DE4307869C2 - Mikrostrukturkörper und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Mikrostrukturkörper und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Mikrostrukturkörper sowie ein Verfahren zum Her
stellen von Mikrostrukturkörpern aus Metall, Kunststoff oder Sinterwerk
stoff.
Mikrostrukturkörper haben Abmessungen im Mikrometerbereich; sie werden
insbesondere in der Feinwerktechnik, Mikromechanik, Mikrooptik und Mikro
elektronik benötigt, z. B. als Sensorelemente, Aktuatorelemente, Kompo
nenten in fluidischen oder elektronischen Systemen. Sie werden im all
gemeinen dort eingesetzt, wo Eigenschaften wie geringer Raumbedarf,
niedriges Gewicht und kostengünstige Fertigung gefordert sind.
Die Erfindung bezweckt, derartige Mikrostrukturkörper wirtschaftlicher
herzustellen.
Es ist bekannt, Mikrostrukturkörper aus Kunststoff, Metall oder Keramik
nach dem LIGA-Verfahren durch Lithographie, Galvanoformung und Abformung
herzustellen [Kernforschungszentrum Karlsruhe, Bericht 3995 (1985)].
Mikrostrukturkörper aus Kunststoff erhält man kostengünstig und in großen
Stückzahlen durch Mehrfach-Abformen eines metallischen Formeinsatzes im
Reaktions- oder Spritzguß-Verfahren.
Die Primärstruktur erhält man durch bildmäßiges Bestrahlen eines strah
lungsempfindlichen Kunststoffs mittels Röntgenstrahlung oder Synchrotron-
Strahlung und anschließendes Auflösen der bestrahlten (oder der unbe
strahlten) Bereiche des Kunststoffes. Der Formeinsatz wird durch galva
nisches Abscheiden von Metall in den zuvor aufgelösten Bereichen der
Primärstruktur hergestellt. Die Struktur des Formeinsatzes ist komplemen
tär zur Primärstruktur. Trotz aller Vorteile, die das LIGA-Verfahren
bietet, wie z. B. weitgehende Geometriefreiheit in der Ebene oder die
Vielfalt der einsetzbaren Materialien, sind in vielen Fällen einfachere
Verfahren erwünscht.
Weiter ist bekannt, kristalline Materialien durch anisotropes Ätzen zu
strukturieren (Proceedings of the IEEE, Vol. 70 (1982), No. 5 und IEEE-
Trans. Electron. Devices ED-25 (1978), No. 10, 1178-1185). Die damit er
haltenen Mikrostrukturkörper sind nur selten unmittelbar verwendbar, weil
das geätzte Material bestimmte Anforderungen - z. B. eine hinreichende
Bruchfestigkeit - nicht erfüllt.
Damit stellt sich die Aufgabe, Mikrostrukturkörper aus Metall, Kunststoff
oder Sinterwerkstoff durch Abformen eines Formeinsatzes kostengünstiger
und schneller herzustellen und die erreichbaren Strukturformen bei ver
tretbarem Aufwand zu erweitern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) mit einseitig offenen Hohlräumen aus einem festen Körper durch fein mechanische Präzisionsbearbeitung, additive Strukturierung oder subtraktive Strukturierung,
- - Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem fließfähigen Material,
- - Verfestigen des fließfähigen Materials,
- - Trennen des verfestigten fließfähigen Materials von dem mikro strukturierten Formeinsatz, wobei der Mikrostrukturkörper aus Metall, Kunststoff oder Sinterwerkstoff erhalten wird, dessen Struktur zur Primärstruktur komplementär ist.
Die Primärstruktur wird aus Metall (z. B. Messing, Aluminium, Stahl),
Keramik (z. B. Aluminiumoxid, Porzellan, Hartmetall), Glas (z. B. Bor
silikatglas, Calciumfluoridglas, Lithiumfluorglas, Lithiumniobatglas)
oder Stein (z. B. Edelstein wie Saphir, Rubin, Topas) - bevorzugt aus
Silizium, Quarz, Galliumarsenid oder Germanium - durch feinmechanische
Präzisionsbearbeitung wie Sägen, Schleifen, Fräsen, Bohren, gegebenen
falls mit Diamant-Werkzeugen, Laserbearbeitung, Diamantzerspanen oder
andere Präzisionsverfahren - hergestellt. Der feste Körper kann weiter
durch additive Strukturierung, d. h. durch bildmäßiges Auftragen von
Material - bevorzugt durch physikalisches oder chemisches Abscheiden aus
der Dampfphase (PVD oder CVD) - strukturiert werden. Einkristallines
Material - wie Silizium, Quarz oder Germanium - kann durch subtraktive
Strukturierung, d. h. durch bildmäßiges Abtragen von Material - bevorzugt
durch anisotropes Ätzen oder Ionenätzen - strukturiert werden. Je nach
den Eigenschaften des festen Körpers, auf dem die Primärstruktur herge
stellt werden soll, können zwei dieser drei Verfahrensvarianten oder alle
drei Verfahrensvarianten miteinander kombiniert werden.
