以电化学方式制造的密封微结构以及制造此种结构的方法和装置制造方法及图纸

在一些实施例中，从至少一种结构材料（例如，镍）、至少一种牺牲材料（例如，铜）和至少一种密封材料（例如，焊接剂）以电化学方式制造多层结构。在一些实施例中，使该分层结构具有所期望的结构：其至少部分和紧挨地被牺牲材料包围，牺牲材料依次几乎完全被结构材料包围。包围的结构材料包括位于其表面中的开口，穿过开口蚀刻剂能侵蚀和去除在其中所发现的条状的牺牲材料。密封材料位于开口附近。在去除牺牲材料之后，盒子被排空或被用所期望的气体或液体填充。此后，使密封材料流动，密封开口，并重新凝固。在其它实施例中，增加了后层形成盖子或其它屏蔽罩形成结构。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
以电化学方式制造的密封微结构以及制造此种结构的方法和装置相关申请本申请要求在2002年5月7日递交的第60/379,182号和在2002年12月2日递交的第60/430,809号的美国临时专利申请的优先权，这两个申请所提及的全部内容以参考的方式合并于此。
本专利技术通常涉及电化学制造和关联的通过一层覆盖一层地构筑沉积材料而形成三维结构的领域。具体而言，其涉及形成微结构和同时形成用于此种结构的封装，例如，从封装的内部空腔中去除牺牲(sacrificial)的材料并在空腔中密封该结构的关键部分。
技术介绍
Adam L Cohen专利技术了一种从多个粘结层形成三维结构(例如部件，元件，器件等)的技术，该技术是公知的电化学制造技术。该技术由California的Burbank的MEMGen公司商业化推广，命名为EFABTM。在2000年2月22日公开的美国专利第6,027,630号中描述了此项技术。此项电化学沉积技术允许使用一种独特的掩模技术选择地沉积一种材料，该掩模技术包括使用掩模，该掩模包括位于支承结构上的图形化的适形材料，该支承结构独立于将在上面进行电镀的衬底。当希望使用掩模执行电沉积时，在电镀液存在的同时使掩模的适形部分与衬底相接触，因此掩模的适形部分与衬底的接触禁止在选定的位置沉积。为了方便，这些掩模一般称为适形接触掩模；该掩模技术一般称为适形接触掩模电镀工艺。更具体而言，在California的Burbank的MEMGen公司的术语中，这些掩模通常称为INSTANT MASKTM以及此工艺称为INSTANT MASKINGTM或INSTANT MASKTM电镀。使用适形接触掩模电镀的选择性沉积可用于形成单层材料或可用于形成多层结构。专利6,027,630的教导中所提及的全部内容以参考的方式合并于此。由于递交了产生上述专利的专利申请，所以公开了各种有关适形接触掩模电镀(即，INSTANT MASK)和电化学制造的文献：-->1.A.Cohen、G.Zhang、F.Tseng、F.Mansfeld、U.Frodis和P.Will，“EFAB：Batch production of functional，fully-dense metalparts with micro-scale features”，Proc.9th Solid Freeform Fabrication，The University of Texas at Austin，p161，Aug.1998。2.A.Cohen、G.Zhang、F.Tseng、F.Mansfeld、U.Frodis和P.Will，“EFAB：Rapid，Low-Cost Desktop Micromachining of HighAspect Ratio True 3-D MEMS”，Proc.12th IEEE Micro ElectroMechanical Systems Workshop，IEEE，p244，Jan 1999。3.A.Cohen，“3-D Micromachining by ElectrochemicalFabrication”，Micromachine Devices，March 1999。4.G.Zhang、A.Cohen、U.Frodis、F.Tseng、F.Mansfeld和P.Will，“EFAB：Rapid Desktop Manufacturing of True 3-DMicrostructures”，Proc.2nd International Conference on IntegratedMicroNanotechnology for Space Applications，The Aerospace Co.，Apr.1999。5.F.Tseng、U.Frodis、G.Zhang、A.Cohen、F.Mansfeld和P.Will，“EFAB：High Aspect Ratio，Arbitrary 3-D MetalMicrostructures using a Low-Cost Automated Batch Process”，3rdinternational Workshop on High Aspect Ratio Micro Structure Technology(HARMST’99)，June 1999。6.A.Cohen、U.Frodis、F.Tseng、G.Zhang、F.Mansfeld和P.Will，“EFAB：Low-Cost，Automated Electrochemical BatchFabrication of Arbitrary 3-D Microstructures”，Micromachining andMicrofabrication Process Technology，SPIE 1999 Symposium onMicromachining and Microfabrication，September 1999。7.F.Tseng、G.Zhang、U.Frodis、A.Cohen、F.Mansfeld和P.Will，“EFAB：High Aspect Ratio，Arbitrary 3-D MetalMicrostructures using a Low-Cost Automated Batch Process”，MEMSSymposium，ASME 1999 international Mechanical Engineering Congressand Exposition，November，1999。8.A.Cohen，“Electrochemical Fabrication(EFABTM)”，Chapter-->19 of The MEMS Handbook，edited by Mohamed Gad-EL-Hak，CRCPress，2002。9.“Microfabrication-Rapid Prototyping’s Killer Application”，pages1-5 of the Rapid Prototyping Report，CAD/CAM Publishing，Inc.，June1999。这九个文献的公开文件中所提及的全部内容以参考的方式合并于此。可以按照如在上述专利和公开文件中所提及的多种不同方式执行电化学沉积工艺。在一种方式中，此工艺包括在形成将要形成的每层结构期间执行的三个分离的操作：1.在衬底的一个或多个期望的区域上通过电沉积选择地沉积至少一种材料。2.然后，通过电沉积覆盖沉积至少一种另外的材料，以使增加的沉积覆盖先前选择地沉积的区域和衬底的没有接收到任何先前施加选择性沉积的区域。3.最后，平坦化这些在第一和第二操作期间沉积的材料，以制造期望厚度的第一层光滑表面，其具有至少一个含有该至少一种材料的区域和至少一个含有至少另一种材料的区域。在形成第一层之后，紧贴着先前处理的层并粘附在该先前处理层的平滑表面形成一个或多个附加层。通过一次或多次重复第一至第三操作形成这些附加层，其中每个连续层的形成过程将先前形成的层和原始衬底视为新的增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从多个粘结层制造三维结构的电化学制造工艺，该工艺包括：　　　　（Ａ）在衬底上沉积一层的至少一部分，其中衬底可以包括先前沉积的材料；及　　　　（Ｂ）形成多个层，以使每个连续层与先前沉积的层相邻地和粘结地形成；　　　　其中多个层包括至少三种不同材料，以及其中多个层包括材料的图形，包括：　　　　（１）所期望的结构部件，其要被保护，且由至少一种结构材料形成；　　　　（２）保护屏蔽罩，其至少部分地由结构材料形成，其中屏蔽罩的至少一部分至少部分地包围所期望的结构部件，且其中屏蔽罩由其中的至少一个开口限制；　　　　（３）位于该至少一个开口附近的密封材料；　　　　（４）至少部分地位于要被保护的所期望的结构部件和屏蔽罩的至少一部分之间的牺牲材料；　　　　其中在形成多个层之后，去除位于所期望的结构部件和屏蔽罩的至少一部分之间的牺牲材料的至少一部分；及　　　　其中在去除牺牲材料之后，使密封材料临时性地流动和密封至少一个开口，以阻断或明显限制材料经由至少一个密封的开口从屏蔽罩的外部到屏蔽罩内部的通道。

【技术特征摘要】
US 2002-5-7 60/379,182;US 2002-12-2 60/430,8091.一种用于从多个粘结层制造三维结构的电化学制造工艺，该工艺包括：(A)在衬底上沉积一层的至少一部分，其中衬底可以包括先前沉积的材料；及(B)形成多个层，以使每个连续层与先前沉积的层相邻地和粘结地形成；其中多个层包括至少三种不同材料，以及其中多个层包括材料的图形，包括：(1)所期望的结构部件，其要被保护，且由至少一种结构材料形成；(2)保护屏蔽罩，其至少部分地由结构材料形成，其中屏蔽罩的至少一部分至少部分地包围所期望的结构部件，且其中屏蔽罩由其中的至少一个开口限制；(3)位于该至少一个开口附近的密封材料；(4)至少部分地位于要被保护的所期望的结构部件和屏蔽罩的至少一部分之间的牺牲材料；其中在形成多个层之后，去除位于所期望的结构部件和屏蔽罩的至少一部分之间的牺牲材料的至少一部分；及其中在去除牺牲材料之后，使密封材料临时性地流动和密封至少一个开口，以阻断或明显限制材料经由至少一个密封的开口从屏蔽罩的外部到屏蔽罩内部的通道。2.如权利要求1所述的工艺，其中对牺牲材料的去除包括蚀刻。3.如权利要求1所述的工艺，其中在去除之后和在密封之前，在至少一个开口中或附近的至少一个位置放置还原剂，以减少在该至少一个位置处的氧化物的存在。4.如权利要求1所述的工艺，其中在去除之后和密封之前，使所期望的气体填充屏蔽罩的内部空腔，所期望的结构部件至少部分地位于该空腔中。5.如权利要求1所述的工艺，其中在去除之后和密封之前，所期望的结构部件至少部分地位于其中的、屏蔽罩的内部空腔被至少部分地排空。6.如权利要求1所述的工艺，其中至少一个开口和密封材料如此定位：使密封材料流动以密封开口时，密封材料不需在任何结构材料上流动。7.如权利要求1所述的工艺，其中至少一个开口至少部分地由使密封材料鼓起并在开口上架桥的可流动密封材料的表面张力所密封。8.如权利要求1所述的工艺，其中至少一个开口具有倾斜的壁，其给出了开口的穿过屏蔽罩、密封材料或密封材料和屏蔽罩的组合的非固定的截面尺寸。9.如权利要求1所述的工艺，其中至少一个开口具有限制，当密封开口时密封材料围绕其流动。10.一种用于从多个粘结层制造三维结构的电化学制造工艺，该工艺包括：(A)在衬底上沉积一层的至少一部分，其中衬底可以包括先前沉积的材料；及(B)形成多个层，以使每个连续层与先前沉积的层相邻地和粘结地形成；其中多个层包括至少两种不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：AL科恩，MS洛卡德，DR斯莫利，V阿拉特，CJ李，
申请(专利权)人：微制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]