[发明专利]异质LIGA 方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过UV(紫外线)光刻法和电沉积制造金属零件的方法。更准确地说，本发明涉及这种类型用于制造零件的方法，该零件至少包括由第一金属制成的第一元件，该第一元件插入由第二金属制成的第二元件中。

背景技术

通过UV光刻法和电沉积制造零件的最有名的方法是基于LIGA-UV技术的那些方法。最初，LIGA(Lithographie Galvanik Abformung，光刻、电铸和注塑)技术由W.Ehrfled of Karlsruhe Kernforschungszentrum(德国)在1980年代研究开发出来。已证明它对制造高精度金属显微结构很有利。

LIGA技术的原理是：在导电衬底或涂覆有导电涂层的衬底上沉积一层光敏树脂，经由同步加速器穿过与所需显微结构的轮廓一致的掩膜实施X照射；显影，即，通过物理或化学手段除去光敏树脂的未经辐照部分以便限定形成具有显微结构的轮廓的模型，在光敏树脂模型中电沉积一种金属(通常是镍)，然后除去模型以便释放显微结构。

所得到的显微结构的质量无可指责，但对提供昂贵的设备(同步加速器)的需要使得该技术不能与必须有低单位成本的显微结构的成批生产相兼容。

这就是为什么在LIGA方法的基础上开发研究出类似方法的原因，但该类似方法使用紫外线照射(UV)光敏树脂。这种类型的方法例如由A.B.Frazier等人在出版物中公开，标题为“用光敏聚酰亚胺电镀模型制造的金属显微结构(Metal Microstructures Fabricated Using PhotosensitivePolyimide Electroplating Molds)”，见“显微机电系统杂志(Journal ofMicro electro mechanical system)”，Vol.2，N deg.2 June 1003。该文公开了通过在聚酰亚胺基光敏树脂模型中电镀金属来制造金属结构的方法。方法包括以下步骤：

-在衬底上形成用于随后电沉积步骤的牺牲金属层和打底(strike)层，

-涂覆一层光敏聚酰亚胺，

-穿过与所需显微结构的轮廓一致的掩膜UV照射聚酰亚胺层，

-通过溶解聚酰亚胺层的未经照射部分进行显影以得到聚酰亚胺模型，

-在模型的开口部分中将镍电沉积到所述模型的顶部上，

-除去牺牲层并使所得到的金属结构与衬底分离，和

-除去聚酰亚胺模型。

根据现有技术的方法所得到的显微结构是用单一金属制成的金属显微结构，该单一金属制成的显微结构尤其是用于计时制造应用，不一定是最佳。实际上，由于美观、磨擦或更一般地机械原因，制造包括由第一金属制成的至少一个零件的双金属显微结构是有利的，该至少一个零件插入由第二金属制成的零件中。

通常，为了制造这种双金属显微结构，由第一金属制成的插入件(或多个插入件)以传统方法通过镶嵌(setting)、卷边、经螺纹件连接或冲压操作添加到由第二金属制成的零件上。

EP专利No.1916567公开了一种通过光刻法制造零件、添加插入件和电铸的混合方法。该方法要求装配至少两个元件，一个元件用光刻法和电镀生长得到，另一个元件用另外的制造方法得到，方法包括以下步骤：

-穿过掩膜照射涂覆到衬底上的光敏树脂层；

-显影光敏层以便形成聚合的树脂模型；

-将用另外的制造方法得到的添加元件放在聚合树脂模型中；

-从树脂模型的底部电沉积金属层，使得金属层保持全部或一部分添加元件；

-通过将衬底与保持添加元件的金属层分离并除去聚合树脂模件得到零件。

很显然，在上述方法结束时，添加元件已经插入制造的零件中。因此，能省去随后的镶嵌、卷边、经螺纹件连接或冲压等操作。

上面说明的方法有一些缺点。因为插入件通过从别的地方添加的元件形成，所以它必需高度精确放置在树脂模型中。根据上述现有技术文献，添加元件的精确定位是通过聚合树脂模型的特殊构型得到。实际上，根据该文献，树脂层配置成使其一部分能用作添加元件的导向件。显然，该方法大大限制了显微结构制造的形状的选择。

因此，本发明的目的是提供一种用于制造双金属零件的方法，该双金属零件至少包括由第一金属制成的第一元件，该第一元件插入由第二金属制成的第二元件中。该方法在定位插入件时能提供微米级精度，同时在显微结构的形状方面能提供最大可能的选择自由度。

发明内容