CH704572B1 - Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé. - Google Patents
Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé. Download PDFInfo
- Publication number
- CH704572B1 CH704572B1 CH02036/07A CH20362007A CH704572B1 CH 704572 B1 CH704572 B1 CH 704572B1 CH 02036/07 A CH02036/07 A CH 02036/07A CH 20362007 A CH20362007 A CH 20362007A CH 704572 B1 CH704572 B1 CH 704572B1
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- metal
- layer
- microstructure
- substrate
- resin
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 33
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 33
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 11
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910001096 P alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 56
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 7
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Natural products CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUWOETZNAMLKMG-UHFFFAOYSA-N [P].[Ni].[Cu] Chemical compound [P].[Ni].[Cu] JUWOETZNAMLKMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N copper gold Chemical compound [Cu].[Au] QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
- C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D1/00—Electroforming
- C25D1/006—Nanostructures, e.g. using aluminium anodic oxidation templates [AAO]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
- C25D5/024—Electroplating of selected surface areas using locally applied electromagnetic radiation, e.g. lasers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
- C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/005—Jewels; Clockworks; Coins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/10—Bearings
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une microstructure métallique, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes consistant à former par un procédé du type LIGA-UV un moule en résine photosensible et à déposer électro-galvaniquement une couche d’un premier métal (5) et ensuite une seconde couche (6) d’un deuxième métal pour former un bloc atteignant sensiblement la surface supérieure de la résine photosensible.
Description
[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une microstructure métallique par une technologie de type LIGA. En particulier l’invention concerne un tel procédé pour la fabrication d’une telle microstructure présentant une âme réalisée en un premier métal revêtue au moins partiellement d’une couche notamment fonctionnelle, d’un deuxième métal et dont la précision des dimensions géométrique sont définies directement par le procédé. L’invention concerne également une telle pièce métallique obtenue par ce procédé.
[0002] La technologie LIGA (Lithographie Galvanik Abformung) développée par W. Ehrfeld du Karlsruhe Nuclear Research Center, Allemagne dans les années 80, s’est révélée intéressante pour la fabrication de microstructures métalliques de haute précision.
[0003] Dans son principe la technique LIGA consiste à déposer sur un substrat conducteur ou revêtue d’une couche conductrice une couche d’une résine photosensible, à effectuer à travers un masque correspondant au contour de la microstructure désirée une irradiation X au moyen d’un synchrotron; à développer, c’est-à-dire à éliminer par des moyens physiques ou chimiques les portions de la couche de résine photosensible non irradiées afin de définir un moule ayant le contour de la microstructure, à déposer électro-galvaniquement un métal typiquement du nickel dans le moule en résine photosensible puis à éliminer le moule pour libérer la microstructure.
[0004] La qualité des microstructures obtenues ne prête pas à critique, mais la nécessité de mettre en œuvre un équipement coûteux (synchrotron) rend cette technique peu compatible avec une production de masse de microstructures devant avoir un faible coût unitaire.
[0005] C’est pourquoi sur la base de ce procédé LIGA ont été développées des procédé analogues mais utilisant des résines photosensibles aux UV. Un tel procédé est par exemple décrit dans la publication de A.B. Frazier et al., intitulée «Metallic Microstructures Fabricated Using Photosensitive Polyimide Electroplating Molds», Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 2, N deg. 2, June 1993 pour la fabrication de structures métalliques par électrodéposition de métal dans des moules en résine photosensible à base de polyimide. Ce procédé comprend les étapes suivantes:
créer sur substrat une couche métallique sacrificielle et une couche d’amorçage pour une étape ultérieure d’électrodéposition,
appliquer une couche de polyimide photosensible,
irradier à l’UV la couche de polyimide à travers un masque correspondant au contour de la microstructure désirée,
développer en dissolvant les parties non irradiées de la couche de polyimide de façon à obtenir un moule en polyimide,
déposer électro-galvaniquement du nickel dans la partie ouverte du moule jusqu’à la hauteur de celui-ci, et
éliminer la couche sacrificielle et séparer la structure métallique obtenue du substrat et
éliminer le moule en polyimide.
[0006] Les microstructures obtenues selon les procédés de l’art antérieur sont des microstructures métalliques réalisées en un seul métal généralement du nickel, du cuivre du nickel-phosphore, ce qui n’est pas toujours optimal selon l’application à laquelle elles sont destinées. En effet, iI existe en particulier des applications pour lesquelles l’un ou l’autre de ces matériaux ne présente pas des propriétés optimales tant du point de mécanique que tribologique. Typiquement, une roue dentée doit être suffisamment rigide pour résister à la rupture en cas de sollicitation forte, mais doit également présenter des dents avec un faible coefficient de frottement pour faciliter l’engrènement. Le choix du nickel est donc très intéressant du point de vue de sa résistance mécanique, en revanche le nickel présente des propriétés tribologiques moins intéressantes puisqu’il présente un coefficient de frottement relativement élevé. Une voie pour résoudre ce problème consiste à réaliser par le procédé LIGA-UV l’âme de la microstructure désirée avec un premier métal puis à revêtir ladite âme d’une couche d’un deuxième métal par un autre procédé classique par exemple par vaporisation sous vide. Un tel procédé présente toutefois l’inconvénient de ne pas permettre d’obtenir des pièces avec des précisions géométriques maîtrisées de façon simple. Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de s’affranchir d’un tel inconvénient.
[0007] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés ainsi qu’à d’autres encore en fournissant un procédé permettant de fabriquer des microstructures adaptées, du point de vue de leur composition de façon optimale à l’application à laquelle elles sont destinées, les microstructures ainsi obtenues présentant des dimensions géométriques ayant une précision maîtrisée.
[0008] La présente invention a également pour but de fournir un tel procédé permettant de fabriquer des microstructures présentant une âme en un premier métal revêtue d’une couche d’un deuxième métal et dont la précision des dimensions géométriques souhaitée est définie par le procédé.
[0009] La présente invention a également pour but de fournir un tel procédé qui soit simple et peu coûteux à mettre en œuvre.
[0010] A cet effet l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une microstructure métallique, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes consistant à:
a) se munir d’un substrat recouvert d’une couche conductrice d’amorçage;
b) appliquer sur la partie conductrice de la surface du substrat une couche de résine photosensible;
c) irradier la couche de résine à travers un masque définissant le contour de la microstructure désirée;
d) dissoudre les zones non insolées de la couche de résine photosensible pour faire apparaître par endroit la surface conductrice du substrat;
e) déposer électro-galvaniquement une couche d’un premier métal à partir de ladite couche conductrice et de la couche de résine photosensible;
f) déposer électro-galvaniquement une couche d’un deuxième métal à partir de ladite couche du premier métal pour former un bloc atteignant sensiblement le niveau de la surface supérieure de la couche de résine photosensible.
g) aplanir la résine et le métal déposé pour amener la résine et le bloc électrodéposé au même niveau;
h) séparer par délamination la couche de résine et le bloc électrodéposé du substrat, et;
i) éliminer la couche de résine photosensible de la structure délaminée pour libérer la microstructure ainsi formée.
[0011] Ce procédé permet donc la réalisation de pièces terminées présentant une âme en un premier métal revêtue d’une couche d’un deuxième métal et dont la précision des dimensions géométriques souhaitée est définie par les dimensions du moule en résine photosensible dans lequel les dépôts électro-galvaniques des deux métaux ont lieu, soit en d’autres termes par la précision de la technique de photolithographie utilisée. Un choix judicieux des deux métaux formant la microstructure permet d’adapter au mieux les propriétés mécaniques de la pièce à une application donnée. Par exemple dans le cas de la réalisation d’une roue dentée, le premier métal pourra être déposé sous la forme d’une fine couche, typiquement une couche de nickel-phosphore de quelques dizaines de microns afin de favoriser un abaissement du coefficient de frottement de la pièce, et le deuxième métal pourra être déposé sous la forme d’un bloc typiquement du nickel, ce dernier conférant à la pièce la résistance mécanique à la pièce.
[0012] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention les premier et deuxième métaux présentent des propriétés mécaniques différentes et de préférence, le premier métal présente un coefficient de frottement plus faible que le deuxième métal, et le deuxième métal présente une résistance mécanique plus élevée que le premier métal. Le premier métal est par exemple un alliage Nickel-phosphore et le deuxième métal est par exemple du nickel.
[0013] Typiquement la couche d’amorçage est formée d’un empilement de couches de chrome et d’or.
[0014] Ce procédé permet de réaliser plusieurs structures micromécaniques sur le même substrat.
[0015] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend en outre avant l’étape h) une étape de dépôt d’une couche d’armorçage ainsi qu’une répétition des étapes b) à g) avec un second masque définissant un deuxième contour pour un deuxième niveau de la microstructure, par exemple en vue la réalisation d’une roue dentée présentant deux dentures de diamètres différents.
[0016] Le procédé de l’invention trouve une application particulièrement avantageuse pour la fabrication de pièces micromécaniques de mouvements d’horlogerie. En particulier, les pièces pourront être choisies parmi l’ensemble constitué des roues dentées, des roues d’échappement, des ancres, des pièces pivotées, des ressorts sautoir, des spiraux, des cames, et des pièces passives.
[0017] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit d’un exemple de réalisation d’un procédé selon l’invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif seulement, en liaison avec le dessin annexé sur lequel:
– les fig. 1à 8 illustrent les étapes de procédé d’un mode de réalisation de l’invention en vue de la réalisation d’une roue dentée.
[0018] Le substrat 1 utilisé dans l’étape a) du procédé selon l’invention est par exemple formé par une plaquette de silicium, de verre ou de céramique sur laquelle on a déposé par évaporation une couche d’amorçage, c’est-à-dire une couche apte à démarrer une réaction d’électroformage. Typiquement la couche d’amorçage est formé d’une sous-couche de chrome 2 et d’une couche d’or 3 (fig. 1)
[0019] Alternativement, le substrat peut se composer d’acier inoxydable ou d’un autre métal apte à démarrer la réaction d’électroformage. Dans le cas d’un substrat en acier inoxydable, ce dernier sera dégraissé avant usage.
[0020] La résine photosensible 4 utilisée à l’étape b) du procédé selon l’invention est de préférence une résine à base d’époxy octofonctionnelle disponible chez Shell Chemical sous la référence SU-8 et d’un photoinitiateur choisi parmi les sels de triarylsulfonium tels que ceux décrits dans le brevet US 4 058 401. Cette résine est susceptible d’être de photo polymérisée sous l’action d’un rayonnement UV. On notera qu’un solvant qui s’est révélé approprié pour cette résine est la gammabutyrolactone (GBL) (fig. 2).
[0021] Alternativement, une résine à base de phénolformaldéhydique de type Novolac en présence d’un photoinitiateur DNQ (DiazoNaphtoQuinone) peut également être utilisée.
[0022] La résine 4 est déposée sur le substrat 1 par tout moyen approprié typiquement à la tournette jusqu’à l’épaisseur souhaitée. Typiquement l’épaisseur de résine est comprise entre 150 mu et 1 mm. Selon l’épaisseur désirée et la technique de dépôt utilisée la résine 4 sera déposée en une ou plusieurs fois.
[0023] La résine 4 est ensuite chauffée entre 90 et 95 °C pendant une durée dépendant de l’épaisseur déposée pour évacuer le solvant.
[0024] L’étape c) suivante illustrée à la fig. 3consiste à irradier la couche de résine au moyen d’un rayonnement UV à travers un masque définissant le contour de la microstructure désirée et ainsi des zones insolées 4a et des zones non insolées 4b. Typiquement, cette irradiation UV est de 200 à 1000 mJ·cm<-><2>, mesurée à une longueur d’onde de 365 nm selon l’épaisseur de la couche. Le cas échéant, une étape de recuit de la couche peut être nécessaire pour compléter la photopolymérisation induite par l’irradiation UV. Cette étape de recuit est effectuée de préférence entre 90 °C et 95 °C pendant 15 à 30 mn. Les zones insolées (photopolymérisées) deviennent insensibles à une grande majorité de solvants. Par contre, les zones non insolées pourront ultérieurement être dissoutes par un solvant.
[0025] L’étape d) suivante illustrée à la fig. 4consiste à développer les zones non insolées 4b de la couche de résine photosensible pour faire apparaître par endroit la couche conductrice 3 du substrat 1. Cette opération est réalisée par dissolution des zones non insolées 4b au moyen d’un solvant choisi parmi la GBL (gammabutyrolactone) et le PGMEA (propylène glycol méthyle éthyle acétate). Un moule en résine photosensible insolée 4a présentant les contours d’une structure métallique est ainsi réalisé.
[0026] L’étape e) suivante illustrée à la fig. 5consiste à déposer électro-galvaniquement dans le moule une couche 5 d’un premier métal à partir de ladite couche conductrice en veillant à ce que la première couche ne s’étende que sur une partie de la profondeur du moule et s’étende également le long des parois verticales du moule. Pour ce faire, la couche de résine formant le moule a soit été activée afin de la rendre conductrice soit été revêtue d’une couche conductrice d’amorçage. L’épaisseur de la couche 5 de ce premier métal correspond à l’épaisseur du chemisage de la microstructure que l’on souhaite obtenir, typiquement, l’épaisseur de cette couche pourra être comprise entre quelques microns et quelques dizaines de microns.
[0027] L’étape f) suivante illustrée à la fig. 6consiste à déposer électro-galvaniquement dans le moule revêtue de la couche 5, une couche 6 d’un second métal différent du premier jusqu’à former un bloc atteignant sensiblement la surface supérieure de la résine photosensible, le bloc étant formé de la couche 5 du premier métal et de la couche 6 du deuxième métaux. Par métal dans ce contexte sont bien entendu compris les alliages métalliques. Typiquement, les premier et deuxième métaux seront choisi parmi l’ensemble comprenant le nickel, le cuivre, l’or ou l’argent, et comme alliage l’or-cuivre, le nickel-cobalt, le nickel-fer, et le nickel-phosphore.
[0028] L’épaisseur de la couche du deuxième métal peut varier en fonction de l’utilisation de la microstructure désirée. Typiquement, l’épaisseur de la couche du deuxième métal peut varier entre 100 microns à 1 mm. Dans une application particulière telle qu’une came on pourra par exemple réaliser une microstructure comprenant une couche 5 présentant de bonnes qualités tribologiques typiquement réalisée en nickel-phosphore, et une couche 6 d’un deuxième métal résistant mécaniquement, typiquement du nickel.
[0029] Les conditions d’électroformage, notamment la composition des bains, la géométrie du système, les tensions et densités de courant, sont choisis pour chaque métal ou alliage à électro-déposer selon les techniques bien connues dans l’art de Pélectroformage (cf. par exemple Di Bari G.A. «electroforming» Electroplating Engineering Handbook 4th Edition rédigée par L.J. Durney, publié par Van Nostrand Reinhold Compagny Inc., N.Y. USA 1984 ).
[0030] Dans une étape g) subséquente illustrée à la fig. 7 on procède à la mise à niveau du bloc électro-formé avec la couche de résine. Cette étape peut se faire par abrasion et polissage afin d’obtenir directement des microstructures ayant une surface supérieure plane présentant notamment un état de surface compatible avec les exigences de l’industrie horlogère pour la réalisation de mouvement de haut de gamme.
[0031] L’étape h) suivante illustrée à la fig. 8consiste à séparer par délamination la couche de résine et le bloc électro-déposé du substrat. Une fois cette opération de délamination effectuée, on élimine la couche de résine photosensible de la structure délaminée pour libérer la microstructure M ainsi formée. Pour ce faire, on dissout dans une étape i) la résine photopolymérisé par la N-méthylepyrrolidone (NMP) ou encore on élimine cette résine par une attaque plasma.
[0032] La microstructure ainsi libérée peut soit être utilisée directement ou le cas échéant après un usinage approprié.
