制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件（31，41，61，91）的方法。根据本发明专利技术，所述方法（1）包括在单个高度上的LIGA工艺以及对直接在衬底（2）上的LIGA沉积物进行机加工的工艺。

【技术实现步骤摘要】
制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件的方法
本专利技术涉及一种制造包括至少两个不同的功能性高度（functionallevel）的一体式微机械构件的方法。
技术介绍
利用连续的LIGA类型工艺——即，通过包括具有结构的树脂模具和电铸沉积在该模具的空腔内的金属的堆叠层——形成具有多个不同的功能性高度的金属构件是已知的。然而，因为功能性高度必须适当地以彼此为参照，所以难以执行用于形成多个功能性高度的这些连续步骤。此外，清楚的是，与在单个高度上的两次电铸沉积相比，这个困难涉及更高的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是，通过提出制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件的替代方法来克服前述全部或部分缺陷，该方法执行起来较不昂贵。本专利技术因此涉及一种制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：a）形成硅衬底，该硅衬底的顶表面是导电的；b）利用光敏树脂构造模具以形成腔，所述腔的基部由所述导电的顶表面形成；c）通过电铸（galvanoplasty）填充所述模具的腔，以形成金属部件；d）选择性地对所述金属部件的一部分进行机加工，以形成具有至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件；e）将所述微机械构件从所述硅衬底和所述光敏树脂释放出来。显然，根据本专利技术有利地，每个具有至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件由在特有的模型中通过LIGA工艺形成并然后直接在衬底上机加工的金属部件形成，以便利用每个金属部件在衬底上精确定位的优点。结果，外部尺寸和可能地内部尺寸由于LIGA工艺而保持高精度，并且一体式微机械构件的其余部分享有比LIGA工艺低的机加工精度，从而节约了制造成本。因此得到了包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件，其更容易制造并且同时保持了非常高的精度的外部部分和可能地内部部分。根据本专利技术的其它有利特征：-通过对所述硅衬底掺杂和/或通过将导电层沉积在所述硅衬底上而使所述顶表面导电；-所述硅衬底的厚度介于0.3mm和1mm之间；-步骤b）包括下述阶段：f）将光敏树脂层沉积在所述硅衬底的导电的顶表面上；g）选择性地照射所述光敏树脂的一部分；h）使所述光敏树脂显影（develop）以构造所述模具；-所述金属部件由镍磷基形成，例如NiP或NiP12；-所述方法在所述步骤c）和所述步骤d）之间包括下述步骤：i）通过研磨（lapping）将所述模具和所述金属部件整平；-所述方法在所述步骤e）中包括下述阶段：j）移除所述光敏树脂；k）移除所述硅衬底；-所述方法在所述阶段j）和所述阶段k）之间还包括下述阶段：l）将涂层沉积在微机械构件-衬底组件上；-通过物理或化学气相沉积或电铸实现所述阶段l）；-在同一衬底上形成多个微机械构件。另外，本专利技术涉及一种钟表，其特征在于，所述钟表包括根据前述变型中的任一个的包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件。附图说明从下面参考附图经由非限制性示例给出的描述中可以清楚地发现其它特征和优点，其中：-图1至5是根据本专利技术第一实施例的方法的连续步骤的图；-图6和图7是根据本专利技术第二实施例的方法的最终步骤的图；-图8至10是使用根据本专利技术的第一变型的方法电铸且然后机加工而成的金属部件的图；-图11至13是使用根据本专利技术的第二变型的方法电铸且然后机加工且然后组装而成的金属部件的图；-图14至16是使用根据本专利技术的第三变型的方法电铸且然后机加工且然后组装而成的金属部件的图；-图17是根据本专利技术的方法的框图。具体实施方式本专利技术的目的是，提出一种制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件的方法，该方法实施起来较不昂贵。本专利技术的另一目的是，根据这种方法制造微机械构件的全部或一部分。微机械构件优选地用于安装于钟表内。当然，还可以设想将本专利技术应用在其它领域中，例如，尤其是航空工业或汽车工业领域中。如图17所示，本专利技术涉及制造包括至少两个功能性高度的一体式微机械构件31、41、61、91的方法1。根据方法1，如图1所示，第一步骤3用于形成硅衬底2，该硅衬底的顶表面4是导电的。优选地，通过对硅衬底2掺杂和/或通过将导电层沉积在硅衬底2上而使顶表面4导电。在任何情况下，后续的电铸沉积物尽可能牢固地附着在衬底2上都是很重要的。实际上，金属部件21、51、81极牢固地固定至顶表面4和附带地固定至衬底2对于步骤9而言是关键的。