JP2009522120A - 犠牲厚膜法による多層マイクロコンポーネントの作製 - Google Patents

Abstract

本発明は、１以上の膜を備え、それぞれの膜は、金属、合金、ガラス、セラミック、ガラスセラミックから選択される材料Ｍから成る多層のマイクロコンポーネントの製造に関する。
インクＰの１以上の膜と、インクＭの１以上の膜を基板上に成膜し、それぞれの膜は、マイクロコンポーネントの構造に従って選択される所定のパターン内に成膜され、インクＰとインクＭのそれぞれの膜は、次の膜の成膜前に少なくとも部分的に固化され、それらの成膜後に、それらを材料Ｍの膜に変換するために部分的に固化されたインクＭの膜の完全固化が達成され、インクＰのそれぞれの膜の材料を完全に、または、部分的に除去することから、この方法は成る。インクＰは、無機充填剤を含む熱硬化性樹脂、または、無機充填剤と有機結合剤とを備える混合物から成る。インクＭは、材料Ｍの無機材料前駆体と有機結合剤とから成る。そのインクは、流し込み、または、押し出し成型によって成膜される。

Description

本発明は、マイクロシステム、または、ミリメートルサイズのマイクロシステムの一部を構成することができる多層マイクロコンポーネントの形成に関する。そのマイクロコンポーネントは、犠牲厚膜法によって基板上に形成され、その基板から少なくとも一部が離されている。

マイクロン、または、ミリメートルサイズの寸法を持ったたくさんのコンポーネントが、特に、マイクロエレクトロニクス、マイクロロボット、マイクロメカニックス、マイクロ流体、マイクロマグネテック、マイクロサーミック、マイクロ光学、微量化学の分野において、様々なマイクロシステムの作製に使用されている。
関連している様々な経済的産業分野は、特に、自動車、宇宙、航空、ホームオートメーション、健康、生物学、化学、農業食品産業、そして環境である。これらのコンポーネントは、所望の用途に従って、様々な形状を持つことができ、様々な材料から成ることができる。それらは、一般的にMEMS（MicroElectroMechanicalSystems）と呼ばれるマイクロシステムに使用される。市販されているMEMSのなかで、特に、例えば化学分析のために設けられる、マイクロセンサ（慣性、圧力、化学）、マイクロアクチュエータ（マイクロバルブ、マイクロリレー、マイクロポンプ）、そして、マイクロシステムについて言及することができる。MEMSは、一般的に、電子工学的制御や処理に関連した、移動可能な部分、センサ、そして／または、アクチュエータを備える。

例えば、シリコン技術、PCB（Printed Circuit Board）技術、そして、LTCC (Low Temperature Cofired ceramic) 技術などの間接的方法によって、単層、そして／または、多層のコンポーネントを製造する方法が知られている。しかしながら、これらの方法は、時間がかかり、コスト高である。なぜならば、これらは、多数の微細加工ステップ（マスキング、エッチング、成膜、その他）を備えているからである。
単層、そして／又は、多層のマイクロコンポーネントの作製のための、例えば、プロトタイピング技術（インクジェット、押し出し成形、マイクロステレオリソグラフィ）などの直接的方法を用いる方法も知られている。しかしながら、これらの技術は、コンポーネントの全体的な製造には適していない。
G. Stecher, R. Bosch (“Free supporting structures in thick film technology: a substrate integrated sensor” Stuttgart, 1987, Proc. 8th European Microelectronics Conf. p.421-427) は、基盤の領域上にスクリーン印刷によって炭素を含んだ材料からなる一時的な膜を成膜し、それから、炭素を含んだ材料によってカバーされていない基板の領域上と、その材料の一時的な膜上とにアクティブなセラミック又はプラスチック膜を成膜し、最終的にその一時的な膜を破壊することに本質がある、マイクロコンポーネントを作製する方法について説明している。炭素を含んだ材料の一時的な膜としての使用は、様々な欠点を有する。その活物質は、（例えばセラミックの場合など）その硬化のため特定の温度で取り扱わねばならないとき、活性な膜の硬化の前に、一時的な膜の劣化を避けるため不活性雰囲気（窒素やアルゴン）内で作業する必要がある。更に、この雰囲気下では、不安定な多数の材料の製造のためには、この雰囲気は、禁制であるかもしれない。
G. Stecher, R. Bosch著、「Free supporting structures in thick film technology: a substrate integrated sensor」、Proc. 8th European Microelectronics Conf、1987、p.421-427

本発明の目的は、確実に、そして、比較的簡単に、多様な材料から成るマイクロコンポーネントを得るために適したスクリーン印刷方法を提供することである。そのマイクロコンポーネントは、一時的な膜と、化学的にそして機械的に安定な最終膜の成膜によって得ることができ、最終的なマイクロコンポーネントを形成する最終膜の成膜にもかかわらず、一時的な膜は特別な事前注意無く剥離される。

提案する方法は、マイクロコンポーネントを作製するのに適している。そのマイクロコンポーネントは、１以上の膜から構成され、それぞれの膜は、金属、合金、ガラス、セラミック、ガラスセラミックから選択された材料Ｍから成る。少なくとも１つの膜のＭは、任意に、平面基板と少なくともその基板の１表面の１領域で結合している。前記方法は、以下を備えることを特徴としている。
１）基板上にインクＰの１以上の膜を成膜し、インクＭの１以上の膜のそれぞれは、マイクロコンポーネントの構造に従って選択された所定のパターンで成膜され、インクＰのそれぞれの膜とインクＭのそれぞれの膜とは、次の膜の成膜の前に少なくともある程度は固化される。
２）インクＭの膜を材料Ｍの膜に変化させるために、それらの成膜の後、部分的に固化されたインクＭの膜の完全な固化を生じさせる。
３）インクＰのそれぞれの膜の材料を完全に、または部分的に剥離する。
・インクＰは、無機充填剤、又は、無機充填剤と有機結合材を含んだ混合物を有する熱硬化性の樹脂から成る。
・インクＭは、材料Ｍの無機材料前駆体と有機結合材とから成る。
・インクＰとインクＭとは、流し込み、又は、押し出し成形によって成膜される。

