电镀模具及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种制造模具(3，3')的方法，包括以下步骤：a)提供其厚度至少等于模具(3，3')的高度的由光敏玻璃制成的第一基板(5)，b)用紫外线透过掩模照射所述第一基板(5)以产生经照射区域(7，7')，所述掩模的窗口对应于模具(3，3')的凹部，c)对在步骤b)中获得的第一基板(5)进行热处理，以使经照射区域(7，7')晶化，d)提供在其表面上具有至少一个导电层(10)的第二基板(8)，e)将步骤c)中获得的第一基板(5)与第二基板(8)接合，使得导电层(10)位于第一基板(5)和第二基板(8)之间，f)去除第一基板(5)的经照射且晶化区域(7，7')以露出导电层(10)，从而形成至少一个腔室(12，12')，所述腔室的侧壁和所述腔室的由导电层(10)占据的底部形成所述模具(3，3')。本发明专利技术涉及微机械部件领域，所述微机械部件特别地用于钟表机芯。

【技术实现步骤摘要】
电镀模具及其制造方法
本专利技术涉及一种用于通过电镀制造微机械部件的模具及其制造方法。
技术介绍
电镀已经使用并且已知很长一段时间。LIGA方法(LIGA是德文表达“Lithographie,Galvanoformung&Abformung(光刻、电镀和铸造)”的著名缩写)是在80年代研发出来的，并且已证明非常有利于制造高精度金属微结构。LIGA技术的原理在于在导电基板或覆有导电层的基板上沉积光刻胶层；经与所需微结构的轮廓对应的掩模，通过同步加速器进行X射线照射；对未被曝光的光刻胶层的区段进行显影，即通过物理或化学手段去除，从而限定具有微结构的轮廓的模具；在光刻胶模具中电镀地沉积金属，通常是镍；然后在去除模具从而释放微结构。微结构的质量几乎不会受到批评，但是需要使用昂贵的设备(同步加速器)使得该技术与必须具有低单位成本的微结构的大规模生产不兼容。出于这个原因，已经开发了基于LIGA方法但使用了对UV敏感的光刻胶的类似方法。这种方法例如在A.B.Frazier等人的名为“MetallicMicrostructuresFabricatedusingPhotensitivePolyimideElectroplatingMoulds(使用光敏聚酰亚胺电镀模具制造金属微结构)”的出版物(JournalofMicroelectromechanicalsystems(微机电系统杂志)，第2卷，1993年6月2日)中描述，其通过在由基于聚酰亚胺的光刻胶制成的抗蚀模具中电镀金属来制造金属结构。该方法包括以下步骤：-提供包括导电表面的基板，所述导电表面用于接种随后的电镀步骤，-向所述导电接种表面施加(聚酰亚胺)光刻胶层，-使用UV透过与期望的微结构的轮廓对应的掩模照射光刻胶层，-通过溶解光刻胶层的未被照射的部分来对其进行显影，从而获得光刻胶模具，-在模具的开口部分电镀沉积镍直到该模具的开口部分的高度，-将所获得的金属结构与基板分离，并且-移除光刻胶模具。该方法广泛用于钟表制造领域，以制造精密部件。然而，事实证明，在所生产的众多钟表部件中，许多钟表部件具有“弹簧”功能，所述弹簧在部件或机芯的平面中工作。因此，对于几百微米的厚度，参数“部件的厚度-所寻求的弹簧常数”的组合可能导致非常窄的弹簧-线材几何参数(几十微米，或甚至更少)。类似地，有时部件设计需要在部件的两个部分，例如移动部分和固定部分之间限定狭缝。在这两种情况下，传统的UV-LIGA技术在生长操作期间要填充金属的间隙的纵横比(高/宽比)方面以及在将两个相邻的几何形状分离的抗蚀部的纵横比方面达到其极限。此外，保证光刻胶在电镀槽中保持其几何形状(垂直度、尺寸等)是困难的，这妨碍了这些特定钟表部件的稳健制造。