Als fließfähiges Material zum Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur
ist ein Reaktionsharz, das durch Aushärten verfestigt wird, oder ein ge
schmolzener Kunststoff, der durch Abkühlen verfestigt wird, geeignet.
Weiter kann dafür ein pulverförmiges Material - bevorzugt ein Metall-,
Keramik-, Glas- oder Kunststoffpulver - oder eine Schlickermasse, die
eines dieser Pulver enthält, verwendet werden. Das pulverförmige Material
oder die Schlickermasse wird durch Trocknen, Sintern oder Brennen ver
festigt.
Das verfestigte fließfähige Material wird durch Abheben von der Primär
struktur oder durch selektives Auflösen der Primärstruktur von dieser
getrennt. Damit erhält man einen Mikrostrukturkörper aus Metall, Kunst
stoff oder Sinterwerkstoff, dessen Struktur zur Primärstruktur komple
mentär ist.
Durch feinmechanisches Abtragen der die Primärstruktur überdeckenden
Schicht entsteht ein Mikrostrukturkörper aus Metall, Kunststoff oder
Sinterwerkstoff mit durchgehenden Öffnungen. Je nach der Strukturform
kann die überdeckende Schicht vor oder nach dem Trennen des verfestigten
fließfähigen Materials von der Primärstruktur abgetragen werden.
Zum Herstellen eines Mikrostrukturkörpers aus Metall, dessen Struktur mit
der Primärstruktur übereinstimmt, wird nach dem Verfestigen des fließ
fähigen - elektrisch nicht leitfähigen - Materials die die Primärstruktur
überdeckende Schicht bis zur Stirnseite der Primärstruktur durch fein
mechanische Präzisionsbearbeitung abgetragen. Anschließend wird eine
Deckschicht aufgetragen, die mit der Stirnseite der Primärstruktur in
Kontakt steht. Diese Deckschicht besteht aus leitfähigem Material, z. B.
leitfähigem Kunststoff oder Metall, oder aus einem Schichtverbund; dabei
liegt auf der Stirnseite der Primärstruktur eine dünne Metallschicht und
darüber eine dicke Kunststoffschicht. Nun wird das verfestigte fließ
fähige Material mit der Deckschicht - bevorzugt durch Abheben - von der
Primärstruktur getrennt, womit man die Sekundärstruktur erhält, die zur
Primärstruktur komplementär ist. Diese Sekundärstruktur wird mit einem
galvanisch oder chemisch abgeschiedenen Metall - wie Nickel, Kupfer oder
Gold - ausgefüllt und überdeckt. Die mikrostrukturierte Schicht wird von
der Sekundärstruktur - bevorzugt durch Abheben - getrennt, wobei der
metallische Mikrostrukturkörper erhalten wird, dessen Struktur mit der
Primärstruktur übereinstimmt, der jedoch aus einem anderen Metall als die
Primärstruktur besteht.
Dieser metallische Mikrostrukturkörper kann als solcher verwendet werden.
Andererseits kann man ihn (als Tertiärstruktur) zum Abformen von Mikro
strukturkörpern benutzen, deren Struktur zur Primärstruktur komplementär
ist.
Zum Herstellen der Primärstruktur wird ein Material gewählt, dessen
Eigenschaften die für die angegebenen Strukturierungsverfahren zu
stellenden Anforderungen möglichst gut erfüllen. Dazu gehören
- - die möglichst gratfreie Strukturierbarkeit bei feinmechanischer Präzisionsbearbeitung,
- - spiegelglatte Oberflächen der erzeugten Mikrostrukturen,
- - möglichst hohe Materialhomogenität und Reinheit,
- - ausreichende Dimensionsstabilität und mechanische Festigkeit für die Strukturierung und die nachfolgenden Verfahrensschritte,
- - selektive Ätzbarkeit gegenüber den anderen beim Ätzen anwesenden Stoffen.
Besonders geeignet sind vergleichsweise dicke Scheiben eines einkristal
linen Materials - bevorzugt aus Silizium, Quarz, Galliumarsenid oder
Germanium -, die in großen Mengen in der Mikroelektronik eingesetzt
werden sowie leicht und kostengünstig erhältlich sind. Daneben sind
Scheiben oder gegebenenfalls andere Körper (wie Zylinder) aus Glas,
Keramik, Stein oder anderen Metallen geeignet, wenn sie die für das
beabsichtigte Strukturierungsverfahren zu stellenden Anforderungen
erfüllen.
Aus Stabilitätsgründen werden etwa 2 mm dicke Scheiben bevorzugt, die auf
einer Seite in der oben angegebenen Weise strukturiert werden. Wenn die
Primärstruktur später von der Sekundärstruktur oder dem Mikrostruktur
körper durch Abheben getrennt werden soll, muß die Primärstruktur frei
sein von Hinterschneidungen, sich verengenden Hohlräumen, Graten und
rauhen Seitenflächen, da dadurch das Abheben erschwert oder verhindert
wird. Falls die Primärstruktur Hinterschneidungen oder Verengungen ent
hält, wird die Primärstruktur aufgelöst und dadurch von der Sekundär
struktur getrennt.
Die Primärstruktur wird bevorzugt mit einem thermoplastischen Kunststoff
oder einem Reaktionsharz ausgefüllt und überdeckt. Besonders geeignet ist
Polymethylmethacrylat wegen seiner guten Fließeigenschaften und seiner
ausreichenden chemischen und mechanischen Stabilität für die nachfolgen
den Verfahrensschritte. Pulverförmiges fließfähiges Material oder eine
Schlickermasse wird in die Primärstruktur gegossen oder mechanisch einge
preßt, gegebenenfalls unter Anlegen eines Unterdruckes.
Die die Primärstruktur überdeckende Schicht ermöglicht oder erleichtert
den Trennvorgang und kann Bestandteil des Mikrostrukturkörpers mit ein
seitig offenen Hohlräumen sein. Durch mechanisches Abtragen der Deck
schicht entstehen einerseits Mikrostrukturkörper mit durchgehenden
Öffnungen, wie Sieb- und Netz-Strukturen. Andererseits wird die die
Primärstruktur überdeckende Schicht mechanisch abgetragen, und eine
Schicht aus elektrisch leitfähigem Material wird aufgetragen, wenn die
Mikrostruktur aus verfestigtem fließfähigem Material anschließend z. B.
durch Galvanoformung in eine metallische Mikrostruktur umkopiert werden
soll. Für die Galvanoformung von Mikrostrukturen mit großem Aspektver
hältnis sind im allgemeinen Hohlräume erforderlich, deren Seitenwände
nicht leitfähig sind, damit das galvanisch abgeschiedene Metall nur von
der leitfähigen Bodenschicht aus hochwächst. Andere Strukturformen - wie
Pyramidenstrukturen - werden auch bei leitfähigen Seitenwänden durch
Galvanoformung vollständig ausgefüllt.
Die leitfähige Schicht besteht beispielsweise aus einem leitfähigen
Kunststoff oder Klebstoff oder aus Metall. Thermoplastisch verarbeitbare
leitfähige Kunststoffe enthalten einen zum Beispiel leitfähigen Füll
stoff; diese werden z. B. zu Platten verarbeitet, die mit dem verfestig
ten fließfähigen Material, das die Hohlräume der Primärstruktur ausfüllt,
verschweißt oder verklebt werden.
Kunststoffe mit intrinsischer Leitfähigkeit, z. B. Polypyrrol, Poly
acetylen, Polythiophen, sind als leitfähige Startschicht ebenfalls ver
wendbar.
Eine leitfähige Schicht aus Metall wird z. B. durch Bedampfen mit Metall
bei relativ niedriger Temperatur erzeugt. Für die Galvanoformung ist eine
sehr dünne Metallschicht hinreichend, die durch Bedampfen leicht herzu
stellen ist.