Claims (7)
1. Procédé de fabrication d’une microstructure métallique, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes consistant à:
a) se munir d’un substrat recouvert d’une couche conductrice d’amorçage.
b) appliquer sur la partie conductrice de la surface du substrat une couche de résine photosensible;
c) irradier la couche de résine à travers un masque définissant le contour de la microstructure désirée;
d) dissoudre les zones non insolées de la couche de résine photosensible pour faire apparaître par endroit la surface conductrice du substrat;
e) déposer électro-galvaniquement une couche d’un premier métal à partir de ladite couche conductrice et de la couche de résine photosensible;
f) déposer électro-galvaniquement une couche d’un deuxième métal à partir de ladite couche du premier métal pour former un bloc atteignant sensiblement le niveau de la surface supérieure de la couche de résine photosensible;
g) aplanir la résine et le métal déposé pour amener la résine et le bloc électrodéposé au même niveau;
h) séparer par délamination la couche de résine et le bloc électrodéposé du substrat, et
i) éliminer la couche de résine photosensible de la structure délaminée pour libérer la microstructure ainsi formée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième métaux présentent des propriétés mécaniques différentes.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier métal présente un coefficient de frottement plus faible que le deuxième métal et en ce que le deuxième métal présente un résistance mécanique plus élevée que le premier métal.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier métal est un alliage nickel-phosphore et le deuxième métal est du nickel.
5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche d’amorçage est formée d’un empilement de couches de chrome et d’or.
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs structures micromécaniques sont fabriquées sur le même substrat.
7. Microstructure métallique obtenue à partir du procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle forme une pièce micromécanique d’un mouvement d’horlogerie et étant notamment choisie parmi l’ensemble constitué des roues dentées, des roues d’échappement, des ancres, des pièces pivotées, des ressorts sautoir, des ressorts spiral, des pièces passives et des cames.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH02036/07A CH704572B1 (fr) | 2007-12-31 | 2007-12-31 | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé. |
| CN2008801236457A CN101918617B (zh) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | 制造金属微结构的方法和通过该方法获得的微结构 |
| EP08867895A EP2229470B1 (fr) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé |
| JP2010540105A JP5559699B2 (ja) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | 金属微細構造体を製作する方法およびこの方法により得られる微細構造体 |
| RU2010132147/02A RU2481422C2 (ru) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | Способ изготовления биметаллической микроструктуры |
| KR1020107014388A KR20100098425A (ko) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | 금속 미세구조체를 얻기 위한 방법 및 상기 방법에 따른 미세구조체 |
| HK11105663.2A HK1151562B (en) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | Method for obtaining a metal microstructure and microstructure obtained according to said method |
| PCT/EP2008/067969 WO2009083488A1 (fr) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé |
| US12/811,356 US8557506B2 (en) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | Method of fabricating a metallic microstructure and microstructure obtained via the method |
| AT08867895T ATE533873T1 (de) | 2007-12-31 | 2008-12-19 | Verfahren zur gewinnung einer metallmikrostruktur und anhand dieses verfahrens gewonnene mikrostruktur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH02036/07A CH704572B1 (fr) | 2007-12-31 | 2007-12-31 | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH704572B1 true CH704572B1 (fr) | 2012-09-14 |
Family
ID=40590002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH02036/07A CH704572B1 (fr) | 2007-12-31 | 2007-12-31 | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8557506B2 (fr) |
| EP (1) | EP2229470B1 (fr) |
| JP (1) | JP5559699B2 (fr) |
| KR (1) | KR20100098425A (fr) |
| CN (1) | CN101918617B (fr) |
| AT (1) | ATE533873T1 (fr) |
| CH (1) | CH704572B1 (fr) |
| RU (1) | RU2481422C2 (fr) |
| WO (1) | WO2009083488A1 (fr) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2405300A1 (fr) | 2010-07-09 | 2012-01-11 | Mimotec S.A. | Méthode de fabrication de pièces métalliques multi niveaux par un procédé du type LIGA et pièces obtenues par la méthode |
| CN102478765A (zh) * | 2011-05-10 | 2012-05-30 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种制备微结构的方法 |
| JP5854875B2 (ja) * | 2012-02-21 | 2016-02-09 | セイコーインスツル株式会社 | 電鋳部品 |
| JP6211754B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2017-10-11 | セイコーインスツル株式会社 | 機械部品の製造方法、及び機械部品 |
| WO2014068614A1 (fr) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 株式会社Ｌｅａｐ | Procédé de production d'un élément bobine en utilisant un substrat en résine et en utilisant l'électroformage |
| JP5294287B1 (ja) * | 2012-10-30 | 2013-09-18 | 株式会社Ｌｅａｐ | コイル素子の製造方法 |
| EP3171229A1 (fr) * | 2015-11-19 | 2017-05-24 | Nivarox-FAR S.A. | Composant d' horlogerie |
| HK1220859A2 (zh) * | 2016-02-29 | 2017-05-12 | Master Dynamic Limited | Liga制作工艺 |
| CN106000489A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-10-12 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种微通孔列阵生物芯片的热刺穿制作方法 |
| EP3266738B1 (fr) * | 2016-07-06 | 2019-03-06 | The Swatch Group Research and Development Ltd. | Procédé de fabrication d'une pièce d'horlogerie dotée d'un élément d'habillage multi-niveaux |
| JP6703674B2 (ja) * | 2016-09-21 | 2020-06-03 | 株式会社東海理化電機製作所 | Ｍｅｍｓ装置の製造方法 |
| JP7102778B2 (ja) * | 2018-02-27 | 2022-07-20 | セイコーエプソン株式会社 | 時計用ムーブメントおよび時計 |
| EP3536826B1 (fr) * | 2018-03-09 | 2021-04-28 | The Swatch Group Research and Development Ltd | Procede de fabrication d'un decor metallique sur un cadran et cadran obtenu selon ce procede |
| EP3575447A1 (fr) * | 2018-05-28 | 2019-12-04 | The Swatch Group Research and Development Ltd | Procede de fabrication d'un decor metallique sur un cadran et cadran obtenu selon ce procede |
| EP3670441B1 (fr) | 2018-12-21 | 2025-04-09 | Rolex Sa | Procédé de fabrication d'un composant horloger |
| EP3670440B1 (fr) * | 2018-12-21 | 2025-04-09 | Rolex Sa | Procédé de fabrication d'un composant horloger |
| EP3839626B1 (fr) * | 2019-12-18 | 2023-10-11 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger |
| EP3839625A1 (fr) | 2019-12-18 | 2021-06-23 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procede |
| EP3839624B1 (fr) * | 2019-12-18 | 2023-09-13 | Nivarox-FAR S.A. | Procede de fabrication d'un composant horloger |
| CN113060701A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-02 | 苏州华易航动力科技有限公司 | 一种蒸发冷却微结构的制备方法 |
| CN119221046B (zh) * | 2024-12-03 | 2025-03-07 | 中南大学 | 金属微结构模芯的分段式电铸方法 |
| CN121295270B (zh) * | 2025-12-11 | 2026-03-20 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 金属微探针阵列的电铸成形方法及金属微探针阵列 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4058401A (en) | 1974-05-02 | 1977-11-15 | General Electric Company | Photocurable compositions containing group via aromatic onium salts |
| JPS57171682A (en) * | 1981-04-14 | 1982-10-22 | Citizen Watch Co Ltd | Manufacture of display plate for timepiece |
| RU2050423C1 (ru) * | 1989-05-23 | 1995-12-20 | Геннадий Ильич Шпаков | Гальванопластический способ изготовления деталей, преимущественно матриц пресс-форм |
| US5190637A (en) * | 1992-04-24 | 1993-03-02 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Formation of microstructures by multiple level deep X-ray lithography with sacrificial metal layers |
| DE19607277A1 (de) * | 1995-03-29 | 1996-10-02 | Bosch Gmbh Robert | Lochscheibe, insbesondere für Einspritzventile |
| US6136513A (en) * | 1997-06-13 | 2000-10-24 | International Business Machines Corporation | Method of uniformly depositing seed and a conductor and the resultant printed circuit structure |
| SE523309E (sv) * | 2001-06-15 | 2010-03-02 | Replisaurus Technologies Ab | Metod, elektrod och apparat för att skapa mikro- och nanostrukturer i ledande material genom mönstring med masterelektrod och elektrolyt |
