專利名稱：用于電鑄法的模具以及制造該模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用電鑄法(電鍍，galvanoplasty)制造微機(jī)械部件的模具，以 及制造所述模具的方法。
背景技術(shù)：
電鑄法已被長(zhǎng)期使用并為大家公知。LIGA類型的方法(已知的德語(yǔ)術(shù)語(yǔ) "rontgenLIthographie, Galvanoformung&Abformung，，的縮寫)是最新的方法。所述方法 包括通過(guò)使用光敏樹脂利用光刻法形成模具，然后利用電鑄法在其中生長(zhǎng)金屬沉積物例如 鎳。LIGA技術(shù)的精度遠(yuǎn)好于例如通過(guò)機(jī)械加工獲得的常規(guī)模具的精度。因而，此精度允許 制造尤其用于鐘表機(jī)芯的微機(jī)械部件，這在以前是不可想象的。但是，這些方法并不適合于具有高的長(zhǎng)度直徑比的微機(jī)械部件，例如由包含例 如12%的磷的鎳-磷制成的同軸擒縱輪。這種部件的電解沉積物在電鍍期間由于電鍍的 鎳-磷中的內(nèi)部應(yīng)力而層離，這使得其在與基材的接口處分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)提出一種替代性的模具來(lái)完全或部分地克服上述缺陷， 該模具可至少提供相同的制造精度，并且允許制造具有數(shù)個(gè)層面(水平面，level)和/或 高的長(zhǎng)度直徑比的部件。因此，本發(fā)明涉及一種用于制造模具的方法，該方法包括以下步驟a)提供基材，該基材具有頂層和底層，所述底層和頂層由可微機(jī)械加工的導(dǎo)電材 料制成并且通過(guò)電絕緣中間層相互連接(固定)；b)在所述頂層中刻蝕至少一個(gè)圖案(花樣，結(jié)構(gòu))直至到達(dá)中間層，以便在所述模 具中形成至少一個(gè)凹腔；c)用電絕緣涂層涂覆所述基材的頂部部分；d)定向刻蝕所述涂層和所述中間層，以便專門在形成于所述頂層中的每個(gè)垂直壁 處限制該涂層和中間層的存在。根據(jù)本發(fā)明的其它有利特征-在步驟b)中刻蝕第二圖案以形成至少一個(gè)凹部，所述至少一個(gè)凹部與所述至少 一個(gè)凹腔連通并使所述頂層具有第二層面；-在步驟d)之后安裝一部件以形成至少一個(gè)凹部，所述至少一個(gè)凹部與所述至少 一個(gè)凹腔連通并使所述模具具有第二層面；-該方法包括最終步驟e)在所述至少一個(gè)凹腔中安裝一桿，以形成將在所述模 具中制成的部件中的孔；-步驟b)包括階段f)在所述導(dǎo)電頂層上構(gòu)造至少一個(gè)保護(hù)掩模，階段g)在未 被所述至少一個(gè)保護(hù)掩模覆蓋的部分上執(zhí)行所述頂層的各向異性刻蝕；以及階段h)除去 保護(hù)掩模；
-在前述步驟之后，該方法包括步驟a’)在所述至少一個(gè)凹腔的底部沉積導(dǎo)電材 料；b’ )在所述底層上刻蝕圖案直至到達(dá)所述導(dǎo)電材料的沉積物，以在所述模具中形成至 少一個(gè)凹腔；以及C’ )用第二電絕緣涂層涂覆該組件；-在步驟C’)之后，該方法包括步驟d’ )定向刻蝕所述第二涂層，以便專門在形 成于所述底層中的每個(gè)垂直壁處限制該第二涂層的存在；-在步驟b’)期間刻蝕第二圖案以形成至少一個(gè)凹部，所述至少一個(gè)凹部與所述 至少一個(gè)凹腔連通并使所述底層具有第二層面；-在步驟d’)之后安裝一部件以便形成至少一個(gè)凹部，所述至少一個(gè)凹部與所述 至少一個(gè)凹腔連通并且使所述模具具有第二層面；-該方法包括最終步驟e’)在所述底層中的所述至少一個(gè)凹腔中安裝一桿，以形 成將在所述模具中制成的部件中的孔；-步驟b’)包括階段f ’ )在導(dǎo)電的頂層上構(gòu)造至少一個(gè)保 護(hù)掩模，g’ )在未被 所述至少一個(gè)保護(hù)掩模覆蓋的部分上執(zhí)行所述頂層的各向異性刻蝕；以及階段h’ )除去 保護(hù)掩模；-在相同基材上制造數(shù)個(gè)模具；-導(dǎo)電層包括摻雜的硅基材料。本發(fā)明還涉及一種通過(guò)電鑄法制造微機(jī)械部件的方法，其特征在于，所述方法包 括以下步驟i)根據(jù)前述變型之一的方法制造模具；j)通過(guò)將電極連接到基材的導(dǎo)電的底層來(lái)執(zhí)行電解沉積，以便在所述模具中形成 所述部件；k)從所述模具釋放該部件。最后，本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)電鑄法制造微機(jī)械部件的模具，其特征在于，所述 模具包括基材，所述基材具有頂層和底層，所述頂層和底層是導(dǎo)電的并且通過(guò)電絕緣的中 間層相互固定，其中頂層包括至少一個(gè)凹腔，所述至少一個(gè)凹腔使所述基材的底層的一部 分顯露并且包括電絕緣的壁，使得在所述至少一個(gè)凹腔中可生長(zhǎng)電解沉積物。根據(jù)本發(fā)明的其它有利方面-頂層還具有至少一個(gè)凹部，所述至少一個(gè)凹部與所述至少一個(gè)凹腔連通并且具 有電絕緣壁，以便在所述至少一個(gè)凹腔已被充滿之后在所述至少一個(gè)凹部中繼續(xù)電解沉 積；-底層包括至少一個(gè)凹腔，所述至少一個(gè)凹腔顯露所述基材的電絕緣層的部分并 且具有電絕緣壁，使得能夠在所述底層的所述至少一個(gè)凹腔中生長(zhǎng)電解沉積物；-該底層還包括至少一個(gè)凹部，所述至少一個(gè)凹部與所述底層的至少一個(gè)凹腔連 通并且具有電絕緣壁，以便在所述底層中的至少一個(gè)凹腔已被充滿之后在所述至少一個(gè)凹 部中繼續(xù)進(jìn)行電解沉積。


從下面參照附圖并且僅作為非限制性說(shuō)明給出的描述中將更清楚其它特征和優(yōu) 點(diǎn)，在附圖中
-圖1-7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造微機(jī)械部件的方法的連續(xù)步驟圖；-圖8-12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造微機(jī)械部件的方法的連續(xù)步驟圖；-圖13是根據(jù)本發(fā)明的制造微機(jī)械部件的方法的流程圖；-圖14-19是根據(jù)本發(fā)明的變型的制造微機(jī)械部件的方法的連續(xù)步驟的圖。
具體實(shí)施例方式如圖13所示，本發(fā)明涉及使用電鑄法制造微機(jī)械部件41、41’、41”的方法1。該方 法1優(yōu)選地包括制造模具39、39’、39”的方法3，隨后是電鑄步驟5以及從所述模具釋放部 件41、41，、41”的步驟7。模具制造方法3包括制造模具39、39’、39”的一系列步驟，該模具優(yōu)選地包括硅基 材料。方法3的第一步驟10包括取來(lái)基材9、9，，該基材包括頂層21、21，和底層23、23，， 所述頂層和底層由導(dǎo)電的、可微機(jī)械加工的材料制成，并且通過(guò)導(dǎo)電的中間層22、22’相互 固定，如圖1-8所示。優(yōu)選地，基材9、9，是SOI (絕緣襯底上的硅)。此外，頂層21、21，和底層23、23， 由結(jié)晶硅制成并且被充分摻雜以導(dǎo)電，所述中間層由二氧化硅制成。根據(jù)本發(fā)明，方法3在步驟11之后包括兩個(gè)不同的實(shí)施例，它們?cè)趫D13中分別由
三重線和單線表示。根據(jù)第一實(shí)施例，在步驟11中，如圖2所示，在導(dǎo)電頂層21上構(gòu)造保護(hù)掩模15，然 后構(gòu)造掩模24。如圖2還示出的，掩模15具有未覆蓋頂層21的至少一個(gè)圖案27。此外， 優(yōu)選地完全覆蓋掩模15的掩模24具有未覆蓋頂層21的至少一個(gè)圖案26。作為示例，掩模15可通過(guò)沉積二氧化硅層以便形成預(yù)定深度而制成。接下來(lái)，可 例如通過(guò)使用光敏樹脂覆蓋掩模15而利用光刻法獲得掩模24。根據(jù)圖13中由三重線示出的第一實(shí)施例，在第三步驟2中，刻蝕頂層21以顯露中 間層22。根據(jù)本發(fā)明，刻蝕步驟2優(yōu)選地包括深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)類型的各向異性干侵 蝕。在步驟2中，首先，以掩模24的圖案26在頂層21中執(zhí)行各向異性刻蝕。此刻蝕 是在頂層21中在其厚度的一個(gè)部分中進(jìn)行至少一個(gè)凹腔25的刻蝕的開(kāi)始。其次，除去掩 模24，然后以仍存在于頂層21上的掩模15的圖案27進(jìn)行第二各向異性刻蝕。第二刻蝕繼 續(xù)所述至少一個(gè)凹腔25的刻蝕，而且還開(kāi)始了至少一個(gè)凹部28的刻蝕，該至少一個(gè)凹部與 至少一個(gè)凹腔25連通但具有更大的截面。在第四步驟4，除去掩模15。因此，如圖3所示，在第四步驟4結(jié)束時(shí)，頂層21的 整個(gè)厚度被刻蝕有至少一個(gè)凹腔25，并且其厚度的一部分被刻蝕有所述至少一個(gè)凹部28。在第五步驟6中，如圖4所示，沉積電絕緣涂層30，該涂層覆蓋基材9的整個(gè)頂部。 優(yōu)選地通過(guò)氧化被刻蝕的頂層21和中間層22的頂部得到該涂層30。在第六步驟8中，執(zhí)行涂層30和中間層22的定向刻蝕。步驟8用于專門在形成 于頂層21中的每個(gè)垂直壁-即所述至少一個(gè)凹腔25的壁31和所述至少一個(gè)凹部28的壁 32-處限制絕緣層的存在。根據(jù)本發(fā)明，在定向或各向異性刻蝕期間，通過(guò)調(diào)制例如RIE反 應(yīng)器中的室壓力(非常低的工作壓力)，刻蝕現(xiàn)象的垂直分量相對(duì)于水平分量得到偏重。此刻蝕例如可以是離子銑削或?yàn)R射刻蝕。通過(guò)執(zhí)行步驟8，如圖5所示，可清楚地看到，凹腔25的底部顯露導(dǎo)電的底層23，并且凹部28的底部顯露也導(dǎo)電的頂層21。為了改進(jìn)未來(lái)的電鑄的粘合，可在每個(gè)凹腔25的底部和/或凹部28的底部提供 粘接層。該粘接層因此可由金屬例如CrAu合金組成。優(yōu)選地，在第六步驟8期間，如圖5所示，緊接電鑄步驟5期間，安裝一桿29以形 成用于微機(jī)械部件41的軸孔42。這不僅具有當(dāng)電鑄完成后避免對(duì)部件41機(jī)加工的優(yōu)點(diǎn)， 而且意味著可在孔42的整個(gè)高度上實(shí)現(xiàn)任意形狀的內(nèi)部截面，而無(wú)論該孔是否均勻。優(yōu)選 地，桿29例如使用光敏樹脂利用光刻法獲得。在第一實(shí)施例中，在步驟8之后，制造模具39的方法3結(jié)束，接下來(lái)以電鑄步驟5 和從模具中釋放部件41的步驟7進(jìn)行微機(jī)械部件制造方法1。電鑄步驟5通過(guò)如下操作實(shí)現(xiàn)將沉積電極連接到模具39的底層23，以便首先在 所述模具的凹腔25中并然后在第二階段中僅在凹部28中生長(zhǎng)電解沉積物，如圖6所示。實(shí)際上，有利地，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電解沉積物與凹腔25的頂部部分平齊時(shí)，其可通 過(guò)粘接層與頂層21電接觸，這使得沉積物能夠繼續(xù)生長(zhǎng)超出整個(gè)凹部28。有利的是，本發(fā) 明使得可制造具有高長(zhǎng)度直徑比的部件41，即，其中凹腔25的截面遠(yuǎn)小于凹部28的截面。 這樣，即使對(duì)于包含例如12%的磷的鎳-磷材料，也可避免層離問(wèn)題。由于對(duì)于導(dǎo)電層21、23并且可能對(duì)于它們的粘接層使用硅，界面處的層離現(xiàn)象減 少，這樣避免了由電解沉積材料中的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的分裂。根據(jù)第一實(shí)施例，制造方法1以步驟7結(jié)束，在該步驟中，將形成在凹腔25以及凹 部28中的部件41從模具39釋放。釋放步驟7例如可通過(guò)刻蝕層23和21而實(shí)現(xiàn)。根據(jù) 此第一實(shí)施例，如圖7所示，很清楚，所獲得的微機(jī)械部件41具有兩個(gè)層面43、45_各層面 具有不同的形狀以及完全獨(dú)立的厚度，而且包括單個(gè)軸孔42。該微機(jī)械部件41可例如是同軸擒縱輪或者擒縱輪43-小齒輪45組件，它不僅具 有微米量級(jí)的幾何精度，而且在所述層面之間具有理想?yún)⒄誣即完美的定位。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，方法3具有第二步驟11，該第二步驟包括在導(dǎo)電頂層 21’上構(gòu)造至少一個(gè)保護(hù)掩模24’，如圖8所示。圖8還示出，掩模24’包括至少一個(gè)圖案 26’，該圖案不覆蓋頂部部分21’。該掩模24’可例如通過(guò)使用光敏樹脂利用光刻法得到。在第三步驟12中，對(duì)頂層21’進(jìn)行刻蝕直至顯露出中間層22’。根據(jù)本發(fā)明，刻蝕 步驟12優(yōu)選地包括深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)類型的各向異性干侵蝕。在頂層21’中以掩模 24’的圖案26’執(zhí)行各向異性刻蝕。在第四步驟14中，除去掩模24’。因此，如圖9所示，在第四步驟14結(jié)束時(shí)，在頂 層21’的整個(gè)厚度上刻蝕有至少一個(gè)凹腔25’。在第五步驟16中，沉積電絕緣涂層30’，該涂層覆蓋基材9’的整個(gè)頂部，如圖10 所示。涂層30’優(yōu)選地通過(guò)將被刻蝕的頂層21’和中間層22’的頂部氧化而獲得。根據(jù)第六步驟18，涂層30’和中間層22’是被定向刻蝕的。步驟18用于專門在形 成于頂層21’中的各垂直壁_即所述至少一個(gè)凹腔25’的壁31’ -處限制絕緣層的存在。 通過(guò)執(zhí)行步驟18并且如圖11所示，很清楚，凹腔25’的底部顯露導(dǎo)電底層23’以及同樣導(dǎo) 電的頂層21’的頂部。
如在第一實(shí)施例中的，為改進(jìn)未來(lái)的電鑄的粘合，可在每個(gè)凹腔25’的底部和/或 頂層21’的頂部提供粘接層。該粘接層可由金屬例如CrAu合金組成。在第六步驟18期間，如針對(duì)圖1-7的第一實(shí)施例所說(shuō)明的，可在電鑄步驟5中立 即(直接)安裝一桿，以便形成用于微機(jī)械部件的軸孔，其具有與前述優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。在第二實(shí)施例中，在步驟18之后，制造模具39’的方法3結(jié)束，并且以 電鑄步驟5 和從模具39’中釋放微機(jī)械部件的步驟7繼續(xù)進(jìn)行微機(jī)械部件制造方法1。電鑄步驟5通過(guò)如下操作實(shí)現(xiàn)將沉積電極連接到模具39’的底層23’，以在所述 模具39’的凹腔25’中生長(zhǎng)電解沉積物。根據(jù)第二實(shí)施例，制造方法1以步驟7結(jié)束，該步驟7類似于實(shí)施例1中所說(shuō)明的， 并且在該步驟中將形成在凹腔25’中的部件從模具39’釋放。根據(jù)此第二實(shí)施例，很清楚， 所獲得的微機(jī)械部件貫穿其整個(gè)厚度具有相同形狀的單個(gè)層面，并且可包含軸孔。此微機(jī)械部件可例如是具有微米量級(jí)的幾何精度的擒縱輪、擒縱棘爪或者甚至是 小齒輪。根據(jù)圖13中由雙線示出的第二實(shí)施例的替代方案，在步驟18之后，制造模具39’ 的方法3包括如圖12所示在模具39’中形成至少第二層面的附加步驟20。因此，第二層面 是通過(guò)在頂層21’上安裝一部件27’形成的，該部件27’包括電絕緣壁32’，該頂層21’在 步驟12期間是未被移除的。優(yōu)選地，所添加的部件27’例如通過(guò)使用光敏樹脂利用光刻法形成具有比被除去 的部件25’大的截面的至少一個(gè)凹部28’。但是，部件27’也可包括被預(yù)先刻蝕并然后固定 到導(dǎo)電層21’上的絕緣的硅基材料。因此，根據(jù)第二實(shí)施例的替代方案，在步驟20之后，制造模具39’的方法3結(jié)束，并 且微機(jī)械部件制造方法1以電鑄步驟5和從模具39’中釋放部件41’的步驟7繼續(xù)進(jìn)行。電鑄步驟5通過(guò)如下操作實(shí)現(xiàn)將沉積電極連接到模具39’的底層23’，以便首先 在所述模具的凹腔25’中并且然后在第二階段中僅在凹部28’中生長(zhǎng)電解沉積物，如圖12 所示。實(shí)際上，有利地，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電解沉積物與凹腔25’的頂部部分平齊時(shí)，它可以 通過(guò)其粘接層與頂層21’電連接，這使得沉積物能夠繼續(xù)生長(zhǎng)以至整個(gè)凹部28’。有利的 是，本發(fā)明使得可制造具有高長(zhǎng)度直徑比的部件41’，S卩，凹腔25’的截面遠(yuǎn)小于凹部28’的 截面。這樣，即使對(duì)于包含例如12%的磷的鎳-磷材料，也可避免層離問(wèn)題。由于對(duì)于導(dǎo)電層21’、23’并且可能對(duì)于它們的粘接層使用硅，界面處的層離現(xiàn)象 減少，這樣避免了由電解沉積材料中的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的分裂。根據(jù)第二實(shí)施例替代方案，制造方法1以步驟7結(jié)束，如在第一實(shí)施例中所說(shuō)明 的，在該步驟中釋放模具39’中的部件41’。如圖12所示，很清楚，所獲得的微機(jī)械部件41’ 具有兩個(gè)層面，各層面具有不同的形狀以及完全獨(dú)立的厚度，而且它們可包括單個(gè)軸孔42。 此微機(jī)械部件41’可從而具有與通過(guò)第一實(shí)施例獲得的部件41相同的形狀，因此，該微機(jī) 械部件41’不僅具有微米量級(jí)的幾何精度，而且在所述層面之間具有理想?yún)⒄誣即完美的 定位。根據(jù)從圖14-19中可見(jiàn)的方法1的兩個(gè)實(shí)施例的變型(圖13中由雙點(diǎn)劃線 示出)， 也可將方法3應(yīng)用于底層23、23’，向模具39、39’添加一個(gè)或兩個(gè)其它的層面。為避免使附圖過(guò)于復(fù)雜，下面詳細(xì)說(shuō)明一個(gè)示例，但是很清楚，底層23、23’還可根據(jù)上述第一和第二實(shí) 施例(包括或不包括變型)改變。取決于所使用的實(shí)施例，該變型在步驟8、18或20之前與上述方法1相同。在圖 14-19所示的示例中，將以圖13中由三重線示出的第一實(shí)施例的示例作為方法1的起始點(diǎn)。優(yōu)選地，根據(jù)此變型，將刻蝕底層23以在模具39”中形成至少一個(gè)第二凹腔35。 如可優(yōu)選從圖5和14之間看出的，已經(jīng)在第一凹腔25的一部分中形成沉積物33以提供電 鑄開(kāi)始層。優(yōu)選地，此沉積物33在步驟5開(kāi)始，直至達(dá)到預(yù)定深度。但是，此沉積可根據(jù)不 同的方法執(zhí)行。如圖13及圖14-19中由雙點(diǎn)劃線示出的，方法1的變型將方法3的第二實(shí)施例的 步驟11、12、14、16和18應(yīng)用于底層23。因此，根據(jù)該變型，方法3包括新步驟11，該步驟包括如圖15所示在導(dǎo)電底層23 上構(gòu)造至少一個(gè)掩模34。如圖15還示出的，掩模34包括未覆蓋底層23的至少一個(gè)圖案 36。此掩模34例如可通過(guò)使用光敏樹脂利用光刻法獲得。接下來(lái)，在新步驟12中，按圖案36刻蝕層23，直至導(dǎo)電沉積物33被顯露。然后， 在新步驟14中除去保護(hù)掩模34。因此，如圖16所示，在步驟14結(jié)束時(shí)，底層23在整個(gè)厚 度上被刻蝕有至少一個(gè)凹腔35。在新步驟16中，沉積電絕緣涂層38，如圖17所示，該涂層38覆蓋基材9”的整個(gè) 底部。涂層38優(yōu)選地例如通過(guò)使用氣相沉積在底層23的頂部上沉積二氧化硅得到。如果向模具39”添加單個(gè)層面，則優(yōu)選不需要新步驟18。否則，執(zhí)行涂層38的定 向刻蝕。新步驟18可用于專門在形成于底層23中的各垂直壁39-即所述至少一個(gè)凹腔35 的壁-處限制絕緣層的存在。在圖14-19的示例中，僅執(zhí)行新步驟18以除去所述至少一個(gè) 凹腔35的底部中的氧化層。在新步驟18中，如前所述，可安裝一桿37，以便在電鑄步驟5期間立即在微機(jī)械部 件41’中形成軸孔42”，其具有如前所述的優(yōu)點(diǎn)。在方法1的變型中，在步驟18之后，制造模具39”的方法3結(jié)束，并且微機(jī)械部件 制造方法1以電鑄步驟5和從模具39”中釋放部件41”的步驟7繼續(xù)進(jìn)行。優(yōu)選地，如果 分別在凹腔25和35中形成桿29和37，則使它們對(duì)齊。桿37優(yōu)選地例如通過(guò)使用光敏樹 脂利用光刻法得到。在新步驟8、18或20之后，通過(guò)如下操作執(zhí)行電鑄步驟5，即，將沉積電極連接到底 層23，以便如圖18所示，在凹腔35中生長(zhǎng)電解沉積物，并且繼續(xù)凹腔25中進(jìn)行沉積物的生 長(zhǎng)，然后在第二階段中僅在凹部28中生長(zhǎng)電解沉積物。制造方法1以步驟7結(jié)束，如上所 述，在該步驟中從模具39”釋放部件41”。根據(jù)此變型，很清楚，如圖19所示，所獲得的微機(jī)械部件41”具有至少三個(gè)層面 43”、45”和47”，各層面具有不同的形狀和完全獨(dú)立的厚度，并且具有單個(gè)軸孔42”。此微機(jī)械部件例如可以是具有小齒輪47”的同軸擒縱輪43”、45”或者具有三個(gè)齒 層面43”、45”、47”的輪副，其不僅具有微米量級(jí)的幾何精度而且在所述層面之間具有理想 參照-即完美的定位。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于所示的示例，而是可包括對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的各種 可選方案和變型。因此，可在同一基材9、9’、9”上制造數(shù)個(gè)模具39、39’、39”以實(shí)現(xiàn)不一定彼此相同的微機(jī)械部件41、41’、41”的連續(xù)制造。另外， 可設(shè)想將硅基材料換為結(jié)晶氧化鋁
或結(jié)晶二氧化硅或碳化硅。
權(quán)利要求
用于制造模具(39，39’，39”)的方法(3)，包括以下步驟a)提供(10)基材(9，9’)，該基材具有頂層(21，21’)和底層(23，23’)，所述頂層和底層由導(dǎo)電的硅基材料制成并且通過(guò)電絕緣的中間層(22，22’)相互連接；b)在頂層(21，21’)中刻蝕(11，12，14，2，4)至少一個(gè)圖案(26，26’，27’)直至中間層(22，22’)，以便在所述模具中形成至少一個(gè)凹腔(25，25’)；c)用電絕緣涂層(30，30’)涂覆(6，16)該基材的頂部部分；d)定向刻蝕(8，18)所述涂層和所述中間層，以便專門在形成于所述頂層中的各垂直壁(31，31’，33)處限制其存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(3)，其特征在于，在步驟b)中刻蝕第二圖案(27)以形成 至少一個(gè)凹部(28)，該至少一個(gè)凹部與所述至少一個(gè)凹腔連通并且使所述頂層具有第二層
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(3)，其特征在于，在步驟d)之后安裝一部件(27)以形成至 少一個(gè)凹部(28’)，該至少一個(gè)凹部與所述至少一個(gè)凹腔連通并且使所述模具具有第二層
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(3)，其特征在于，該方法包括以下最終步驟e)通過(guò)光刻法在所述至少一個(gè)凹腔中形成(8，18)桿(29，29”)，以便在將在所述模具 中制成的部件(41,41')中形成孔(42,42' )o
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(3)，其特征在于，在前述步驟之后，所述方法包括以下步驟a')在所述至少一個(gè)凹腔的底部沉積導(dǎo)電材料；b’)在所述底層(23，23，)上刻蝕(11，12，14，2，4)圖案(26，26，，27，)直至到達(dá)所述 導(dǎo)電材料的沉積物(33)，以便在所述模具中形成至少一個(gè)凹腔(35)； c’ )用第二電絕緣涂層(38)涂覆(6，16)該組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法(3)，其特征在于，在步驟c’)之后，所述方法包括以下步驟 d’ )定向刻蝕(8，18)所述第二涂層，以便專門在形成于所述底層中的各垂直壁(39)處限制該第二涂層的存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法(3)，其特征在于，在步驟b’)中刻蝕第二圖案以形成至少一 個(gè)凹部，該至少一個(gè)凹部與所述至少一個(gè)凹腔連通并且使所述底層具有第二層面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法(3)，其特征在于，在步驟d’)之后安裝一部件以便形成至少 一個(gè)凹部，該至少一個(gè)凹部與所述至少一個(gè)凹腔連通并且使所述模具具有第二層面。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法(3)，其特征在于，該方法包括以下最終步驟e’ )通過(guò)光刻法在所述底層(23，23’ )的所述至少一個(gè)凹腔中形成桿(37)，以在將在 所述模具中制成的部件(41”)中形成孔(42”)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(3)，其特征在于，在相同基材(9，9’，9”)上制造數(shù)個(gè)模具 (39，39’，39”)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(3)，其特征在于，導(dǎo)電的層(21，21’，23，23’)由摻雜結(jié)晶 硅制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法(3)，其特征在于，步驟c)是通過(guò)氧化所述基材的頂部部分 而實(shí)現(xiàn)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法(3)，其特征在于，電絕緣涂層(30，30’)由二氧化硅形成。
14.通過(guò)電鑄法制造微機(jī)械部件(41，41’，41”)的方法(1)，其特征在于，所述方法包括 以下步驟i)根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法(3)制造模具(39，39，，39，，)；j)通過(guò)將電極連接到基材(9，9’，9”)的導(dǎo)電的底層(23，23’ )來(lái)執(zhí)行(5)電解沉積， 以便在所述模具中形成所述部件；k)從所述模具釋放該部件(41，41，，41”)。
15.用于通過(guò)電鑄法制造機(jī)械部件(41,41',41")的模具(39，39，，39”)，其特征在于， 該模具包括基材(9，9’，9”)，所述基材具有由摻雜結(jié)晶硅制成的導(dǎo)電的頂層(21，21’)和底 層(23，23’)，該頂層和底層通過(guò)電絕緣的中間層(22,22')相互連接，其中，頂層(21,21') 包括至少一個(gè)凹腔(25，25’)，所述至少一個(gè)凹腔顯露所述基材的底層(23，23’ )的一部分 并且包括電絕緣的二氧化硅壁(31，31’)，使得在所述至少一個(gè)凹腔中能夠生長(zhǎng)電解沉積 物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的模具(39，39’，39”)，其特征在于，頂層(21,21')還具有至少 一個(gè)凹部(28，28’)，所述至少一個(gè)凹部與所述至少一個(gè)凹腔連通并且具有電絕緣壁(32， 32’ )，以便在所述至少一個(gè)凹部已被充滿之后在所述至少一個(gè)凹部中繼續(xù)電解沉積。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的模具(39，39’，39”)，其特征在于，底層(23，23，)具有至 少一個(gè)凹腔(35)，所述至少一個(gè)凹腔顯露所述基材的電絕緣層(33)的一部分并且具有電 絕緣的二氧化硅壁(40)，使得能夠在所述底層(23，23’ )的所述至少一個(gè)凹腔中生長(zhǎng)電解 沉積物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的模具，其特征在于，所述底層(23，23’)還包括至少一個(gè)凹部， 所述至少一個(gè)凹部與所述底層(23，23’)的至少一個(gè)凹腔連通并且具有電絕緣壁，以便在 所述底層(23，23’)中的所述至少一個(gè)凹腔已被充滿之后在所述至少一個(gè)凹部中繼續(xù)電解 沉積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造模具(39，39’，39”)的方法(3)，包括以下步驟a)提供(10)具有頂層(21，21’)和底層(23，23’)的基材(9，9’)，所述頂層和底層由可微機(jī)械加工的導(dǎo)電材料制成并且通過(guò)電絕緣的中間層(22，22’)相互連接；b)在所述頂層中刻蝕(11，12，14，2，4)至少一個(gè)圖案(26，26’，27’)直至中間層，以便在所述模具中形成至少一個(gè)凹腔(25，25’)；c)用電絕緣涂層(30，30’)涂覆(6，16)所述基材的頂部部分；d)定向刻蝕(8，18)所述涂層和中間層，以便專門在形成于所述頂層中的各垂直壁(31，31’，33)處限制其存在。本發(fā)明涉及微機(jī)械部件尤其是鐘表機(jī)芯的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C25D1/10GK101831672SQ20101013398
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者C·戈?duì)柗埔疇? J-P·蒂埃博, P·卡森 申請(qǐng)人:尼瓦洛克斯-法爾股份有限公司