400 femtosecondes. Equipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’au moins un repère de positionnement d’usinage correctif ( 30, 32, 34, 40-47) est prévu sur ledit support (2) de pièces métalliques (10, 10’) et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif (XYZ), ledit repère de positionnement d’usinage correctif (30, 32, 34, 40-47) étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication (20, 22, 24,26) à partir duquel est définie la position (x1 , y1 , z1 ) de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication (X1Y1Z1 ). Equipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’au moins un repère de positionnement d’usinage correctif (30, 32, 34) est prévu sur au moins une desdites pièces métalliques (10, 10’) et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif (XYZ), ledit repère de positionnement d’usinage correctif étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication à partir duquel est définie la position (x1 , y1 , z1 ) de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication (X1Y1Z1 ). Equipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système de vision est agencé pour réaliser une mesure de géométrie 3D et de positionnement avec une précision inférieure à 10 pm, de préférence inférieure à 5 pm, plus préférentiellement inférieure à 2 pm, dans au moins un des 3 axes X, Y, Z. Equipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support (2) est agencé pour porter au moins deux ensembles contenant des pièces métalliques (10, 10’) de types différents.. Equipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la machine d’usinage (200) comprend un système pour libérer, après leur usinage correctif, au moins une partie des pièces métalliques (10, 10’) de leur support (2). . Equipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que ledit système de positionnement comprend un système optique à 5 axes, agencé pour coopérer avec le système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force (100), pour pouvoir orienter l’onde électromagnétique (110) émise dans les 3 dimensions X-Y-Z. . Equipement d’usinage selon l’une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que ledit système de pilotage desdits moyens d’usinage sans force (100) est agencé pour usiner au moins une portion des pièces métalliques (10, 10’) selon différentes étapes d’usinage. . Equipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que chaque support (2) est agencé pour recevoir plus de 10, de préférence plus de 100, de préférence plus de 1000, préférablement plus de 5000 pièces métalliques (10, 10’), et en ce que ladite machine d’usinage (200) est adaptée pour pouvoir usiner au moins 5000 pièces en moins de 10000 secondes. . Procédé d’usinage correctif de pièces métalliques de microtechnique (10, 10’) réalisées préalablement par un procédé LIGA, ledit procédé comprenant les différentes étapes (A-F) consistant à : - said system for controlling said force-free machining means comprises a positioning system for said force-free machining means arranged to, before corrective machining of each metal part (10, 10'), move and position said means of machining without force in the reference corrective machining reference (XYZ) with respect to said metal part (10, 10') to be corrected and to carry out corrective machining as a function of said geometry correction, so as to obtain said target geometry. Corrective machining equipment according to claim 1, characterized in that said force-free machining means comprise a transmitter (100) arranged to emit an electromagnetic wave. Corrective machining equipment according to claim 2, characterized in that the transmitter (100) is configured to emit an electromagnetic wave having a wavelength between 150 nm and 1 mm, preferably between 200nm and 15 pm, even more preferably between 300 nm and 5 pm. Corrective machining equipment according to claim 3, characterized in that the transmitter (100) is a laser. Corrective machining equipment according to claim 4, characterized in that said laser (100) is a femtosecond laser, configured to emit pulses having a duration of less than 900 femtoseconds, preferably less than 400 femtoseconds. Corrective machining equipment according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one corrective machining positioning mark (30, 32, 34, 40-47) is provided on said support (2) of metal parts (10, 10') and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark (XYZ), said corrective machining positioning mark (30, 32, 34, 40-47) being linked with at least one manufacturing positioning mark (20, 22, 24,26) from which the reference position (x1, y1, z1) of each part in the manufacturing reference mark (X1Y1Z1) is defined. Corrective machining equipment according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one corrective machining positioning mark (30, 32, 34) is provided on at least one of said metal parts (10, 10 ') and recognized by the vision system in the corrective machining reference mark (XYZ), said corrective machining positioning mark being linked to at least one manufacturing positioning mark from which the position ( x1, y1, z1) reference of each part in the manufacturing reference mark (X1Y1Z1). Corrective machining equipment according to one of claims 1 to 7, characterized in that the vision system is arranged to carry out a 3D geometry and positioning measurement with a precision less than 10 pm, preferably less than 5 pm, more preferably less than 2 pm, in at least one of the 3 axes X, Y, Z. Corrective machining equipment according to one of claims 1 to 8, characterized in that the support (2) is arranged to carry at least two assemblies containing metal parts (10, 10') of different types. corrective machining according to one of claims 1 to 9, characterized in that the machining machine (200) comprises a system for releasing, after their corrective machining, at least part of the metal parts (10, 10') from their support (2). . Corrective machining equipment according to one of claims 2 to 10, characterized in that said positioning system comprises a 5-axis optical system, arranged to cooperate with the control system of said force-free machining means (100), to be able to orient the electromagnetic wave (110) emitted in the 3 dimensions XYZ. . Machining equipment according to one of claims 1 to 11, characterized in that said system for controlling said force-free machining means (100) is arranged to machine at least a portion of the metal parts (10, 10') according to different machining stages. . Corrective machining equipment according to one of claims 1 to 12, characterized in that each support (2) is arranged to receive more than 10, preferably more than 100, preferably more than 1000, preferably more than 5000 metal parts (10, 10'), and in that said machining machine (200) is adapted to be able to machine at least 5000 parts in less than 10000 seconds. . Method for corrective machining of microtechnical metal parts (10, 10') previously produced by a LIGA process, said method comprising the different steps (AF) consisting of:
A : fournir, sur un support de pièces (2), des pièces métalliques (10, 10’) réalisées préalablement par un procédé LIGA, A: provide, on a parts support (2), metal parts (10, 10’) previously produced by a LIGA process,
B : se munir de l’équipement d’usinage correctif selon l’une des revendications 1 à 14 et insérer au moins un dudit support de pièces (2) dans ladite machine d’usinage (200); B: equip yourself with the corrective machining equipment according to one of claims 1 to 14 and insert at least one of said part support (2) into said machining machine (200);
C : enregistrer dans un repère de référence de fabrication (X1Y1Z1 ) utilisé lors de la réalisation des pièces métalliques (10, 10’) par le procédé LIGA une géométrie cible et au moins une position (x1 , y1 , z1 ) de référence prédéterminée propre à chaque pièce métallique (10, 10’) positionnée sur ledit support de pièces (2) ; C: record in a manufacturing reference mark (X1Y1Z1) used during the production of the metal parts (10, 10') by the LIGA process a target geometry and at least one position (x1, y1, z1) of its own predetermined reference to each metal part (10, 10') positioned on said part support (2);
D : reconnaître, dans au moins un repère de référence d’usinage correctif XYZ), en lien avec ledit repère de référence de fabrication (X1Y1Z1 ) la géométrie 3D et le positionnement des pièces métalliques (10, 10’), réalisées préalablement par procédé LIGA, et déterminer une correction de la géométrie à apporter par rapport à ladite géométrie cible et à ladite position (x1 , y1 , z1 ) de référence enregistrées à l’aide dudit système de vision (120) et de ladite unité de calcul (130); D: recognize, in at least one corrective machining reference mark XYZ), in connection with said manufacturing reference mark (X1Y1Z1) the 3D geometry and the positioning of the metal parts (10, 10'), previously produced by the LIGA process, and determine a correction of the geometry to be made in relation to said target geometry and to said reference position (x1, y1, z1) recorded using said vision system (120) and said computing unit (130);
E : exécuter des étapes d’usinages correctifs desdites pièces métalliques (10, 10’) par lesdits moyens d’usinage sans force (100), qui sont, avant l’usinage correctif de chaque pièce métallique (10, 10’), déplacés et positionnés relativement audit au moins un repère de référence d’usinage correctif ( XYZ) par rapport à ladite pièce métallique (10, 10’) à corriger, afin de réaliser l’usinage correctif en fonction de ladite correction de la géométrie déterminée à l’étape D pour obtenir ladite géométrie cible; E: execute corrective machining steps of said metal parts (10, 10') by said force-free machining means (100), which are, before the corrective machining of each metal part (10, 10'), moved and positioned relative to said at least one corrective machining reference mark (XYZ) relative to said metal part (10, 10') to be corrected, in order to carry out the corrective machining as a function of said correction of the geometry determined at l step D to obtain said target geometry;
F: libérer au moins une desdites pièces métalliques (10, 10’) de son support (2). F: release at least one of said metal parts (10, 10’) from its support (2).