因此需要一种能够克服这些缺点的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提供一种替代模具来弥补与常规UV-LIGA方法相关的缺点，该替代模具允许克服在所述常规UV-LIGA方法中使用的形成模具的抗蚀剂层变形的风险。本专利技术的另一个目的是提供一种模具，该模具允许通过电铸生产具有高的纵横比的几何形状的微机械部件。为此，本专利技术涉及一种制造模具的方法，包括以下步骤：a)提供由厚度至少等于模具的高度的光敏玻璃制成的第一基板，b)使用紫外线透过掩模照射所述第一基板以便产生经照射区域，该掩模的窗口对应于模具的凹部，c)对在步骤b)中获得的第一基板进行热处理，从而使经照射区域晶化，d)提供在其表面上具有至少一个导电层的第二基板，e)将步骤c)中获得的第一基板与第二基板接合，使得导电层位于第一基板和第二基板之间，f)去除第一基板的经照射且晶化的区域以露出导电层，从而形成至少一个腔室，所述腔室的侧壁和所述腔室的由导电层占据的底部形成所述模具。这种方法允许制造由玻璃制成的模具，该模具更硬并且对电镀生长浴槽的影响不敏感，所述电镀生长浴槽用于使用所述模具形成微机械部件。本专利技术还涉及一种通过电镀制造金属的微机械部件的方法，其包括以下步骤：g)使用如上限定的用于制造模具的方法制造所述微机械部件的模具，h)通过自导电层的电镀生长使用金属填充模具，从而形成所述微机械部件，i)将在步骤h)中获得的微机械部件从其模具中释放。本专利技术还涉及一种用于通过电镀制造至少一个微机械部件的多模具板，其包括厚度至少等于微机械部件高度的由光敏玻璃制成的第一基板、牢固地固定到第一基板的第二基板、设置在第一基板和第二基板之间的至少一个导电层，第一基板包括用于微机械部件的至少一个模具，该模具由形成在所述第一基板中的腔室形成并且所述腔室的底部被导电层占据，允许金属通过电镀生长沉积在所述腔室中，从而形成所述微机械部件。附图说明通过以下参考附图以完全非限制性指示的方式给出的描述，本专利技术的其它特征和优点将变得更加清楚，其中：-图1至5是根据本专利技术第一实施例的制造微机械部件的方法的连续步骤的视图；和-图6至11是根据本专利技术第二实施例的制造微机械部件的方法的连续步骤的视图。具体实施方式参考图1至5，本专利技术涉及通过电镀制造微机械部件1、1'的方法。该方法优选地包括用于制造模具3、3'的方法，接着是电镀步骤和分别从所述模具3、3'释放部件1、1'的步骤。根据本专利技术的制造模具3、3'的方法包括用于制造模具3、3'的连续步骤：制造模具3、3'的方法的第一步骤a)包括提供由厚度至少等于模具的高度的光敏玻璃制成的第一基板5。这种光敏玻璃例如可以从SchottA.G.(肖特集团公司)以商品名或从HoyaCorp.(豪雅公司)以商品名或从LifeBioScienceInc.(百赛生物技术有限公司)以商品名ApexTMTM获得。有利地根据本专利技术，与蚀刻硅基材料或陶瓷基材料相比，光敏玻璃的使用使得可以在玻璃中制造多种多样的几何形状。制造模具3、3'的方法的第二步骤b)包括用波长对应于光敏玻璃的紫外线经掩模照射第一基板5以便形成经照射区域7、7'，所述掩模在所述波长处是不透光的并且其窗口对应于要制造的模具的凹部。因此，取决于照射的量、方向和分布，仅第一基板5的暴露于UV辐射的区域7、7'被构造成形成要制造的模具的凹部。照射源可以例如是UV灯，其光谱分布峰值位于200和400nm之间。制造模具3、3'的方法的第三步骤c)包括在步骤b)中获得的第一基板5上进行热处理，以使经照射区域7、7'晶化，如图1所示。该热处理在高温下、优选在500℃和600℃之间进行。这种热处理允许经照射区域7、7'更具选择性以便在步骤f)中将其移除，如下所示。制造模具3、3'的方法的第四步骤d)在于提供第二基板8，所述第二基板在其表面上包括至少一个导电层10。有利地，通过在第二基板8上沉积由选自铬、钛和金的金属、优选为金构成的金属层10来形成导电层。导电层10的厚度优选地介于0.1μm和0.5μm之间。金属层10具有双重优点，一方面是导电的，以便允许执行电镀步骤h)，另一方面，如下所述，允许第二基板在步骤e)中通过焊接/钎焊接合到第一基板。第二基板8优选地由耐酸侵蚀的材料制成。有利地，第二基板8是硅基的。制造模具3、3'的方法的第五步骤e)包括将包括经照射且晶化的区域7、7'的第一基板5，即在步骤e)中获得的基板，以使导电层10位于第一基板5和第二基板8之间的方式接合到第二基板8，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造模具(3，3')的方法，包括以下步骤：a)提供厚度至少等于模具(3、3')的高度的由光敏玻璃制成的第一基板(5)，b)用紫外线透过具有窗口的掩模照射所述第一基板(5)以形成经照射区域(7，7')，所述窗口对应于模具(3，3')的凹部，c)对在步骤b)中获得的第一基板(5)进行热处理，以使经照射区域(7，7')晶化，d)提供在其表面上具有至少一个导电层(10)的第二基板(8)，e)将在步骤c)中获得的第一基板(5)接合到第二基板(8)，使得导电层(10)位于第一基板(5)和第二基板(8)之间，f)去除第一基板(5)的经照射且晶化的区域(7，7')，以露出导电层(10)，从而形成至少一个腔室(12，12')，所述腔室(12，12')的侧壁和所述腔室(12，12')的被导电层(10)占据的底部形成所述模具(3，3')。

【技术特征摘要】
2017.10.06 EP 17195237.71.一种用于制造模具(3，3')的方法，包括以下步骤：a)提供厚度至少等于模具(3、3')的高度的由光敏玻璃制成的第一基板(5)，b)用紫外线透过具有窗口的掩模照射所述第一基板(5)以形成经照射区域(7，7')，所述窗口对应于模具(3，3')的凹部，c)对在步骤b)中获得的第一基板(5)进行热处理，以使经照射区域(7，7')晶化，d)提供在其表面上具有至少一个导电层(10)的第二基板(8)，e)将在步骤c)中获得的第一基板(5)接合到第二基板(8)，使得导电层(10)位于第一基板(5)和第二基板(8)之间，f)去除第一基板(5)的经照射且晶化的区域(7，7')，以露出导电层(10)，从而形成至少一个腔室(12，12')，所述腔室(12，12')的侧壁和所述腔室(12，12')的被导电层(10)占据的底部形成所述模具(3，3')。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，该第二基板(8)基于硅。3.根据权利要求1的方法，其特征在于，该导电层(10)通过在第二基板(8)上沉积金属层形成，所述金属选自包括以下金属的组：铬、钛和金。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将第一基板(5)接合到第二基板(8)的步骤e)通过将第二基板(8)的导电层(10)焊接到第一基板(5)来执行。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将第一基板(5)接合到第二基板(8)的步骤e)通过借助于设置在第一基板(5)和导电层(10)之间的抗蚀剂层(16)将第一基板(5)焊接到第二基板(8)上来执行。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤f)包括在去除第一基板(5)的经照射且晶化的区域(7，7')之后去除在所述腔室(12，12')中的未被覆盖的抗蚀剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·韦拉尔多，A·甘德尔曼，M·夏布洛兹，P·屈赞，
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