| WO2003095712A2 (fr) * | 2002-05-07 | 2003-11-20 | University Of Southern California | Procede de fabrication de structures tridimensionnelles solidaires de circuits a semi-conducteurs |
| EP1596259A1 (fr) | 2004-05-10 | 2005-11-16 | Precision Engineering AG | Procédé de fabrication des corps minces, en particulier des parties de montre |
| DE06405114T1 (de) * | 2006-03-15 | 2008-04-24 | Doniar S.A. | LIGA Verfahren zur Herstellung einer einzel- oder mehrlagigen metallischen Struktur und damit hergestellte Struktur |
| EP1835050A1 (fr) * | 2006-03-15 | 2007-09-19 | Doniar S.A. | Procédé de fabrication par LIGA-UV d'une structure métallique multicouche à couches adjacentes non entièrement superposées, et structure obtenue |
-
2007
- 2007-12-31 CH CH02036/07A patent/CH704572B1/fr not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-12-19 KR KR1020107014388A patent/KR20100098425A/ko not_active Ceased
- 2008-12-19 EP EP08867895A patent/EP2229470B1/fr active Active
- 2008-12-19 JP JP2010540105A patent/JP5559699B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-12-19 CN CN2008801236457A patent/CN101918617B/zh active Active
- 2008-12-19 AT AT08867895T patent/ATE533873T1/de active
- 2008-12-19 RU RU2010132147/02A patent/RU2481422C2/ru active
- 2008-12-19 WO PCT/EP2008/067969 patent/WO2009083488A1/fr not_active Ceased
- 2008-12-19 US US12/811,356 patent/US8557506B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8557506B2 (en) | 2013-10-15 |
| EP2229470A1 (fr) | 2010-09-22 |
| WO2009083488A1 (fr) | 2009-07-09 |
| CN101918617A (zh) | 2010-12-15 |
| HK1151562A1 (en) | 2012-02-03 |
| JP5559699B2 (ja) | 2014-07-23 |
| JP2011521098A (ja) | 2011-07-21 |
| RU2481422C2 (ru) | 2013-05-10 |
| RU2010132147A (ru) | 2012-02-10 |
| KR20100098425A (ko) | 2010-09-06 |
| US20110020754A1 (en) | 2011-01-27 |
| CN101918617B (zh) | 2012-05-02 |
| EP2229470B1 (fr) | 2011-11-16 |
| ATE533873T1 (de) | 2011-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2229470B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce procédé | |
| EP2347036B1 (fr) | Procédé liga hétérogène | |
| EP2004881B1 (fr) | Procede de fabrication par liga-uv d'une structure metallique multicouche a couches adjacentes non entierement superposees, et structure obtenue | |
| EP1835339B1 (fr) | Procédé de fabrication par technologie de type liga d'une structure métallique monocouche ou multicouche, et structure obtenue | |
| EP2316056B2 (fr) | Procédé de fabrication de pièces métalliques multi-niveaux par la technique liga-uv | |
| EP2440690B1 (fr) | Procede de fabrication d'une microstructure metallique | |
| EP3536826B1 (fr) | Procede de fabrication d'un decor metallique sur un cadran et cadran obtenu selon ce procede | |
| CH704955B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une microstructure métallique et microstructure obtenue selon ce prodédé. | |
| EP3839624B1 (fr) | Procede de fabrication d'un composant horloger | |
| EP3839626B1 (fr) | Procede de fabrication d'un composant horloger | |
| EP3670440B1 (fr) | Procédé de fabrication d'un composant horloger | |
| CH716967A2 (fr) | Procédé de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procédé. | |
| EP3467151B1 (fr) | Moule pour galvanoplastie et son procédé de fabrication | |
| EP3802920B1 (fr) | Procede de fabrication d'un decor metallique sur un cadran et cadran obtenu selon ce procede | |
| EP3839625A1 (fr) | Procede de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procede | |
| EP3841433B1 (fr) | Procede de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procede | |
| CH715266A2 (fr) | Procédé de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procédé. | |
| CH699803A2 (fr) | Procédé LIGA hétérogène. | |
| CH716966A2 (fr) | Procédé de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procédé. | |
| CH715028A2 (fr) | Procédé de fabrication d'un décor métallique sur un substrat et cadran obtenu par un tel procédé. | |
| CH701260A2 (fr) | Procede de fabrication d'une microstructure metallique et microstructure obtenue selon ce procede. | |
| CH714227A2 (fr) | Moule pour galvanoplastie et son procédé de fabrication. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |