[发明专利]制造树脂的微型机器部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造树脂构成的微型机器部件的方法。具体地，本发明涉及制造树脂构成的具有遮蔽物的微型机器部件的低成本高精度的简便方法。

背景技术

通过将精细机械元件、电子线路、光学元件等整合获得的器件被称作微电子机械系统(MEMS)或者微型机器；已经对它们的许多应用进行了研究；其中一部分处于实际应用中。这些器件是具有复杂和先进功能，同时是基于半导体制造技术的小型部件的通用名称，是持有微型系统的关键如各种传感器、打印机头、磁盘头、用于通讯和生物芯片的光学开关的重要部件。本领域的技术不同于半导体制造技术，在半导体制造技术中主要形成平面微结构，而本领域的技术需要加工高的高宽比(结构体的高度/宽度的比值)，因为产品需要一定机械强度和三维内部结构。

作为制造具有高的高宽比的结构体的方法，已经使用光敏树脂组合物的X-射线平板印刷法(称作“LIGA”法)(参见非专利文献1)，通过在硅基片上深度反应离子蚀刻(Deep RIE)的图案形成法(参见非专利文献2)等。在此，LIGA法需要昂贵的X-射线设备，其缺点是需要长时间的X-射线辐照。对于这一点，如果可以采用紫外线(UV)平板印刷系统，可预期具有诸如资源节约、能源节省、加工性提高和生产率提高的优点。然而，尽管UV平板印刷系统在上述使用光敏树脂组合物作为光致抗蚀剂形成平面微结构的半导体制造技术的应用中取得进展，但还未能在需要机械强度和三维内部结构的微型机器部件的制造技术的应用取得进展。

另一方面，报道了通过由光刻法处理光敏树脂组合物层的多层结构来形成微流体通道。所获得的微流体通道是固定在玻璃基片上的(参见非专利文献3)。

专利文献1和2中揭示了由环氧树脂和光阳离子聚合引发剂组成的光敏树脂组合物作为能用于UV平板印刷法的光敏树脂组合物。

另一方面，由马塞诸斯技术学院(Massachusetts Institute of Technology(MIT))的研究人员报道了用硅通过Deep RIE制造用于MEMS的微型叶轮的技术。微型叶轮例如可用于硬币尺寸的燃气涡轮发电机。燃气涡轮发电机主要由涡轮、压缩机、燃烧器和发电机组成，但是如果将压缩机和发电机(马达)合并，就可以制造超小型空气泵。超小型空气泵可以用作例如向小型燃料电池供给空气的装置。因为上述硅制成的微型叶轮尽管其耐热性优良，但是昂贵，因此在不需要上述的高耐热性的领域并不要求用硅制成的微型叶轮，而是希望用较低廉的材料制造微型叶轮。

专利文献1：美国专利No.4882245

专利文献2：美国专利No.5026624

非专利文献1：“Kobunshi(聚合物)”，第43卷，第564页(1994)

非专利文献2：Journal of the Surface Finishing Society of Japan，第55卷，第3期，第12页(2004)

非专利文献3：Sensors and Actuators，B48(1998)，第356页

发明内容

本发明要解决的问题

如上面所述，虽然已知通过Deep RIE来处理硅基片的方法可以用作制造用于MEMS的微型叶轮的方法，但是这种方法存在的问题是高成本和硅本身容易破碎。另一方面，采用塑料注塑制造树脂构成的微型叶轮的常规方法无法达到微型叶轮所需的精度。此外，这些方法都不适宜作为制造具有三维内部结构，例如具有遮蔽物(侧板)和芯体的结构的微型叶轮的方法。因此，需要建立简便和低成本地制造高精度的微型叶轮的方法。

解决这些问题的方法

本发明人经过深入研究后解决了上述问题，他们发现，上述问题可以通过应用光刻法得到解决，并完成了本发明，所述光刻法包括使用干膜抗蚀剂作为遮蔽层(shroud layer)。

即，本发明涉及：

(1)一种制造树脂构成的微型机器部件的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(a)在基片上形成一层牺牲层；

(b)在所述牺牲层上顺序形成至少两层光敏树脂组合物层，并对形成的各光敏树脂组合物层进行相应于预定微型机器部件的内部结构的光刻，形成限定微型机器部件的周边部分的气隙部分和构成微型机器部件的内部结构的气隙部分，因而形成固化的光敏树脂组合物层的多层结构；