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le repère de positionnement d’usinage correctif (30, 32, 34, 40-47) est prévu sur ledit support (2) et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif (XYZ), ledit repère de positionnement d’usinage correctif (30, 32, 34, 40-47) étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication (20, 22, 24, 26) à partir duquel est définie la position (x1 , y1 , z1 ) de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication (X1Y1Z1 ). 15. Method according to claim 14, characterized in that the corrective machining positioning mark (30, 32, 34, 40-47) is provided on said support (2) and recognized by the vision system in the reference mark corrective machining reference (XYZ), said corrective machining positioning mark (30, 32, 34, 40-47) being linked to at least one manufacturing positioning mark (20, 22, 24, 26) to from which the reference position (x1, y1, z1) of each part in the manufacturing reference frame (X1Y1Z1) is defined.
16. Procédé selon l’une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que le repère de positionnement d’usinage correctif (30, 32, 34, 41 -47) a été transféré du repère de positionnement de fabrication (20, 22, 24, 26) prévu sur le substrat (1 ) dans lequel ont été réalisées les pièces métalliques (10, 10’) par le procédé LIGA. 16. Method according to one of claims 14 and 15, characterized in that the corrective machining positioning mark (30, 32, 34, 41 -47) has been transferred from the manufacturing positioning mark (20, 22, 24, 26) provided on the substrate (1) in which the metal parts (10, 10') were made by the LIGA process.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit transfert est réalisé au moyen d’une couche adhérente. 17. Method according to claim 16, characterized in that said transfer is carried out by means of an adherent layer.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la couche adhérente est un film en polymère. 18. Method according to claim 17, characterized in that the adherent layer is a polymer film.
19. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit au moins un repère de positionnement d’usinage correctif (30, 32, 34) est prévu sur au moins une des pièces métalliques et reconnu par le système de vision dans le repère de référence d’usinage correctif (XYZ), ledit repère de positionnement d’usinage correctif étant en lien avec au moins un repère de positionnement de fabrication à partir duquel est définie la position (x1 , y1 , z1 ) de référence de chaque pièce dans le repère de référence de fabrication (X1Y1Z1 ). 19. Method according to claim 14, characterized in that said at least one corrective machining positioning mark (30, 32, 34) is provided on at least one of the metal parts and recognized by the vision system in the reference mark. corrective machining reference (XYZ), said corrective machining positioning mark being linked to at least one positioning mark of manufacturing from which the reference position (x1, y1, z1) of each part in the manufacturing reference frame (X1Y1Z1) is defined.
20. Procédé selon l’une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que ledit support de pièces (2) est un film de transfert réalisé au moins partiellement en un polymère. 20. Method according to one of claims 14 to 18, characterized in that said part support (2) is a transfer film made at least partially from a polymer.
21. Pièce de microtechnique (10, 10’) métallique, obtenue par le procédé selon l’une des revendications 14 à 20, et ayant au moins une portion qui présente, entre les dimensions de la pièce corrigée et de la géométrie cible, un écart inférieur à 2 pm, préférablement inférieur à 1 .5 pm. 22. Pièce de microtechnique métallique (10, 10’) selon la revendication 21 , caractérisée en ce qu’au moins deux surfaces de ladite pièce de microtechnique métallique (10, 10’) ont été corrigées avec le procédé selon l’une des revendications 15 à 20. 21. Metallic microtechnology part (10, 10'), obtained by the method according to one of claims 14 to 20, and having at least one portion which presents, between the dimensions of the corrected part and the target geometry, a deviation less than 2 pm, preferably less than 1.5 pm. 22. Metal microtechnology part (10, 10') according to claim 21, characterized in that at least two surfaces of said metal microtechnology part (10, 10') have been corrected with the method according to one of the claims 15 to 20.
PCT/EP2023/060076 2022-05-03 2023-04-19 Method and equipment for corrective machining of microtechnology workpieces WO2023213538A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22171330.8 2022-05-03
EP22171330 2022-05-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023213538A1 true WO2023213538A1 (en) 2023-11-09

Family

ID=81579913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/060076 WO2023213538A1 (en) 2022-05-03 2023-04-19 Method and equipment for corrective machining of microtechnology workpieces

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023213538A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1916567A1 (en) 2006-10-26 2008-04-30 Mimotec S.A. Mixed manufacturing method for parts by photolithography, adding inserts and electroforming
US20140316552A1 (en) * 2011-12-14 2014-10-23 Panasonic Corporation Method for determining a machining means in hybrid ultraprecision machining device, and hybrid ultraprecision machining device
US20160179001A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Rolex Sa Manufacture of a multi-level timepiece component
US20190118525A1 (en) * 2017-10-19 2019-04-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Screen printing apparatus and screen printing method
EP3789825A1 (en) * 2019-09-05 2021-03-10 Mimotec S.A. Method for manufacturing a plurality of microparts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1916567A1 (en) 2006-10-26 2008-04-30 Mimotec S.A. Mixed manufacturing method for parts by photolithography, adding inserts and electroforming
US20140316552A1 (en) * 2011-12-14 2014-10-23 Panasonic Corporation Method for determining a machining means in hybrid ultraprecision machining device, and hybrid ultraprecision machining device
US20160179001A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Rolex Sa Manufacture of a multi-level timepiece component
US20190118525A1 (en) * 2017-10-19 2019-04-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Screen printing apparatus and screen printing method
EP3789825A1 (en) * 2019-09-05 2021-03-10 Mimotec S.A. Method for manufacturing a plurality of microparts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.B. FRAZIER ET AL.: "Metallic Microstructures Fabricated Using Photosensitive Polyimide Electroplating Molds", JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, vol. 2, June 1993 (1993-06-01), pages 87 - 94, XP008067133, DOI: 10.1109/84.232605

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2440690B1 (en) Method for manufacturing a metal microstructure
EP2748854B1 (en) Wafer-level fabrication of optical devices with front focal length correction
EP2316056B1 (en) Process for fabricating multi-level metal parts by the uv-liga technique
EP2795410B1 (en) Pallet-stone and its manufacturing method
EP2229470A1 (en) Method for obtaining a metal microstructure and microstructure obtained according to said method
CN1758983A (en) Mold for optical components
EP3839624B1 (en) Method for manufacturing a timepiece component
Spindloe et al. High volume fabrication of laser targets using MEMS techniques
EP3508916A1 (en) Method for manufacturing a multi-level electroforming micromould and micromould obtained by the method
WO2023213538A1 (en) Method and equipment for corrective machining of microtechnology workpieces
CH719655A2 (en) Process and equipment for corrective machining of microtechnical parts.
EP3802920B1 (en) Method for producing a metal decoration on a dial and dial obtained according to said method
EP3839626B1 (en) Method for manufacturing a timepiece component
EP4241137A1 (en) Method and system for machining microtechnology workpieces
EP3789825B1 (en) Method for manufacturing a plurality of microparts
EP3839625A1 (en) Method for manufacturing a timepiece component and component produced by this method
JP5503115B2 (en) Manufacturing method of modeling object and manufacturing system of modeling object
CH719654A2 (en) Process and equipment for corrective machining of microtechnical parts.
KR102361175B1 (en) Method and device for embossing structures
EP3670440A1 (en) Method for manufacturing a clock component
EP3839627B1 (en) Method for manufacturing a micromould for electroforming of micromechanical components
EP3453787A1 (en) Method for manufacturing a batch of multi-level micromechanical metal parts
CH701260A2 (en) Method for metal microstructure and microstructure obtained from the method.
CH716969A2 (en) A method of manufacturing a watch component and a component obtained according to this method.
EP2913710A1 (en) Method for manufacturing metal parts with inserts by photolithography and electroforming

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23720829

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1