Um die mechanische Stabilität zu verbessern, wird die dünne Metallschicht
z. B. mit einer Kunststoffplatte verklebt oder durch galvanische Abschei
dung von Metall verstärkt.
Die leitfähige Deckschicht muß direkten Kontakt mit den Stirnseiten der
Primärstruktur haben, damit nach dem Trennvorgang Hohlräume mit einer
leitfähigen Bodenschicht vorliegen.
Zum Trennen der Primärstruktur von dem verfestigten fließfähigem Material
ist es bei vielen Strukturen möglich, das verfestigte fließfähige Mate
rial von der Primärstruktur abzuheben, vor allem dann, wenn das ver
festigte fließfähige Metall hinreichend eigenstabil ist, nur schwach an
der Primärstruktur haftet und diese keine Hinterschneidungen oder Veren
gungen hat. Bei dieser Art des Trennens bleibt die Primärstruktur erhal
ten und kann wiederholt mit fließfähigem Material ausgefüllt und über
deckt werden, d. h. sie kann wiederholt zum Herstellen von Mikrostruktur
körpern oder zum Herstellen der Sekundärstruktur verwendet werden.
Andererseits kann die Primärstruktur von dem verfestigten fließfähigem
Material durch chemischen Auflösen der Primärstruktur, die dann verloren
ist, getrennt werden. Primärstrukturen aus kristallinem Material werden
von basischen Ätzmitteln oder Salzen angegriffen, gegen die etliche
Metalle und Kunststoffe resistent sind.
Natronlauge oder Kalilauge sind geeignete Ätzmittel für Silizium. Natron
lauge mit Wasserstoffperoxid ist ein geeignetes Ätzmittel für Gallium
arsenid. Ammoniumbifluorid ist ein geeignetes Ätzmittel für Quarz, und
eine Mischung aus Wasserstoffperoxid und Phosphaten ist ein geeignetes
Ätzmittel für Germanium.
Zum vollständigen Auflösen von Silizium ist z. B. eine 18%ige Kalilauge
lösung bei 70°C geeignet. Polymethylmethacrylat und Metalle sind gegen
dieses Lösemittel beständig.
Eine Sekundärstruktur mit leitfähiger Bodenschicht oder Bodenplatte kann
durch Galvanoformung nochmals umkopiert werden. Dabei erhält man einen
metallischen Mikrostrukturkörper, dessen Struktur mit der Primärstruktur
übereinstimmt, der aber aus einem anderen Metall als die Primärstruktur
besteht. Dieser Körper kann das gewünschte Endprodukt sein.
Andererseits kann diese Mikrostruktur (Tertiärstruktur) als Formeinsatz
zum wiederholten Abformen eines Mikrostrukturkörpers dienen, dessen
Struktur zur Primärstruktur komplementär ist.
Einige der angegebenen Verfahrensschritte können miteinander vertauscht
werden, wodurch der Verfahrensablauf variiert werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die damit hergestellten Mikrostruktur
körper haben folgende Vorteile:
- - Zum Herstellen eines Mikrostrukturkörpers werden im einfachen Fall nur zwei wesentliche Verfahrensschritte benötigt, nämlich die Strukturierung des festen Körpers durch Präzisionsbearbeitung, additive Strukturierung oder subtraktive Strukturierung sowie das Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem fließfähigen Material.
- - Das Verfahren wird ohne Röntgen-Tiefen-Lithographie durchgeführt; da durch entfallen längere aufwendige Bestrahlungszeiten.
- - Zum Herstellen der Primär-, Sekundär- oder Tertiärstruktur werden Werk stoffe ausgewählt, die für diese Verfahrensschritte optimal sind; Anforderungen, die an den Mikrostrukturkörper gestellt werden, bleiben hierbei unberücksichtigt.
- - Für den Mikrostrukturkörper werden Werkstoffe ausgewählt, die die ge stellten Anforderungen optimal erfüllen; Anforderungen, die während der Herstellung der Primär-, Sekundär- oder Tertiärstruktur gestellt werden, haben keinen Einfluß mehr.
- - Die Mikrostrukturen können bereichsweise unterschiedliche Höhe haben.
- - Neben den durch Röntgen-Tiefenlithographie erhältlichen Strukturformen werden weitere Formen zugänglich, die schnell und kostengünstig gefer tigt werden können.
- - Mikrostrukturen mit gegeneinander geneigten oder gekrümmten Wänden sind auf einfache Weise und mit wenig Aufwand herstellbar.
- - Der beim Verfestigen des fließfähigen Materials gegebenenfalls auf tretende Volumenschwund wird durch die Deckschicht auf der Primär- oder Sekundärstruktur ausgeglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Figuren weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt drei Beispiele für die aus einem festen Körper hergestellte
Primärstruktur jeweils in Schrägansicht. Die Mikrostruktur in Fig. 1a
wird durch feinmechanische Präzisionsbearbeitung erhalten, die in Fig.
1b durch subtraktives Strukturieren und die in Fig. 1c durch additives
Strukturieren. Fig. 2a, b, c zeigen im Querschnitt die mit einem
fließfähigen Material (2) ausgefüllte und überdeckte Mikrostruktur (1),
die anschließend in unterschiedlicher Weise weiterbearbeitet werden kann.
Einerseits kann die Deckschicht bis auf die Stirnseite der Primärstruktur
abgetragen werden. Dabei entstehen die in den Fig. 3a, b, c gezeigten
mit fließfähigem Material (2) ausgefüllten Primärstrukturen (1). Durch
Überdecken mit einer leitfähigen Schicht entstehen die in Fig. 4a, b, c
gezeigten Strukturen. In Fig. 4a ist eine relativ dicke Deckschicht (3)
aus leitfähigem Kunststoff dargestellt, in Fig. 4b ein Schichtverbund,
bestehend aus einer dünnen Metallschicht (4) unmittelbar auf der Stirn
seite der Primärstruktur und einer darüberliegenden relativ dicken
Schicht (5) aus nicht leitfähigem Kunststoff, in Fig. 4c ist eine
relativ dicke Metallschicht (6) dargestellt.
Nun wird die Primärstruktur von der Sekundärstruktur getrennt, bei den
Strukturen nach Fig. 4a und Fig. 4c z. B. durch Abheben, bei der
Struktur nach Fig. 4b z. B. durch Auflösen der Primärstruktur. Dadurch
entstehen die bei den Fig. 7a, b, c dargestellten Strukturen, be
stehend aus einer auf der Stirnseite der Primärstruktur liegenden leit
fähigen Schicht (3), (4) oder (6) und dem strukturierten verfestigten
fließfähigen Material (2), das die Hohlräume der Primärstruktur ausge
füllt hat. In Fig. 7b ist die dünne leitfähige Schicht (4) durch eine
relativ dicke Schicht (5) verstärkt.
Falls sich die Primärstruktur von der Sekundärstruktur abheben läßt, kann
die Primärstruktur wiederholt zur Herstellung der Sekundärstruktur ver
wendet werden.
Die Hohlräume (7) der Sekundärstrukturen nach den Fig. 7a, b, c
werden z. B. durch Galvanoformung mit Metall (8) ausgefüllt und über
deckt; die Fig. 8a, b, c zeigen die Schichtenfolge.
Die Mikrostruktur aus Metall wird von der Sekundärstruktur getrennt;
dabei entstehen die in den Fig. 9a, b, c gezeigten Mikrostruktur
körper aus Metall. Die in den Fig. 8a und 8c dargestellten Struk
turen können durch Abheben getrennt werden. Bei der Struktur nach Fig. 8b
werden die beiden Deckschichten (4) und (5) und das aus der Primär
struktur stammende verfestigte fließfähige Material (2) aufgelöst.
Die in den Fig. 9a, b, c dargestellten erfindungsgemäßen metallischen
Mikrostrukturkörper werden der Verwendung zugeführt, oder sie dienen
z. B. bei den Fig. 9a und 9c als Formeinsatz zum Abformen von
komplementären Mikrostrukturkörpern.
Andererseits können die in den Fig. 2a, b, c dargestellten Strukturen
voneinander getrennt werden, wobei die in den Fig. 5a, b, c darge
stellten Strukturen aus verfestigtem fließfähigen Material (2) erhalten
werden. Zum Trennen des in Fig. 2b dargestellten Verbundkörpers wird
der die Primärstruktur bildende feste Körper (1) aufgelöst.
Die in den Fig. 5a, b, c dargestellten Mikrostrukturen aus Kunststoff
oder Sinterwerkstoff, bzw. die in den Fig. 9a, 9b, 9c dargestellten
Mikrostrukturen aus Metall oder Sinterwerkstoff haben einseitig offene
Hohlräume (9) und sind die erfindungsgemäßen Mikrostrukturkörper.
Weiter kann die Deckschicht aus verfestigtem fließfähigen Material von
den Mikrostrukturen nach den Fig. 5a, b, c mechanisch abgetragen
werden. Dadurch entstehen die in den Fig. 6a, b, c gezeigten erfin
dungsgemäßen Mikrostrukturkörper, die in dem hier gezeigten Beispiel aus
Kunststoff oder Sinterwerkstoff bestehen, mit durchgehenden Öffnungen
(10).
Ein Mikrostrukturkörper aus Nickel mit einseitig offenen Hohlräumen wird
z. B. folgendermaßen hergestellt.
Eine polierte Scheibe aus Silizium (2 mm dick, 100 mm Durchmesser) wird
durch Sägen mittels eines 70 µm dicken Diamantsägeblattes strukturiert.
Die Mikrostruktur besteht aus quadratischen Säulen (140 µm breit in jeder
Richtung, 600 µm hoch). Anschließend wird die runde Scheibe mit einem
gröberen Sägeblatt in mehrere rechteckige Stücke zerteilt.
Die Siliziumscheibe mit der Primärstruktur wird gereinigt und auf einen
Metallträger geklebt; dieser wird in das Werkzeug einer Reaktionsgieß
maschine eingebaut. Die Primärstruktur wird unter Anlegen eines Unter
druckes vollständig mit Polymethylmethacrylat gefüllt und mit einer etwa
2 mm dicken Schicht überdeckt; der Kunststoff härtet innerhalb von
wenigen Minuten aus.
Der Metallträger mit der aufgeklebten und gefüllten Primärstruktur wird
aus der Gießmaschine entnommen. Die die Primärstruktur überdeckende
Schicht wird durch Fräsen abgetragen, wobei die Stirnseite der Silizium
scheibe freigelegt wird.
Auf die Stirnseite der strukturierten Siliziumscheibe wird eine leit
fähige Schicht aus Titan und Titanoxid aufgedampft und mit einem Kontakt
draht versehen. Auf die leitfähige Schicht wird eine Trägerplatte aus
Polymethylmethacrylat aufgeklebt. Die Primärstruktur wird von der
Sekundärstruktur durch Abheben getrennt.
In den Hohlräumen der Sekundärstruktur wird - ausgehend von der leit
fähigen Schicht am Boden jedes Hohlraumes - Nickel galvanisch abge
schieden. Die mit Nickel gefüllten Hohlräume werden mit einer mehrere
Millimeter dicken Nickelschicht als formstabiler Trägerschicht überdeckt.
Die Sekundärstruktur wird von dem Mikrostrukturkörper aus Nickel durch
Abheben getrennt. Mit dieser Sekundärstruktur werden weitere Mikro
strukturkörper aus Kunststoff hergestellt.
Claims (14)
1. Verfahren zum Herstellen von Mikrostrukturkörpern aus Kunststoff oder
Sinterwerkstoff durch Abformen eines Formeinsatzes, gekennzeichnet
durch
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) mit einseitig offenen Hohlräumen aus einem festen Körper durch feinmechanische Präzisionsbearbeitung, additive Strukturierung oder subtraktive Strukturierung,
- - Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem fließfähigen Material,
- - Verfestigen des fließfähigen Materials,
- - Trennen des verfestigten fließfähigen Materials von dem mikrostruk turierten Formeinsatz, wobei der Mikrostrukturkörper aus Kunststoff oder Sinterwerkstoff erhalten wird, dessen Struktur zur Primär struktur komplementär ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) aus Metall, Keramik, Glas oder Stein - bevorzugt aus Silizium, Quarz, Galliumarsenid oder Germanium - als festem Körper durch feinmechanische Präzisionsbearbeitung, oder
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) durch additive Strukturierung, bevorzugt durch physikalisches oder chemisches Abscheiden aus der Dampfphase auf einem festen Körper, oder
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) aus einem einkristallinen Material - bevorzugt Silizium, Quarz oder Germanium - als festem Körper durch subtraktive Strukturierung, bevorzugt durch anisotropes Ätzen oder Ionenätzen.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch
- - Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem Reaktionsharz oder einem geschmolzenen Kunststoff als fließfähigem Material und
- - Verfestigen des Reaktionsharzes durch Aushärten oder des ge schmolzenen Kunststoffes durch Abkühlen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch
- - Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem pulver förmigen Material - bevorzugt einem Metall-, Keramik- oder Glas pulver - oder einer Schlickermasse, die eines dieser Pulver ent hält,
- - Verfestigen des pulverförmigen Materials oder der Schlickermasse durch Trocknen, Sintern oder Brennen.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch
- - Trennen des verfestigten fließfähigen Materials von der Primär struktur durch
- - Abheben des verfestigten fließfähigen Materials von der Primär struktur, oder durch
- - selektives Auflösen der Primärstruktur.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch
- - Abtragen der die Primärstruktur überdeckenden Schicht nach dem Trennen des verfestigten fließfähigen Materials von der Primär struktur, wobei der Mikrostrukturkörper aus Kunststoff oder Sinterwerkstoff mit durchgehenden Öffnungen entsteht.
7. Verfahren zum Herstellen von Mikrostrukturkörpern aus Metall oder
Sinterwerkstoff durch Abformen eines Formeinsatzes, gekennzeichnet
durch
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) mit einseitig offenen Hohlräumen aus einem festen Körper durch feinmechanische Präzisionsbearbeitung, additive Strukturierung oder subtraktive Strukturierung,
- - Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem fließfähigen elektrisch nicht leitfähigen Material,
- - Verfestigen des fließfähigen Materials,
- - Abtragen der die Primärstruktur überdeckenden Schicht bis zur Stirnseite der Primärstruktur,
- - Auftragen einer Deckschicht aus leitfähigem Material, die mit der Stirnseite der Primärstruktur in Kontakt steht,
- - Trennen des verfestigten fließfähigen Materials mit Deckschicht von der Primärstruktur, wobei eine Mikrostruktur (Sekundärstruktur) er halten wird, die zur Primärstruktur komplementär ist,
- - Ausfüllen und Überdecken der Sekundärstruktur mit einem galvanisch abgeschiedenen Metall,
- - Trennen der mikrostrukturierten Schicht aus galvanisch abgeschie denen Metall von der Sekundärstruktur, wobei der metallische Mikro strukturkörper erhalten wird (Tertiärstruktur), dessen Struktur mit der Primärstruktur übereinstimmt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) aus Metall - bevorzugt aus Messing, Aluminium oder Stahl - als festem Körper durch feinmechanische Präzisionsbearbeitung, oder
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) aus einem einkristallinen Material - bevorzugt Silizium, Quarz, Galliumarsenid oder Germanium - als festem Körper durch subtraktive Strukturierung, bevorzugt durch anisotropes Ätzen oder Ionenätzen, oder
- - Herstellen eines mikrostrukturierten Formeinsatzes (Primärstruktur) durch additive Strukturierung, bevorzugt durch physikalisches oder chemisches Abscheiden aus der Dampfphase auf einem festen Körper.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch
- - Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem Reaktionsharz oder einem geschmolzenen Kunststoff als fließfähigem Material und
- - Verfestigen des Reaktionsharzes durch Aushärten oder des ge schmolzenen Kunststoffes durch Abkühlen.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch
- - Ausfüllen und Überdecken der Primärstruktur mit einem pulver förmigen Material - bevorzugt einem Metall-, Keramik- oder Glas pulver - oder einer Schlickermasse, die eines dieser Pulver ent hält,
- - Verfestigen des pulverförmigen Materials oder der Schlickermasse durch Trocknen, Sintern oder Brennen.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 10, gekennzeichnet durch
- - Trennen des verfestigten fließfähigen Materials von der Primär struktur durch
- - Abheben des verfestigen fließfähigen Materials von der Primär struktur, oder durch
- - selektives Auflösen der Primärstruktur.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 11, gekennzeichnet durch
- - Trennen der mikrostrukturierten Schicht aus galvanisch abge schiedenem Metall von der Sekundärstruktur durch
- - Abheben der strukturierten Metallschicht von der Sekundär struktur, oder
- - selektives Auflösen der Deckschicht aus leitfähigem Material und der Teile des verfestigten fließfähigen Materials, das die Primärstruktur ausgefüllt hat.
13. Mikrostrukturkörper aus Kunststoff oder Sinterwerkstoff, hergestellt
nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6.
14. Mikrostrukturkörper aus Metall oder Sinterwerkstoff, hergestellt nach
dem Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 12.
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