Warning: fopen(111data/log202006061604.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
Herstellung von mikromechanischen und mikrooptischen Bauelementen sowie komplexer Mikrosysteme - Dokument DE4420996A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4420996A1 11.01.1996
Titel Herstellung von mikromechanischen und mikrooptischen Bauelementen sowie komplexer Mikrosysteme
Anmelder Götzen, Reiner, Dipl.-Ing., 47239 Duisburg, DE
Erfinder Götzen, Reiner, Dipl.-Ing., 47239 Duisburg, DE
DE-Anmeldedatum 16.06.1994
DE-Aktenzeichen 4420996
Offenlegungstag 11.01.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.01.1996
IPC-Hauptklasse B29C 39/42
IPC-Nebenklasse B01J 19/08   B01J 19/12   
Zusammenfassung Mikromechanische und mikrooptische Bauteile werden heute unter großem apparativen Aufwand mit dem LIGA-Verfahren hergestellt. Das neue Verfahren vereinigt die Vorteile der generativen Fertigungsverfahren mit denen der Mikrotechnologien.
Das Verfahren entspricht dem der Stereolithographie, nur das bei diesem Verfahren die auszuhärtende Flüssigkeit als Tropfen zwischen zwei planparallelen Platten durch Adhäsionskräfte gehalten wird. Eine der beiden Platten ist für elektromagnetische Wellen durchlässig, so daß die hindurchtretenden Wellen die Flüssigkeit aushärten. Zudem haftet der ausgehärtete Teil an einer der Platten fest und an der anderen nicht, so daß beim Auseinanderziehen der Platten zwischen der nichthaftenden Platte und dem festen Bauteil Flüssigkeit nachfließt und für die folgende Aushärtung zur Verfügung steht. Beimischungen von Nanokompositen zur Flüssigkeit werden dem ausgehärteten Bauteil gewünschte optische Eigenschaften verleihen.
Die erstellten Formen und deren Abformungen können als optische und mikromechanische Bauteile in der Mikrosystemtechnik Verwendung finden.

Beschreibung[de]
Stand der Technik a) Mikromechanische und mikrooptische Bauteile werden heute mit folgenden Verfahren hergestellt:

  • - anisotropes Ätzen von Silizium
  • - Mikrogalvanikprozesse
  • - Laserbearbeitung
  • - LIGA-Verfahren (Lithograpie, Galvanoformung, Abformung)
  • - prägen von Nanokompositen mit anschließendem verbacken


b) Prozesse des Rapid Prototyping:

  • - Steriolithograpie
  • - Solid Freeform Manufacturing (SFM)
  • - Lamineted Objekt Manufakturing (LOM)
  • - Fused Depositing Modeling
  • - Selektives Laser Sintering
Nachteile der dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren Die Nachteile der der unter a) aufgeführten Verfahren:

  • - Aspektverhältnis kann nicht beliebig erhöht werden
  • - zum Teil keine Hinterschnitte möglich
  • - keine Rundungen in allen 3 Raumachsen möglich
  • - keine Hohlkörper
  • - keine Hohlkörper mit innenliegenden Bauteilen
  • - keine komplexe mechanische Baugruppen produzierbar


Die Nachteile der unter b) aufgeführten Verfahren

  • - Auflösungsgrenze bei 0,15 mm damit keine Verfahren für die Mikrosystemtechnik
Aufgabe der Erfindung

Herstellung micromechanischer und mikrooptischer Bauelemente und komplexer Microsysteme.

Lösung Vorteile der Lösung
  • - beliebiges Aspektverhältnis möglich
  • - Hinterschnitte möglich
  • - Hohlkörper möglich
  • - Hohlkörper mit innenliegenden Bauteilen möglich
  • - Auflösung bis in den Bereich der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen
  • - Zusammenbau von Einzelteilen bei der Fertigung der Einzelteile möglich, dadurch keine Montage von Baugruppen nötig
Ausführungsbeispiel

Ein Tropfen einer photoinduziert aushärtbaren Flüssigkeit (1) (alle eingeklammerten Zahlen beziehen sich auf Zeichnung 2), der sich zwischen 2 planparallelen Platten (2, 3) befindet, die in Wachstumsschritten (4) auseinandergezogen werden. Die so erzeugten Schichten werden durch geführte und fokussierte elektromagnetische Wellen (7) entsprechend eines am Rechner erzeugten, in Schichten zerlegtem 3D-Volumenmodells abgebildet (8) und ausgehärtet. Dabei sollte die zu erzeugende 3-dimensionale Mikrostruktur (5) an der unteren Platte (2) fest anhaften und an der oberen (3) nicht haften, so daß bei einem Wachstumsschritt der flüssige Kleber den Hohlraum über der Struktur (6) in gewünschter Wachstumshöhe ausfüllt. Die obere Platte (3) ist dabei für die benutzten elektromagnetischen Wellen durchlässig. Probleme, die bei der Herstellung von dünneren Flüssigkeitsschichten durch unterschiedliche Oberflächenspannungen von ausgehärteten und nicht ausgehärteten Zonen entstehen, werden durch dieses Verfahren mit Oberflächenspannungen selber gelöst. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Struktur während der Herstellung hermetisch von der Außenwelt abgeschirmt ist. Wird vor einem neuen Wachstumsschritt der flüssige photoinduziert aushärtbare Stoff ausgewechselt, so lassen sich Strukturen mit anderen optischen Eigenschaften auf der bestehenden Struktur aufbauen, was zu Lichtleitzwecken ausgenutzt werden kann. Auch ließe sich die Flüssigkeit mit Nanokompositen mischen, was die optischen Eigenschaften weiter beeinflussen würde. Weiterhin ließen sich die produzierten Strukturen als Werkzeug zum Prägen und Abformen benutzen, um so eine größere Werkstoffvielfalt und eine Massenproduktion realisieren zu können.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen und mikrooptischen Bauelementen sowie komplexen Mikrosystemen.
  2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Stoffe und Stoffgemische umfaßt, die mit elektromagnetischen Wellen vom flüssigen in den festen Zustand überführt werden können.
  3. 3. Stoffgemische nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Erzeugung von Stoffgemischen zwischen festen und flüssigen Stoffen umfaßt.
  4. 4. Feste Stoffe nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Erzeugung von Nanokompositen umfaßt.
  5. 5. Elektromagnetische Wellen nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Einrichtungen zur Fokussierung von elektromagnetischen Wellen umfaßt.
  6. 6. Elektromagnetische Wellen nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Einrichtungen zur Führung von elektromagnetischen Wellen umfaßt.
  7. 7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei planparallele Platten umfaßt, wobei mindestens eine der Platten durchlässig ist für elektromagnetische Wellen.
  8. 8. Platten nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Erzeugung nichthaftender Schichten umfaßt.
  9. 9. Platten nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Erzeugung haftender Schichten umfaßt.
  10. 10. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Zerlegung von 3-dimensionalen CAD-Modellen in 2-dimensionale Schichtmodelle umfaßt.
  11. 11. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Übertragung der in 10 erzeugten 2-dimensionalen Schichtmodelle auf die Stoffe und Stoffgemische umfaßt, um diese in den festen Zustand zu überführen.
  12. 12. Elektromagnetische Wellen nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur kontrollierten Abschwächung von elektromagnetischen Wellen umfaßt.
  13. 13. Feste Stoffe nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Aushärtung von Stoffen und Stoffgemischen ausgehärtet umfaßt.
  14. 14. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten ausgehärteten oder in den festen Zustand überführten Stoffe und Stoffgemische durch alle Verfahren der Abformtechnik abgeformt werden.
  15. 15. Nanokomposite nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Formgebung von Nanokompositen umfaßt.
  16. 16. Planparallele Platten nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Verfahren zur Abstandseinstellung zweier Platten umfaßt.
  17. 17. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er alle Permutation von Patentanspruch 1 bis Patentanspruch 14 umfaßt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com