根据本专利技术优选地，硅衬底2的厚度介于0.3mm和1mm之间。另外，如果使用导电层，则该导电层将优选是金基的，即，由纯金或其合金制成的。最后，可以例如通过物理或化学气相沉积或任何其它沉积方法来沉积所述导电层。方法1接下来的是如图2所示的第二步骤5，第二步骤5用于由光敏树脂6构造模具以形成腔8，该腔的基部由衬底2的导电的顶表面4形成。显然，图2只是简化的图，可以构造很复杂的形状。因此，可以在步骤5中在树脂6内构造出不一定具有相同形状的多个腔8，从而可以在同一衬底2上形成多个微机械构件31、41、61、91。步骤5优选包括三个阶段。步骤5包括将光敏树脂层6沉积在衬底2的导电的顶表面4上的第一阶段。这个阶段可以通过旋转涂覆或超声喷射获得。第二阶段用于选择性地照射光敏树脂的一部分。因此，显然，取决于光敏树脂的属性，即，取决于树脂是正性或负性的，所述照射将集中在所需要的将来的腔8上或者集中在除了所需要的将来的腔8以外的部分上。最后，步骤5以第三阶段终止，第三阶段用于使被选择性地照射的光敏树脂6显影，以构造出模具，即，使位于腔8之间的剩余光敏树脂6硬化。该第三阶段通常通过用于形成腔8的化学蚀刻以及随后的用于使任何仍存在的树脂硬化的热处理获得。方法1接下来的是如图3所示的第三步骤7，第三步骤7用于通过电铸填充模具的腔8以形成金属部件21、51、81。如上面解释的，金属部件21、51、81在投影中具有相同的模型。因此，显然，LIGA工艺不具有任何额外的执行困难，例如，在更高高度上形成其它功能性模型。根据本专利技术有利地，由于步骤5的非常精确的光刻法，方法1可以制造出具有高精度的外部尺寸和可能地内部尺寸的金属部件21、51、81，所述尺寸能够符合钟表制造领域内的微机械构件所要求的极高的公差。“内部尺寸”是指金属部件21、51、81中的开口/或孔可以在步骤7中直接由嵌入在腔8中的具有结构的树脂6的任何部分形成。为了实施制造用于手表制作的微机械构件31、41、61、91的方法，优选使用在摩擦学上有利于与红宝石、钢或黄铜部件接触的材料。此外，需要对磁场的敏感性低。最后，为了有助于步骤9，不是太硬的材料是优选的。这样，考虑到上述约束，已经发现由镍和磷形成的合金（NiP）且尤其是磷的比例基本上等于12%的这种类型的合金（NiP12）尤其适合于在步骤7中填充腔8。方法1接下来的是如图4所示的步骤9，步骤9用于选择性地机加工金属部件21、51、81的一部分，以形成具有至少两个不同的功能性高度的微机械构件31、41、61、91。如上所述，然后改变在投影中具有相同的轮廓的金属部件21、51、81的厚度，以形成在多个高度上的至少两个功能性模型。因此获得了所需要的微机械构件31、41、51、91，而不需要通过连续的LIGA工艺形成多个堆叠的功能性高度。因此，每个金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件（31，41，61，91）的方法（1），其特征在于，该方法包括下述步骤：a）形成硅衬底（2），该硅衬底的顶表面（4）是导电的；b）利用光敏树脂（6）构造模具以形成腔（8），所述腔的基部由所述导电的顶表面（4）形成；c）通过电铸填充所述模具的腔（8），以形成金属部件（21，51，81）；d）选择性地对所述金属部件（21，51，81）的一部分进行机加工，以形成具有至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件（31，41，61，91）；e）将所述微机械构件（31，41，61，91）从所述硅衬底（2）和所述光敏树脂（6）释放出来。

【技术特征摘要】
2013.02.13 EP 13155068.31.一种制造包括至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件（31，41，61，91）的方法（1），其特征在于，该方法包括下述步骤：a）形成硅衬底（2），该硅衬底的顶表面（4）是导电的；b）利用光敏树脂（6）构造模具以形成腔（8），所述腔的基部由所述导电的顶表面（4）形成；c）通过电铸填充所述模具的腔（8），以形成金属部件（21，51，81）；d）选择性地对所述金属部件（21，51，81）的一部分进行机加工，以形成具有至少两个不同的功能性高度的一体式微机械构件（31，41，61，91）；e）将所述微机械构件（31，41，61，91）从所述硅衬底（2）和所述光敏树脂（6）释放出来。2.根据权利要求1所述的方法（1），其特征在于，通过对所述硅衬底（2）掺杂和/或通过将导电层沉积在所述硅衬底（2）上而使所述顶表面（4）导电。3.根据权利要求1所述的方法（1），其特征在于，所述硅衬底（2）的厚度介于0.3mm和1mm之间。4.根据权利要求1所述的方法（1），其特征在于，所述步骤b）包括下述阶段：f）将光敏树脂（6）层沉积在所述硅衬底（2）的导电的顶表面（4）上；g）选择性地...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·弗辛格，M·斯特兰策尔，
申请(专利权)人：尼瓦洛克斯法尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH