微机械组件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造微机械组件(1)的方法，其中将能够通过辐射被硬化的液态原料(2)施加到基底上，所述原料通过使用第一辐射源进行局部辐射而在部分体积空间(21)中被硬化，以便生成至少一个三维结构，其中所述三维结构界定至少一个封闭的容腔(10)，在所述容腔(10)中封闭所述液态原料(2)中的至少一部分。本发明专利技术还涉及一种微机械组件，所述微机械组件包括部分通过辐射被硬化的液态原料(2)，并且所述微机械组件包括至少一个容腔(10)，在所述容腔(10)中封闭有所述液态原料(2)。

Micromechanical assembly and method of manufacturing the same

The invention relates to a method for manufacturing micro mechanical components (1) method, which will be able to pass through the radiation hardened liquid raw materials (2) applied to the substrate, the material by the local radiation in partial volume space using a first radiation source (21) is hardened, to have at least one dimensional structure among them, the three-dimensional structure defines at least one closed cavity (10), in the closed cavity (10) in the liquid raw materials (2) at least a portion of the. The invention also relates to a micro mechanical component, the micro mechanical components including hardened liquid raw materials by radiation (2), and the micro mechanical assembly includes at least one cavity (10), in the closed cavity (10) in the liquid raw materials (2).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种制造微机械组件的方法，其中将可通过辐射(Bestrahlung)硬化的液态原料施加到基底(Substrat)上，该原料通过使用第一辐射源进行局部辐射而在部分体积空间中被硬化，以便生成至少一个三维结构并且至少部分地将剩余的液态原料移除。此外，本申请还涉及一种微机械组件，该微机械组件包含部分通过辐射被硬化的液态原料。由US2012/0325775A1已知了一种用于制造三维微结构的方法。对于该已知方法，通过使用聚焦激光束进行照射使得液态材料被硬化。在完成照射之后，将其余的液态材料移除，从而使得在基底上保留了所期望的微机械组件。然而，该已知的方法所具有的缺点在于，仅能够生成静态的结构。对组件的后续调整或后加工与制造可移动的组件一样都是不能实现的。由现有技术出发，本专利技术的任务在于，提出一些微机械组件及其制造方法，其中能够实现微机械组件的简单后加工和/或能够制备具有可活动的独立构件的微机械组件。根据本专利技术，该任务通过根据权利要求1的方法和根据权利要求9的微机械组件来实现。本专利技术的有利设计方案在从属权利要求中所有记载。根据本专利技术提出，为制造微机械组件使用液态原料，该液态原料可通过辐射被硬化。在本专利技术的一些实施方式中，原料是已知的光刻胶(Fotolack)，该光刻胶在受到辐射时发生聚合。该光刻胶能够包含聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylat)和/或聚甲基戊二酰亚胺(Polymethylglutarimid)。在本专利技术的其它实施方式中，原料包含至少一种环氧树脂(Epoxydharz)。此外，原料可包含溶剂，例如环戊(Zyklopentanon)或γ丁内酯(γ-Butyrolactron)。为了实现更简单的可控性，原料可至少在制造微机械组件期间被施加到基底上。在本专利技术的一些实施方式中，该基底为玻璃或半导体，例如硅晶片。在本专利技术的其它实施方式中，该基底可包含蓝宝石(Saphir)或由蓝宝石组成。微机械组件可在其制造完成之后被保留在基底上，例如为了将该微机械组件与微光学的和/或微电子的组件单片地(monolithisch)集成在一起。在本专利技术的其它实施方式中，微机械组件可在其制造之后从基底移除并且被单独进一步加工。在本专利技术的一些实施方式中，为了硬化原料可使用电磁辐射。由于其高辉度(Brillanz)，优选可使用从第一光源发出的激光辐射硬化原料。在本专利技术的其它实施方式中，原料通过粒子束(例如电子束或重离子束)硬化。在本专利技术的一些实施方式中，激光辐射具有从大约2μm至大约0.2μm的波长。在本专利技术的其它实施方式中，激光辐射具有从大约2μm至大约1μm的波长。在这种情况下，硬化可由多光子过程(Mehrphotonenprozesse)引发，从而使得各个被硬化的空间区域能够被限于具有最大强度的焦点处。通过这种方式，通过改变焦点位置还可影响深度，在该深度处原料被硬化。与光束的平移移动相结合，能够以这种方式将三维结构写入原料。通过在预定空间区域中进行点对点写入将液态原料硬化之后，可至少部分地将剩余的液态原料移除。根据本专利技术，现在提出的是，三维结构界定至少一个容腔，在该容腔内封闭有液态原料。根据本专利技术已知的是，在容腔内的液态原料能够作为液压液体(Hydraulikfluid)使用，以便生成微机械液压组件。通过这种方式，微机械组件例如为液压传动装置(hydraulischerAktor)和/或传感器，或者包括液压传动装置和/或传感器。在本专利技术的其它实施方式中，封闭相对薄壁的容腔的微机械组件可在随后发生形变，从而在壁中形成机械应力。而在本专利技术的其它实施方式中，封闭相对薄壁的容腔的微机械组件可在随后发生形变，从而使得该壁至少部分地与相邻的微观机械组件或宏观机械组件相匹配。如果不期望或不需要持续的可移动性，则液态原料可随后在容腔内部被硬化或聚合，从而使得微机械组件仅在其制造期间在容腔中包含有液态原料。在本专利技术的一些实施方式中，容腔包括至少一个加强构件。该加强构件可被设置用于避免或界定微机械组件的形变或者容腔分界壁中至少一个部分区域的形变。由此能够产生在机械上更加稳定的结构。在本专利技术的一些实施方式中，加强构件也可通过使用由第一光源发出的聚焦辐射进行点对点照射被写入液态原料中。在本专利技术的一些实施方式中，液态原料可在后续的方法步骤中转化成气态。由此，容腔可以不仅仅由液态原料填充，而是额外地或可选地还由气体填充。因此在本专利技术的一些实施方式中，容腔具有较大的弹性和/或被改变的阻尼。在本专利技术的其它实施方式中，气体可作为液压液体使用，以便驱动微机械传动装置和/或实现微机械传感器。在一些实施方式中，向气态的转化通过激光辐射来实现，该激光辐射分解(dissoziiert)最初液态原料的分子并由此瓦解(zersetzt)原料。在本专利技术的一些实施方式中，容腔能够由薄膜来界定，该薄膜将在随后的方法步骤中被打开和/或穿透。由此，原料至少部分地由容腔中挤出。在本专利技术的一些实施方式中，液态原料可在随后的方法步骤中通过使用第二辐射源进行辐射被硬化。该第二辐射源能够从超发光二极管(Superlumineszenzdiode)、散焦的激光束、弧光灯、气体放电灯、自然日光或其它此处未列举的辐射源中选出。相比于第一辐射源，第二辐射源能够产生相对宽的光束(Lichtkegel)和/或发射较小的波长。由此能够同时照射容腔或微机械组件的整个体积空间，从而使得在一个或多个容腔中的所有液态原料内容物被快速硬化。由此能够更快速和/或更简单地制造相对大的微机械组件，这是因为仅需要通过使用激光辐射进行点对点照射制造相对薄的容腔分界壁以及可能的独立增强构件。在将液态原料移除到容腔以外之后，微机械组件能够通过使用第二光源进行大面积辐射被快速地全面硬化并因此实现其最终的稳定性，而无需通过强聚焦的激光束将相对厚壁的结构写入液态原料。同样，几何结构复杂的微机械组件可在调整至所期望的最终形状之后通过使用第二光源进行大面积辐射从而快速固定在该最终形状。在本专利技术的一些实施方式中，至少两个微机械组件能够以形状匹配(formschlüssig)的方式相连接。由此，能够使用以薄壁界定的容腔，其在形状(通过硬化容腔内的液态原料)被固定之前抵靠要连接的组件。在本专利技术的一些实施方式中，具有不同尺寸的结构彼此连接。如果将这些结构液压和/或机械连通，则微观传动装置能够借助于宏观工具(例如镊子或连杆)操纵。接下来将根据附图对本专利技术进行更详细地说明，但该说明无意于限制本专利技术的整体思想。在附图中显示的是：图1为通过第一实施方式中的微机械组件的截面图。图2显示了通过第二实施方式中的微机械组件的截面图。图3显示了作为本专利技术的可能应用示例的液压传动装置。图4和图5显示了具有可变屈光能力的微透镜。图6说明了微机械组件后续的形状改变。图7说明了第一实施方式中的两个微机械组件的连接。图8说明了第二实施方式中的两个微机械组件的连接。图9说明了第三实施方式中的两个微机械组件的连接。图10示出了微机械组件中机械预载荷的产生。图11说明了由多个部分组件所构成的微机械组件的制造。图1显示了通过微机械组件1的截面图。该微机械组件1从总体上看包括方形的容腔10。该方形的容腔被视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造微机械组件(1)的方法，其中将能够通过辐射被硬化的液态原料(2)施加到基底上，所述原料通过使用第一辐射源进行局部辐射而在部分体积空间(21)中被硬化，以便生成至少一个三维结构，其特征在于，所述三维结构界定至少一个封闭的容腔(10)，在所述容腔(10)中封闭所述液态原料(2)中的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 DE 102014215061.21.一种制造微机械组件(1)的方法，其中将能够通过辐射被硬化的液态原料(2)施加到基底上，所述原料通过使用第一辐射源进行局部辐射而在部分体积空间(21)中被硬化，以便生成至少一个三维结构，其特征在于，所述三维结构界定至少一个封闭的容腔(10)，在所述容腔(10)中封闭所述液态原料(2)中的至少一部分。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容腔(10)包括至少一个加强构件(13)。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，被封闭在所述容腔(10)中的所述液态原料(2)在后续的方法步骤中转化为气态(22)。4.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，被封闭在所述容腔(10)中的所述液态原料(2)在后续的方法步骤中通过使用第二辐射源进行辐射被硬化。5.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，被封闭在所述容腔(10)中的所述液态原料(2)在后续的方法步骤中受到压力作用，以便使所述容腔(10)发生形变。6.如权利要求3或5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述微机械组件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：费利克斯·希贝尔，克里斯托夫·艾伯尔，马修·博文德，彼得·甘博仕，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE