Durch die Nutzung des Synergieeffektes zwischen UV-Lithographie und Galvanoformung sind wir in der Lage, präzise Mikroteile zu fertigen.

about_addition

Die UV-Lithographie ermöglicht sowohl die hohe Präzision, als auch die Produktion von großen Stückzahlen in industriellem Maßstab. Im ersten Schritt der Additivtechnologie wird ein Photoresist auf einem Siliziumwafer appliziert. Im folgenden Galvanoformungsschritt werden die durch UV-Lithographie erzeugten Resistkavitäten mit Metall gefüllt. Im letzten Schritt werden der Siliziumwafer und der Photoresist entfernt und somit werden die vereinzelten Mikroteile erhalten.

Die Vorteile dieser Technologie werden seit 20 Jahren mit einer stabilen und robusten Prozesskette für die Uhrenindustrie erfolgreich genutzt. Nachdem die Entwicklungsingenieure die Designfreiheit entdeckt hatten, stellte sich ein sofortiger Durchbruch hinsichtlich ästhetischer und mechanischer Teile ein. Die komplette Prozesskette ist sehr schnell und die ersten Musterteile können innerhalb von fünf Wochen zu einem vernünftigen Preis geliefert werden.

VORTEILE

Form und Abmessungen:

  • Designfreiheit der Teile
  • Kleine Form- und Positionstoleranzen = hohe Präzision
  • Flankenwinkel 89-90°
  • Multi-Level
  • Mehrere Funktionen in einem Teil (z.B. Federeigenschaften mit einem Getriebeelement kombiniert)
  • Kein Werkzeugeinfluss
Werkstoff und Oberfläche:

  • Kleine Oberflächenrauigkeit der Seitenwände verglichen mit konventionellen Fertigungsmethoden (µEDM, Laser Schneiden, Ätzen, Stanzen, µ-Fräsen)
  • Verschiedene Oberflächenqualitäten auf einer Seite erhältlich (geläppt, geschliffen, poliert)
  • Materialauswahl auf die Bedürfnisse des Kunden abgestimmt
  • Materialkombinationen von Level zu Level (z.B. verschiedene CTE-Werte, Verschleißbeständigkeiten)
  • Keine Seigerungen
  • Lötbarkeit (weiches Nickel und NiP12)

STRUKTURGRÖßEN UND TOLERANZEN

Durch die Anwendung der UV-Lithographie wird ein strukturierter Photoresist erhalten. Im nachfolgenden Elektroformungsschritt wird eine exakte Kopie dieser Negativform erzeugt, inklusive der Form- und Lagetoleranzen. Deshalb ist die UV-Lithographie der limitierende Prozessschritt bezüglich erzielbarer Präzision:

  • Die maximale Materialdicke beträgt 800 µm. Es können mehrere Resistlayer appliziert und unabhängig voneinander strukturiert werden. Somit können 3D-Features erzeugt werden.
  • Die Auflösung wird mit dem Formfaktor charakterisiert, der das Verhältnis zwischen Strukturhöhe zu Strukturbreite angibt. Der erzielbare Wert liegt etwa bei 10.
  • Die Toleranzen liegen bei 3 µm bezogen auf eine Teilegröße im mm-Bereich und 5 µm für Teile im cm-Bereich.

MATERIALIEN

Microform-Nickel
Nickel ist das am weitesten verbreitete Galvanoform-Metall. Es ist möglich, die mechanischen Eigenschaften in einem weiten Bereich zu variieren. So kann die Härte zwischen 350 und 600 HV0,05 eingestellt werden. Je härter die Legierung, desto geringer ist jedoch die Duktilität (15% für die weichste Variante und 0.1% für die härteste Variante).

Microform NiP12
Es handelt sich hierbei um eine Nickel-Legierung mit 12 Massenprozent Phosphor. Die spezielle Eigenschaft ist der amorphe Zustand, weshalb die Teile nicht magnetisch sind. Die Härte beträgt 550 HV0,05, die aber über gezielte Wärmebehandlungen auf Werte bis zu 1000 HV0,05 eingestellt werden kann. Jedoch kommt es durch die Wärmebehandlung zu einem Kristallisationsprozess, der die Legierung wieder weichmagnetisch werden lässt.

Microform-NiCo
Die Nickel-Kobalt-Legierungen werden hauptsächlich zur Galvanoformung von mikro- und nanostrukturierten Formeinsätzen für den Kunststoffspritzguss eingesetzt. Der Kobalt-Gehalt reicht bis zu 35%-M. und die erreichbare Härte beträgt 550 HV0,05.

Microform-Cu
Kupfer wird in der MEMS-Technologie eingesetzt, wo die hohe thermische Leitfähigkeit und der niedrige elektrische Widerstand benötigt werden. Es wird zur Herstellung von Mikrospulen (Sensor-Technologie) und für Wärmetauscher (z.B. Kühlung von Dioden) eingesetzt.

Microform-Au
Gold ist ein Edelmetall, welches eine inhärente hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Auf Grund der niedrigen Härte kann es nicht für Konstruktionsbauteile verwendet werden. Das Hauptanwendungsgebiet liegt in der Herstellung von Röntgenabsorbern.

table_materialsAndere Materialien und Legierungen (z.B. NiFe) können auf Anfrage geliefert werden.

ANWENDUNGEN

Die Mikroteile finden in verschiedenen Bereichen Anwendung:

Sensoren / Elektronik

  • Planare Mikrospulen
  • Mikrowärmetauscher
  • Mikro-Reed-Schalter
Kontakte

  • Gabelkontakte
  • Federkontakte
  • HF-Kontakte koax-planar

Konstruktionselemente

  • Zahnräder
  • Uhrenbauteile
  • Zahnstangen
  • Spinndüsen
PVD-Masken

  • z.B. Maskierungen in der Halbleiterindustrie
  • Punktmetallisierungen

KONTAKT

Steiger Galvanotechnique SA ist ein Mitglied der Estoppey-Reber-Gruppe. Unsere Spezialisten entwickeln seit 1885 kontinuierlich Beschichtungsprozesse und automatisierte Produktionslinien. Wir führen Forschungs- und Entwicklungsaufgaben im eigenen Haus und in Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Instituten durch. Unsere Kunden und deren Produkte profitieren von diesem Know-how-Gewinn.

Bitte kontaktieren Sie uns mit Ihrem spezifischen Problem. Wir unterstützen Sie gerne durch technische Beratung und würden uns freuen, Ihr Problem lösen zu können.

Steiger Galvanotechnique SA
Microform Division
Route de Pra de Plan 18
CH-1618 Châtel-St-Denis

Tel. +41 (0)21 948 24 24
Fax +41 (0)21 948 24 20

info[att]steiger.ch

Samuel Estoppey, Management
s.estoppey[att]estoppey.ch

Jean-Claude Puippe, Head of R&D
puippe[att]steiger.ch