[發明專利]制造金屬微觀結構的方法以及根據該方法獲得的微觀結構

有效

• 申請號: 201080025743.4
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN102459713A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: A.富辛格
• 申請（專利權）人: 尼瓦羅克斯－法爾股份公司
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00;B81C1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;盧江

技術領域

本發明涉及一種通過LIGA類型的技術制造金屬微觀結構的方法。具體地，本發明涉及一種該類型的用于制造較之現有技術的方法具有更精確和更好控制的尺寸特征的微觀結構的方法。本發明還涉及一種經由該方法獲得的該類型的金屬部件。

背景技術

德國卡爾斯魯核研究中心的W.Ehrfeld在1980年代開發的LIGA（LithographieGalvanik?Abformung，光刻電鍍成型）技術已證實有利于制造高精度的金屬微觀結構。

LIGA技術的原理在于，在導電襯底或者涂覆有導電層的襯底上沉積光敏樹脂層；借助于同步加速器通過與期望的微觀結構的輪廓匹配的掩模執行X照射；使光敏樹脂層的未被照射的部分顯影，即通過物理或化學手段移除該部分，以便限定具有微觀結構的輪廓的模具；在光敏樹脂模具中電流沉積金屬，該金屬典型地是鎳，并且隨后移除該模具以釋放該微觀結構。

所獲得的微觀結構的質量十分完美，但是對實現昂貴的設備（同步加速器）的要求使得該技術不適合具有低的單位成本的微觀結構的大量生產。

這是基于LIGA方法但是使用UV光敏樹脂的相似方法已被開發的原因。例如在A.B.?Frazier等人的題為“Metallic?Microstructures?Fabricated?Using?Photosensitive?Polyimide?Electroplating?Molds”（Journal?of?Microelectromechanical?systems,?Vol.?2,?N?deg.?2,?June?1993）的出版物中描述了一種該類型的方法，用于通過在基于光敏聚酰亞胺的模具中電鍍金屬來制造金屬結構。該方法包括如下步驟：

-創建犧牲金屬層和種子層用于后續的電鍍步驟；

-施加光敏聚酰亞胺樹脂層；

-通過與期望的微觀結構的輪廓匹配的掩模使聚酰亞胺樹脂層暴露于UV輻射下；

-通過溶解使聚酰亞胺層的未被照射的部分顯影以便獲得多個聚酰亞胺模具；

-在該模具的開放部分中電流沉積鎳直到所述模具的高度；

-使所獲得的金屬結構與襯底分離；以及

-移除聚酰亞胺模具以釋放電鑄金屬部件。

因此批量地獲得了電鑄微觀結構或部件。一旦獲得這些部件，將這些部件分離并且必須將它們結合回板以便加工和/或研磨到期望的厚度和表面狀態。

這些步驟需要長的處理時間并且包括將部件錯誤地布置在所述板上的相當大的風險，特別是在電鑄部件具有小尺寸（典型地是具有小于1毫米的尺寸的部件）的情況下。這些方法牽涉廢品率并且因此導致生產成本不適合工業方法的要求。

此外，現有技術的方法需要沉積電鑄材料，該電鑄材料大到足以確保所有部件達到它們的最小厚度，而與襯底表面處的樹脂的厚度變化無關。這因此導致了電鍍材料的浪費。

事實上，所沉積的用于形成模具的樹脂的厚度變化對于當前的沉積方法（典型地是旋涂或噴涂）是固有的。在這一點上應注意，其中形成模具的樹脂層的不均勻性意味著必須以考慮最大厚度和最小厚度的設置來照射樹脂。這導致了模具平面中的幾何尺寸離差的增加。

因此需要一種克服這些缺陷的方法。

發明內容

除其他之外，本發明的目的在于通過提供一種用于制造部件或微觀結構的方法來克服上述缺陷，這些部件或微觀結構較之通過現有技術的方法獲得的部件或微觀結構具有更好控制的和更精確的厚度和表面狀態。

本發明還涉及一種該類型的方法，其從制造時間和電鍍材料數量兩個方面降低了電鑄成本。

本發明的目的還在于改進光刻曝光的均勻性并且因此改進在同一襯底的表面上生產的部件的幾何均勻性。

本發明的另一目的在于提供一種該類型的方法，其實現起來是簡單和廉價的。

因此本發明涉及一種制造多個金屬部件或微觀結構的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

a)取得導電襯底或涂覆有導電種子層的絕緣襯底；

b)在襯底表面的導電部分上施加光敏樹脂層；

c)將光敏樹脂層的表面平整或齊平到期望的厚度和/或表面狀態；