特に好ましい実施形態において、膜Ｐと膜Ｍとは、流し込みによって成膜され、流し込みは、好ましくはスクリーン印刷によって達成される。

成膜された様々な膜は、好ましくは１μｍ〜１ｍｍの間の厚みを有し、更に好ましくは、１μｍ〜５００μｍ、より特定すると１μｍ〜１００μｍの間の厚みを有する。定められたマイクロコンポーネントの製作のために、それぞれのインクの膜厚は、マイクロコンポーネントを構成する材料Ｍの膜厚と、全体又は部分的な固化の間にそれぞれの膜に起こる収縮の見込みと、に従って決められる。成膜する膜厚の決定は、当業者の適用範囲内である。

その方法が、インクＰの複数の膜、及び／または、インクＭの複数の膜の成膜を備えるとき、使用されるインクＰは、同一か異なっているかどちらかであってよく、インクＭも同一か異なっているかどちらかであって良い。以下、タイプＰのｎ番目の膜の成膜に使用されるインクＰは、インクＰｎと表示され、対応する膜は、膜Ｐｎと表示され、そして、対応する膜のインクＭは、膜Ｍｎで表示される。膜Ｍｎの固化によって得られた材料は、材料Ｍｎと表示される。ｎは、整数で一般的には、１０未満である。

インクＰは、任意に無機充填剤を含む熱硬化性樹脂か、無機材料と有機ビヒクルとで構成された混合物かのどちらかから成る。インクＰの熱硬化性樹脂の例として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリビニルエステル、ポリエステルを言及することができる。

インクＰの有機ビヒクルは、少なくとも一つの一時的なバインダー（例えば、エチルセルロース、メタクリル樹脂、または、メチルメタクリレート）、少なくとも一つの溶媒（例えば、テルピネオール、または、ブチルカルビトールアセテート）、任意として、ゲル化剤、可塑剤、界面活性剤、滑剤から選択される少なくとも一つの化合物を含む。

インクＰの無機充填剤は、下記から選択される材料の粉末であってよい。
・アルカリ金属またはアルカリ土類金属塩化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属窒化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属リン酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属フッ化物、そして、アルカリ金属またはアルカリ土類金属ホウ化物；
・金属（例えば、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｓｎ）粉末、ガラス粉末、そして、セラミック粉末、有機金属前駆体化合物の粉末；
・酸化物（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂そしてＹ₂Ｏ₃）、窒化物（例えば、ＢＮ，ＴａＮ，ＴｉＮそしてＳｉ₃Ｎ₄）、炭化物（例えば、ＴａＣ，ＴｉＣそしてＷＣ）。

その方法の最終ステップでの材料Ｐの除去は、除去される材料の溶解度に従って水中か、酸性の溶剤中で行われる。
インクＰが、熱硬化性の樹脂を含むとき、樹脂の重合によって、温度１２０℃から２２０℃の間で、２０分から２時間の間に部分的な固化が達成される。
インクＰが有機ビヒクルを含むとき、温度１２０℃から１５０℃の間で、１０分から２０分の間のオーブンによる処理によって、部分的な固化が達成され、完全な固化は、５００℃から１２００℃の間の加熱によって達成される。

２つのタイプのインクＰにとって、無機充填剤がアルミナ、炭化物、または、ホウ化物の時は、それは、高温での加熱の間拡散バリアとしての役目も果たす。

インクＭは、作製されるマイクロコンポーネントを構成する材料Ｍの無機化合物前駆体と、一時的な有機ビヒクルとを備える。プロセスで使用されるインクＰとインクＭの媒体は、同一か、または、異なっているかもしれないという理解とともに、インクＭの有機ビヒクルは、インクＰの有機ビヒクルのために規定された材料から選択される。材料Ｍの無機材料前駆体は、金属粉末、ガラス粉末、セラミック粉末、または、有機金属化合物であることができ、前記無機化合物は、例えば、誘電性、絶縁性、イオン伝導性、電子伝導性、光学的、または、磁気的性質を有する。もし材料Ｍが金属であるならば、それはアルカリ金属でもアルカリ土類金属でもない。本発明との関連において、セラミックは、特に、酸化物、または、窒化物、オキシナイトライド、炭化物、炭窒化物、フッ化物、酸フッ化物を意味する。本発明との関連において、ガラスセラミックは、部分再結晶ガラスを意味する。

金属Ｍの無機材料前駆体の例として、Ａｇ，またはＡｕ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｓｎの粉末、または、これらの少なくとも２つの混合物の粉末、または、有機金属化合物の粉末を言及することができる。

インクＭは、もし必要ならば、さらに、基板に付着する膜を作るための添加剤を含む。添加剤は、例えば、ガラスまたは反応性酸化物であって良い。その添加剤は、特に、基板と、その基板に接触している膜及び膜Ｍ１との熱膨張係数が一致するように、そして、ガラスタイプの添加剤については、その軟化温度と、マイクロコンポーネントの最終固化温度とが一致するように選択される。

インクＭの膜の部分固化は、インクに含まれる有機溶剤（例えば、テルピネオール、または、ブチルカルビトールアセテート）を蒸発させることを目的としている。固化は、前記有機溶剤を蒸発させるための十分な期間の間、ある温度での熱処理から成る。この熱処理は、１０分から２０分の間、１２０℃から１５０℃の温度でのオーブンによる熱処理によって達成されることができる。

インクＭの膜の完全固化は、例えば焼結による多かれ少なかれ多孔性で密度を高められた膜を得ることを目的にしている。完全固化は、部分固化に使用されるのよりも長く高い期間と温度での熱処理によって得られる。それは、例えば、１５分から１時間の期間、６００℃から１２００℃の温度で達成することができる。固化は、その機械的強度そして／またはマイクロコンポーネントの微細構造の改善のために数時間のアニーリングの形をとった、更なるステップを備えてもよい。アニーリング温度は、完全固化の温度よりも好ましくは約１００℃低い。

インクＭの膜の熱処理は、最も低い温度においては、前もって成膜されたインクＰから有機ビヒクル（エチルセルロース、または、テルピネオール）、または、ポリマー（熱硬化性樹脂）の除去もまた最初に引き起こし、それから、もっとも高い温度においては、前記インクＰの無機添加剤の分解を引き起こす。その種類次第で、インクＰのポリマーは、エポキシ樹脂の最高温度４５０℃までの温度上昇の間に、１２０℃に達するやいなや分解するかもしれない。

一般に、インクＰまたはインクＭの組成は、押し出し成型、または、流し込みの技術、特に、スクリーン印刷に適合する粘度または化学的安定性、物理的安定性の基準を満たさなければならない。
粘度は、好ましくは１００から２０００Ｐａ．ｓの間である。

一実施例において、その方法は、例えば、材料Ｍのあらかじめ構成されたプレートの成膜、電気化学的方法、化学的方法、ＰＶＤ法、プラズマ、またはインクジェットによるメタライゼーション、またはカプセル化などの更なるステップを備え、その間に更なる作用がなされる。前記更なるステップは、インクＰの膜の除去の最終ステップの前後に、または、インクＭそして／またはインクＰの２つの膜の成膜の間に、することができる。

本発明の方法によって得られるマイクロコンポーネントは、それぞれが１μｍから５００μｍの間で、好ましくは１μｍから１００μｍの間の膜厚を有する材料Ｍの１以上の膜から成る。マイクロコンポーネントは、一般的に、約１ミリメートルの厚みを有する。

本発明に従ってその方法は、基板に固定されたマイクロコンポーネント、または、基板から取り外された自由なマイクロコンポーネントを得る事に役立つ。

材料Ｍ１の単層膜からなり、基板から取り外されたマイクロコンポーネントは、本発明の方法が、以下の条件で実行されたときに得られる：
・基板上に成膜された第１の膜は、インクＰ１から成膜される。
・第２の膜は、インクＰ１の膜によって完全に支持されるパターンでインクＭ１から成膜される。

材料Ｍの単層膜から成り、基板から取り外されたマイクロコンポーネントは、本発明の方法が以下の条件で実行されたとき得られる：
・対象上に成膜された第１の膜は、インクＰ１から成膜される。
・インクＭから成膜されるそれぞれの一連の膜は、インクＰ１の膜と、インクＰから成膜される任意の他の膜と、によって完全に支持されるパターン内に成膜される。

図１は、単層の膜Ｍを備える遊離型のマイクロコンポーネントを得るために必要なステップの連続を概略的に示した図である。

最初の基板上において、インクＰの膜は、所定のパターンに従って成膜され、インクＭの膜は、それから成膜される。インクＭの膜の固化の後、インクＰの膜は除去され、基板から離された、材料Ｍの膜からもっぱら成る遊離型のエレメントが得られる。

基板に固定されたマイクロコンポーネントは、少なくともインクＭの１つがそのパターンの中に成膜され、膜Ｐ１が成膜されているそのパターン内に完全には包含されていないときに得られる。

本発明の方法は、どのような形状を有するパターン内にもインクの膜を成膜するのに役立つ。パターンは、与えられた形状を有する連続平面の形であって良く、または、少なくとも２つの分離した領域の形を成す不連続平面であっても良い。連続平面を形成するパターン内に成膜されたインクと、不連続平面を形成するパターン内に成膜されたインク膜との組み合わせは、広く多様な構造を有するμコンポーネントを作製することを可能にする。

連続平面を形成するパターン内（例えば、矩形または円盤形状を描くパターン）へのインクＭの膜の成膜は、材料Ｍの膜を基板面と平行にする。
分離した領域（例えば、いくつかの島）から成るパターン内へのインクＭの膜の成膜は、基板面と垂直ないくつかのパッドの形を成す材料Ｍの膜を得るための分離した領域から成るパターンを形成するインクＭの膜を与える。

閉じたライン（例えば、円、または、四辺形の輪郭）から成るパターン内のインクＭの膜の成膜は、基板面に垂直ないくつかのパッドの形を成す材料Ｍの膜を与える。一実施例において、閉じたラインは、１以上の領域で中断されるかもしれず、結果として生じる膜は、基板の面に垂直な一連の壁を形成する。
インクＭの膜が成膜されるパターンと一致したパターンは、前記インクＭの膜の前に成膜されたインクＰの膜の形状によって境界とされるかもしれない。

以下で議論されるように、得られたマイクロコンポーネントの構造を述べるとき、基板の面に平行な膜の形で得られる材料Ｍの膜は、水平膜と表し、基板の面に垂直な壁またはパッドの形で得られる材料Ｍの膜は、垂直壁またはパッドと表す。

上記で定義した材料Ｍの垂直壁そして／またはパッドと水平膜との組み合わせは、様々な構造を有するマイクロコンポーネントを得るために役立つ。その構造は、膜タイプ、ブリッジタイプ、梁タイプ、または、かごタイプの構造エレメントの一般的な組み合わせである。

基板上に形成され、その基板から引き離された膜の形でのマイクロコンポーネントの製造を図１に示す。
ブリッジタイプのエレメントは、パッドそして／または膜を支持する壁の組み合わせとして考えられ、膜の下は自由空間と隣接する。

第１の実施例によれば、膜の下が自由空間と隣接している間、膜を支持する２つのパッドを備えたブリッジ構造は、以下の要件を有する本発明に一致する方法によって作製することが出来る。
・第１ステップの間、インクＰ１の膜は、この最初の基板上の前記自由空間に相当するパターンＭｏ１内に成膜される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板１と膜Ｐ１の上であって、基板表面の一部を覆ったパターンＭｏ１をはみ出したパターンＭｏ２内に成膜される。
・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の２つのパッド上に置かれている材料Ｍ１の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

図２ａと２ｂは、“ブリッジ”タイプのエレメントを作製するための本発明の方法の第１の実施例の特定のケースを示している。図２ａは、様々なステップの間の基板の側面図であり、図２ｂは、様々なステップの間の基板の平面図である。

図２ａと２ｂとで示すように、ブリッジを作製するための方法は、以下の要件を有する。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、最初の基板上に長方形のパターンＭｏ１で成膜され、パターンＭｏ１の全長に対応する辺はＬｐで示され、幅に対応する辺はｌｐで示される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上に長方形のパターンＭｏ２で成膜され、パターンＭｏ２の全長はＬｍで示され、幅はｌｍで示される。インクＭ１の膜は、それから、以下の条件で完全に固化する。
・・Ｌｐとｌｍは、互いに平行である。
・・ｌｐとＬｍは、互いに平行である。
・・Ｌｐ≧ｌｍ
・・Ｌｍ＞ｌｐ
・・パターンＭｏ１とパターンＭｏ２とは、共通の中心領域を有する。
・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の２つのパッド上に置かれている材料Ｍ１の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

第２の実施例によれば、膜を支持する２つのパッドを備え、そのパッドとその膜は、自由空間に隣接するブリッジ構造は、以下の要件を有する本発明と一致する方法によって作成することが出来る。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、この最初の基板上の前記自由空間に対応するパターンＭｏ１内に成膜される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上の２つの離れた領域を備えるパターンＭｏ２内に成膜される。前記離れた領域のそれぞれは、その周囲の一部でインクＰ１の膜に隣接し、インクＭ１の膜は、それから、少なくとも部分的に固化する。
・第３のステップの間、インクＭ２の膜は、パターンＭｏ３内に成膜され、そのパターンＭｏ３は、はみ出すことなくインクＭ１の２つの領域とインクＰ１の膜の表面の少なくとも一部との表面を覆い、インクＭ１の膜とインクＭ２の膜は、完全に固化する。
・ステップ４の間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の２つのパッド上に置かれている材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

図３ａと３ｂとは、“ブリッジ”タイプのエレメントを作製するための本発明の方法の第１の実施例の特定のケースを示す。図３ａは、様々なステップの間の基板の側面図を、図３ｂは、様々なステップの間の基板の平面図を示す。

図３ａと３ｂとに示すように、ブリッジを作成するための方法は、以下の要件を有する。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、最初の基板上の長方形のパターンＭｏ１内に成膜され、パターンＭｏ１の全長に対応する辺はＬｐで示され、幅に対応する辺はｌｐで示される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上に２つの離れた領域を備えたパターンＭｏ２内に成膜され、Ｍ１の膜は、以下の条件を満たすことによって少なくとも部分的に固化する。

・・離れた領域は、インクＰ１の膜の全長Ｌｐのどちらの側にも位置し、それらはともに、インクＰ１の膜のパターンによって遮られた長方形を形成する。
・・前記離れた領域のそれぞれは、インクＰ１の膜の全長Ｌｐの１つに隣接する。
・第３のステップの間、インクＭ２の膜は、長方形のパターンＭｏ３内に成膜され、そのパターンＭｏ３は、はみ出ることなくインクＰ１の膜の表面とインクＭ１の２つの領域の表面とを覆い、インクＭ１の膜と、インクＭ２の膜とは、完全に固化する。
・第４のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の２つのパッド上に置かれた材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

明らかにこの実施例において、インクＭ１とＭ２とは、同一または異なっていて良い。しかしながら、この実施例は、膜を支持するパッドと膜自身とが異なる材料からなるマイクロコンポーネントを得るのに特に有利である。

梁タイプのエレメントは、膜が置かれている土手または壁の組み合わせとして考えられる。
第１の実施例によれば、膜を支持する土手を備えた梁構造は、以下の用件を備えた本発明と一致した方法によって作製される。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、パターンＭｏ１内の最初の基板上に成膜される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、膜Ｐ１と基板との上のパターンＭｏ２内に成膜され、そのパターンＭｏ２の一部は部分的にパターンＭｏ１で覆われ、インクＭ１の膜は、それから完全に固化する。
・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手上に置かれた材料Ｍ１の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

図４ａと４ｂは、“梁”タイプのエレメントを作製するための本発明の方法の第1の実施例を特定の場合を示している。図４ａは、様々なステップの間の基板の側面図であり、図４ｂは、様々なステップの間の基板の平面図である。

図４ａと４ｂとに示すように、梁を形成する方法は、以下の要件を有する。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、最初の基板上の長方形のパターンＭｏ１内に成膜され、そのパターンの全長に対応する辺はＬｐによって示され、幅に対応する辺はｌｐによって示される。第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上と膜Ｐ１上の長方形のパターンＭｏ２内に成膜され、そのパターンの全長に対応する辺はＬｍで示され、幅に対応する辺は、ｌｍで示される。インクＭ１の膜は、それから以下の条件で完全に固化する。
・・Ｌｐとｌｍとは、お互いに平行である。
・・ｌｐとＬｍとは、互いに平行である。
・・Ｌｐ≧ｌｍ
・・そのパターンの相対的な位置は、以下の通りである。即ち、辺ｌｍの一つは、長方形のパターン内に含まれ、その長方形のパターンは、辺Ｌｐ、ｌｐによって隣接されており、他の辺ｌｍは、前記パターンの外側にある。
・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手上に置かれた材料Ｍ１の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

第２の実施例によれば、膜を支持する土手を備えた梁構造は、以下の要件を有する本発明と一致する方法によって作製される。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、最初の基板上のパターンＭｏ１内に成膜される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上の、その周辺の一部がパターンＭｏ１に隣接したパターンＭｏ２内に成膜され、インクＭ１の膜は、それから少なくとも部分的に固化する。
・第３のステップの間、インクＭ２の膜は、インクＭ１の膜の表面とＰ１の膜の表面の一部とをはみ出すことなく覆うパターンＭｏ３内に成膜され、インクＭ１の膜とインクＭ２の膜とは、完全に固化する。
・第４のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手上に置かれた材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

図５ａと５ｂとは、“梁”タイプのエレメントを作製するための本発明の方法の第２の実施例の特定のケースを示している。図５ａは、様々なステップの間の基板の側面図であり、図５ｂは、様々なステップの間の基板の平面図である。

図５ａと５ｂとに示すように、梁を作製する方法は、以下の要件を有する。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、最初の基板上の長方形のパターンＭｏ１内に成膜され、そのパターンの全長に対応する辺は、Ｌｐで示され、幅に対応する辺は、ｌｐで示される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上の長方形のパターンＭｏ２内に成膜され、そのパターンの全長に対応する辺は、Ｌｍで示され、幅に対応する辺は、ｌｍで示される。インクＭ１の膜は、以下の条件を満たしたとき少なくとも部分的に固化する。
・・Ｌｐとｌｍとは、互いに平行である。
・・ｌｐとＬｍとは、互いに平行である。
・・Ｌｐ≧ｌｍ
・・辺ｌｍの一つは、辺Ｌｐの一つに隣接し、他の辺ｌｍは、パターン（Ｌｐ， ｌｐ）の外側にある。
・第３のステップの間、インクＭ２の膜は、長方形のパターンＭｏ３内に成膜され、そのパターンは、インクＭ１の膜の表面とＰ１の膜の表面の一部とをはみ出すことなく覆い、インクＭ１の膜とインクＭ２の膜は完全に固化する。
・第４のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手の上に置かれている材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

前のケースのように、この実施例は、インクＭ１とＭ２が異なっている場合において、その膜を支持する土手とその膜自身とは、異なった材料から成るマイクロコンポーネントを得るためには特に有利である。

一方では、図４ａと４ｂとに関して述べられた実施例と、他方では図５ａと５ｂとに関して述べられた実施例は、２つの材料が同一または異なっているとき、材料Ｍ１の土手によってその端部の一つで支持される材料Ｍ２の膜を備えるマイクロコンポーネントを得るために役立つ。
類似した方法は、その端部ではなく中央部分で材料Ｍ１の土手によって支持される材料Ｍ２の膜を得るために役立つ。

特定の実施例によれば、膜を支持する中央の土手を備える梁構造は、以下の要件を有する本発明に一致した方法によって作製される。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、最初の基板上の２つの離れた領域を備えるパターンＭｏ１内に成膜される。
・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板と膜Ｐ１上のパターンＭｏ１のそれぞれの領域の一部を部分的に覆うパターンＭｏ２内に成膜される。
・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手上に置かれている材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

図６ａと６ｂは、中央の土手によって支持される梁を作製するための本発明の方法の実施例の特定のケースを示す。図６ａは、様々なステップの間の基板の側面図で、図６ｂは、様々なステップの間の基板の平面図である。

図６ａと６ｂに示すように、梁を作製する方法は、以下の要件を有する。
・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、最初の基板上のＭｏ１のパターン内に成膜され、そのパターンは、２つの同一の長方形を備え、その長方形の全長に対応する辺は、Ｌｐによって示され、幅に対応する辺は、ｌｐによって示される。２つの長方形Ｌｐ、ｌｐは、それら自身が一つの長方形の中に内接している。
・第２の間、インクＭ１の膜は、膜Ｐ１の２つの領域の間の基板の一部の上と膜Ｐ１の上の長方形のパターンＭｏ２内に成膜され、そのパターンの全長に対応する辺は、Ｌｍで示され、幅に対応する辺は、ｌｍで示される。インクＭ１の膜は、以下の条件を満たすと少なくとも部分的に固化する。
・・Ｌｐとｌｍとは、互いに平行である。
・・ｌｐとＬｍとは、互いに平行である。
・・Ｌｐ≧ｌｍ
・・辺ｌｍの一つは、長方形Ｌｐ、ｌｐの一つの内部に包み込まれ、他の辺ｌｍは、他の長方形Ｌｐ、ｌｐ内に包み込まれる。
・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手上に置かれた材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる。

図７ａと７ｂとは、ブリッジタイプのエレメントと梁タイプのエレメントとを結びつけるマイクロコンポーネントの発明の方法の実施例を示す。その方法は、以下の特徴を備える。
− 第１のステップの間、インクＰ１は、梁のエレメントの構造を支持するために基板上の領域１上に成膜される。
− 第２のステップの間、インクＰ２は、前記基板上の領域１から離れた領域２上に成膜され、ブリッジの上部の壁を支持する。
− 第３のステップの間、インクＭ１の膜は、ブリッジの形成のために図２ａと２ｂとを参照して述べられたパターン内に成膜され、前記膜は、少なくとも部分的に固化する。
− 第４のステップの間、インクＰ１の膜は、インクＭ１の膜上に成膜され、膜Ｍ１の端部は、第１のステップの間に成膜されたインクＰ１の膜と接触している。
− 第５のステップの間、インクＭ２の膜は、梁の形成のため図４ａと４ｂとを参照して述べられたパターン内に成膜され、その膜Ｍ１とＭ２とは、完全に固化する。
− 第６のステップの間、膜Ｐ１は、除去される。

この実施例において、インクＰ１とＰ２とは、同一または異なっていて良く、インクＭ１とＭ２とは、同一または異なっていて良い。

使用されるインクＰ２によれば、膜Ｍ１とＭ２の硬化処置は、インクＰ２の完全な除去または材料Ｐ’２を形成するための単純な劣化を引き起こす。このようにして得られたマイクロコンポーネントの意図された使用によれば、材料Ｐ’２は、温存されるか、または、Ｐ’２の完全な除去のための更なるステップに従うことが出来る。

図８ａと８ｂとは、オープンかごタイプのマイクロコンポーネントを得るために実行される方法のステップを示している。前記マイクロコンポーネントは、部分的に開いたオープンかごを形成するブリッジタイプのエレメントを備える。

図８ａは、完成されたマイクロコンポーネントの平面図であり、様々なインクが成膜された領域を概略的に示している。
− 連続線によって隣接される最も大きい長方形の領域は、マイクロコンポーネントが構成された基板を表す。
− 灰色の領域は、かごの低い壁と高い壁とをそれぞれ形成することを意図されたインクＭ１とＭ４とが成膜されたパターンを示す。
− その灰色の領域の外側の輪郭線と点線・・・・とによって隣接されたその２つの離れた領域は、かごの側壁を形成することを意図されたインクＭ２が成膜されたパターンに対応する。
− 線−・−・−によって隣接される長方形の領域は、その場合の内側の遊離型の物を形成することを意図されたインクＭ３が成膜されたパターンに対応する。
− 線・・・・によって隣接される領域は、インクＰ１とＰ２とが成膜された領域を示す。

図８ｂは、様々なステップの間、前処理を経験したエレメントの線Ａ−Ａに沿った側断面図を示している。図８ａと８ｂとに示されるように、部分的に閉じたかごと遊離型のエレメントとを形成するマイクロコンポーネントを作製するための方法は、以下の要件を有する。
− 第１のステップの間、インクＭ１は、基板上のかごの底に対応するパターン内に成膜され、膜Ｍ１は、完全に固化する。
− 第２のステップの間、インクＰ１は、かごの中心の空の空間の底に対応するパターン内に成膜される。
− 第３のステップの間、インクＭ２は、かごの側壁に対応するパターン内のインクＰ１の膜の周りに成膜される。
− 第４のステップの間、インクＭ３は、インクＰ１を支持する領域上の、遊離型のエレメントに対応するパターン内に成膜される。
− 第５のステップの間、インクＰ２は、インクＰ１のパターンに対応するパターン内に成膜される。
− 第６のステップの間、インクＭ４は、インクＭ１のパターンに似たパターン内に成膜される。
− 第７のステップの間、インクＰ１とＰ２とは、完全に除去される。
膜Ｍ２からＭ４のそれぞれは、次の膜の成膜前に少なくとも部分的に固化し、インクＰ１とＰ２の除去の前に完全な固化が完了するという了解の下で上記ステップが行われる。
遊離型エレメントを含むかごの作製のために、インクＰ１とＰ２とは、インクＭ１からＭ４と同様に、明らかに同一かまたは異なっていて良い。

上記の本発明の方法の実施例において、ブリッジ、梁、ブリッジと梁の要素の結合、または、かごの形状のマイクロコンポーネントは、それらが作製された基板と結合される。遊離型の形態のエレメントを得るために、それは、インクの第１の膜を基板に直接ではなく、膜Ｍ１が成膜されたパターンを少なくとも完全に含むパターン内に成膜されたインクＰの仮膜を支持する基板に適用することによって、上記方法を再生するのに十分である。最終ステップの間にこの膜の除去は、マイクロコンポーネントに適用される。

本発明の方法の様々な実施態様は、実施例として上記に提供される。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されてはならない。当業者の範囲内の多数の代替案は、本発明の一部を形成する。

提案された本発明の方法は、マイクロエレクトロニクス、マイクロロボット、マイクロメカニックス、マイクロ流体、マイクロマグネテック、マイクロサーミック、マイクロ光学、微量化学、その他、に使用される様々なマイクロシステムの作製のために有利に使用される。前記マイクロシステムは、特に、自動車、宇宙、航空、ホームオートメーション、健康、生物学、農業食品産業、そして、環境の分野で使用される。例を通して、熱アクチュエータ（スイッチの構成や微小物体の取り扱いに使用できる）、それらの支持体から部分的に取り外されたミリメートルサイズの発熱抵抗器、微小流路を支持する支持体、そして圧電トランスについて述べることが出来る。

圧電トランスの例が図９に示されている。
そのトランスは、電極（２、３、４）が転写されたアルミナ基板（１）と、メタライズされ好ましくは２つの方向に偏らされた圧電セラミック（５）から成る振動子とを備えている。

基板（１）と、振動子（５）とは、ワイヤ（６）と（７）とで電気的に接続され、スクリーン印刷によって成膜された電気伝導性のある土手（８）によって接合され、その土手は、基板とメタライズされたセラミックとの間の電気的リンクも提供する。

振動子は、３つの電極（９）、（１０）そして（１１）を備えている。電極（９）と（１０）のペアは、トランスの１次側に相当し、電極（９）と（１１）のペアは、トランスの２次側に相当する。

１次側電極（９と１０）の端子へのＡＣ電圧の印加は、逆圧電効果による構造の機械的な変形を引き起こし、その変形は、２次側電極（９と１１）にＡＣ電圧を引き起こす。その引き起こされた電圧の振幅は、振動子の形状と動作周波数の関数である。共振周波数に近い周波数で励振されたとき、振動の振幅と弾性変形のエネルギーは高くなる。その結果、トランスは、高い変圧比を有する。なぜならば、前記変圧比は、圧電セラミックの長さと厚みの比に比例するからである。

図１０は、ミリメートルサイズの熱アクチュエータを示す。そのアクチュエータは、同じ厚みで異なる幅を有する２つのアーム１と２とを備え、基板５に接着するための２つの領域３と４とを備える。そのアクチュエータは、接着領域の下に設置される２つのパッドによって基板５と接合される。その使用の間、電流の流れは、小さな部分であるアーム２の温度の高い上昇を引き起こし、このアームの大きな膨張を引き起こす。その結果、矢印（６）によって示される、基板と平行に水平方向のたわみを引き起こす。

図１１ａと１１ｂとは、本発明の方法によって得られる抵抗器の２つの形態を示す。
抵抗器は、２つの接着領域（１１、１２）によって基板（１３）に接合されているフィラメント（１０）を備える。
本発明の方法によって得られる抵抗器は、それらの支持体から部分的に取り外され、以下をもたらす。
・電力消費の低減（特にセンサーとマイクロリアクター内で）
・抵抗器の加熱による基板に加わる熱機械応力の低減（ヒューズ、抵抗−温度センサーのネットワーク、ガスセンサー、マイクロリアクター、マイクロポンプに特に有利な性質）
・熱慣性の低減。これは、センサーと脱ガスのために特に有利である。

本発明は、以下の具体的な実施例によって示されるが、それに限定されるものではない。

例１
熱アクチュエータ
熱アクチュエータの作製
図１０に示される熱アクチュエータは、本発明の方法によってアルミナ基板上に作製された。
アーム１と２の寸法は以下の通りである：

図１２ａは、平面図で本発明の様々なステップを表している。
図１２ｂは、図１２ａのＡ−Ａ断面図で本発明のステップを表している。
・材料Ｐの膜は、ステップ（１）の間基板上に成膜され、前記膜は、固化される；
・ステップ（２）の間、材料Ｍ１の膜は、膜Ｐに並んで、アクチュエータの領域３と４の下のパッドに対応する２つの領域の形に成膜され、前記膜Ｍ１は、部分的に固化される；
・ステップ（３）の間、材料Ｍ’１は、図１２ａと１２ｂとに示されるパターンに従って成膜され、完全な固化が成し遂げられる；
・ステップ（４）の間、材料Ｐは、Ｈ₃ＰＯ₄水溶液（１ｍｏｌ／Ｌ）中に短時間浸漬（１分未満）することによって除去される。

それぞれのテストで、アルミナ基板と、５５％ ＳｒＣＯ₃及び４５％エポキシ樹脂（重量で）を含むインクＰと、を使用する４つのテストが実行された。様々なテストで使用されるインクＭ１とＭ’１とは、以下の表に示される：
テスト１： ＥＳＬによって商品名Ag9912-Aで販売される銀含有膜；
テスト２： ＥＳＬによって商品名Ag9912-A NBで販売される銀含有膜；
テスト３： デュポンによって商品名QP153で販売される銅含有インク；
テスト４： ＣＥＲＡＣによって銅粉末から得られる銅インクと、ＥＳＬによってリファレンス４００として販売される有機ビヒクル。

それぞれのテストのために、第１のステップの間インクＰの固化と、ステップ２の部分的固化は、１２５℃２５分で成し遂げられた。

ステップ３の完全固化は、様々なテストによって異なる最大温度Ｔ_pまでの温度上昇２２分間、１６分間保持、温度下降２２分間を備えた１時間の温度処理によって達成された。温度Ｔ_pは、以下の表で与えられる。

熱アクチュエータの特性解析
アクチュエータのアームの膨張の効果が観察された。電流がアクチュエータのアームに入れられたとき、組み込まれたバーニヤを備える光学顕微鏡（２０倍）のスクリーン上で基板と平行に水平方向の移動が観察された。精度は、約±３μｍである。

２つの銅アクチュエータ（それぞれ、テスト３とテスト４とで得られた）で、０．５Ｗの電力注入で水平変位２３μｍが観察され、２つの銀アクチュエータ（それぞれテスト１と２とによって得られた）で１．８Ｗの電力注入で水平変位３７μｍが観察された。

例２
発熱抵抗器
発熱抵抗器の作製
図1３ａで示されるように抵抗器が作製された。
図１３ａは、平面図で様々な方法のステップを示している。
図１３ｂは、図１３ａのＡ−Ａ断面図で方法のステップを示している。
・基板上において、ステップ（１）の間、材料Ｐの膜は成膜され、前記膜は、例１で示される条件で固化される；
・ステップ（２）の間、材料Ｍ１の膜は、膜Ｐ同じ側に、膜Ｐに並んで抵抗器の領域１１と１２（図１１ａ）の下のパッドに対応する２つの領域の形に成膜され、前記膜Ｍ１は、例１のテスト２で示される条件で部分的に固化される；
・ステップ（３）の間、インクＭ’１の膜は、フィラメントの形を描く、図１３ａで示されるパターンに従って成膜され、部分的な固化は、例１のテスト２で示される条件で成し遂げられる；
・ステップ（４）の間、インクＭ２の膜は、インクＭ’１で使用されたのと同じパターンに従って成膜され、完全な固化は、例１のテスト２で示される条件で成し遂げられる；
・ステップ（５）の間、材料Ｐは、例１で示される条件で除去される。

図１１ｂで示される抵抗器は、以下の違いとともに似た方法によって得られる。
・ステップ（２）の間、膜Ｍ１の領域は、膜Ｐの２つの対向する辺に沿って設置される；
・フィラメントを形成するための膜Ｍ’１は、膜Ｍ１の２つの領域を結合する折れ線に沿って成膜される。

その方法は、アルミナ基板と以下のインクを使用して実行される：
インクＰ：５５％のＳｒＣＯ₃と４５％のエポキシ樹脂を含んだインク（重量で）；
インクＭ１、Ｍ’１：ＥＳＬによって商品名Ａｇ９９１２−Ａで販売される銀含有インク；
インクＭ２：ＥＳＬによってリファレンス５５４４で販売されるプラチナ含有インク。

得られた抵抗器のフィラメントは、厚み１８μｍ、幅１８０μｍ、そして、長さ約２０ｍｍである。

抵抗器の特性解析
得られた抵抗器の性能がテストされた。キャリブレーションの後、その抵抗器は、定電流源に接続され、室温と融点に近い温度との間の温度に達することを要求される電力注入が決定された。

本発明に従って基板から一部離された抵抗器を使用し５００℃に到達させる加熱電力は、基板に完全に接続された抵抗器によって要求される電力の約１／３を示す。約２．５Ｗの電力で、本発明に従って製造された、基板から部分的に離された抵抗器は劣化しないのに対して、それが抵抗器と直接接触するときは基板内に破損が観察された。もし注入される電力が更に増加されると、本発明に従った抵抗器は、フィラメントが溶けることによって溶けることによって壊れる、しかし、基板は破損しない。

例３
マイクロチャネルの作製
図１４ａと１４ｂとに概略的に示されるようなプロセスによってマイクロチャネルが作製された。図１４ａは、平面図を示し、図１４ｂは図１４ａのステップ（３）のＡ−Ａ断面図を示す。
・インクＰは、ステップ（１）の間に基板上に成膜され、その膜は、例１と同じ条件で固化される；
・ステップ（２）の間、インクＰの膜の２つの対向する辺に沿って、所望のマイクロチャネルの側壁に対応する2つの領域の形でインクＭ１の膜は成膜され、前記Ｍ１の膜は、部分的に固化される；
・ステップ（３）の間、マイクロチャネルの上板を形成するインクＰの膜は、膜Ｐと膜Ｍ１との上に成膜され、インク膜Ｍ’１は、マイクロチャネルの上板を形成し、完全な固化が成し遂げられる；
・ステップ（４）の間、材料Ｐは、例１に示される条件で除去される。

図１５ａは、セラミックをベースにしたいくつかのマイクロチャネル構造の平面図を示す。以下のインクは、これらの構造の製造のために使用された：
インクＰ：SrCO₃を５５％とエポキシ樹脂を４５％含んだインク（重量で）；
インクＭ１、Ｍ’１：ＥＳＬによってリファレンス４７０２で販売される誘電性インク。ステップ２の部分的な固化は、１２５℃２０分間の加熱によってもたらされる。ステップ３の完全な固化は、最大温度８７０℃までの温度上昇２２分間、１６分間保持、後に続く温度下降２２分間を備えた１時間の温度処理によってもたらされた。

図１５ｂは、３５μｍ直径のプラチナワイヤが通り抜けている銀のマイクロチャネルの画像を示す。以下のインクは、マイクロチャネルの作製のために使用された：
インクＰ：ＳｒＣＯ₃を５５％とエポキシ樹脂を４５％含んだインク（重量で）；
インクＭ１：ＥＳＬによって商品名Ａｇ９９１２−Ａで販売されている銀インク。ステップ２の部分的な固化とステップ３の完全な固化は、例１のテスト１に示された条件で達成された。

例４
圧電トランスの組み立て
提案された方法は、図９に概略的に示されるように圧電トランスの組み立てのために使用される。
そのプロセスは、図１６ａと１６ｂに概略的に示す。図１６ａは、その方法のステップの平面図を示し、図１６ｂは、図１６ａのステップ５のＡ−Ａ断面図を示す。

スクリーン印刷によって導電性の線路が成膜されているアルミナ基板上に一連の膜が成膜され、その次に、８５０℃で15分間の加熱が施される。前記導電性の線路は、図９に示される電極２、３、そして４に相当する。
・ステップ（１）の間、インクＰは、あらかじめ処理されたアルミナ基板上の４つのパッドの形で成膜され、例１に示される条件で固化が成し遂げられる；
・ステップ（２）の間、インクＭ１は、図９のバッグ８を形成するようにデザインされた島状のパターンに一致して成膜され、部分的な固化が成し遂げられる；
・ステップ（３）の間、電極９、１０、そして１１を備えたメタライズされたセラミックプレートは、正確な目印に沿って材料Ｐの４つのパッド上と、あらかじめ成膜されたインクＭ１の土手８上とに成膜され、部分的な固化が成し遂げられる；
・ステップ（４）の間、インクＭ１の膜と、電気伝導性のワイヤとともに、セラミック基板の電極は、それら圧電性セラミックに接続され、完全な固化が成し遂げられる；
・ステップ（５）の間、材料Ｐは、例１に示された条件で完全に除去される。
使用されるインクは、以下の通りである：
インクＰ：ＳｒＣＯ₃を５５％とエポキシ樹脂を４５％含んだインク（重量で）；
インクＭ１：ＥＳＬによって商品名８８３６で販売される金含有インク。

ステップ２と３の部分的固化は、１２５℃２０分間の焼き付けによってもたらされた。ステップ４の完全固化は、最大温度８５０℃までの温度上昇２２分間、１６分間保持、後に続く温度下降２２分間を備えた１時間の温度処理によってもたらされた。

例５
浮かされた圧電性のコンポーネント
コンポーネントの作製
所望の圧電性コンポーネントは、図１７ａ（平面図）と１７ｂ（断面図）とに概略的に示される。
図１８は、平面図でその方法の様々なステップを表す。図は、その方法のステップ番号を示す。
図１９は、図１８のＡ−Ａ断面図でその方法のステップを表している。
図２０ａは、圧電性コンポーネントの写真を示す。図２０ｂと、２０ｃとは、それぞれ図１８のＡＡとＢＢのＳＥＭ断面像を示す。

そのコンポーネントは、以下の方法によって作製される：
・インクＰの膜はステップ１の間に基板上に成膜され、その膜は、固化される；
・ステップ２で、インクＭ１の膜は、圧電性コンポーネント（図１７ａと１７ｂで示される）の領域１と２の下のパッドに対応する２つの領域の形で膜Ｐの両サイドに成膜され、前記膜Ｍ１は、部分的に固化される；
・ステップ３で、インクＭ’１の膜は、図１８に示されるパターンに従って成膜され、下部の電極の形状を描き、部分的な固化が成し遂げられる；
・ステップ４で、インクＭ２の膜は、インクＭ’１のために使用されるのと同じパターンに従って成膜され、部分的な固化が成し遂げられる；
・ステップ５で、インクＰ’の膜は、図１８に示されるパターンに従って成膜され（インクＰ’のこの膜は、２つの電極Ｍ’１とＭ”１を絶縁するのに役立つ）、前記膜は、固化される；
・ステップ６で、インクＭ”１の膜は、図１８に示されるパターンに従って成膜され（この膜は、電極Ｍ’１とＭ”１の間のショートを避けるための膜Ｍ２のパターン内に含まれなければならない）、上部の電極の形状を描き、完全な固化が成し遂げられる；
・ステップ７で、材料Ｐは、Ｈ₃ＰＯ₄水溶液（１ｍｏｌ／Ｌ）内にサンプル全体を浸漬することによって、それが完全に消えるまで除去される。

その方法は、アルミニウム基板と以下のインクを使用して実行された：
インクＰ、Ｐ：ＳｒＣＯ₃を５５％とエポキシ樹脂を４５％含んだインク（重量で）；
インクＭ１、Ｍ’１、Ｍ”１：ＥＳＬによって商品名Ａｕ８８３６で販売されている金含有インク；
インクＭ２：ＥＳＬによって供給された有機バインダーＥＳＬ４００を２４重量％と、９６重量％ＰｂＺｒ_0.5Ｔｉ_0.5Ｏ₃（ＰＺＴ５０／５０）及び４重量％共晶ＰｂＯ／ＰｂＦ₂から成る粉末を７６重量％とを含んだ研究室で作製された圧電物質。

異なったサイズのいくつかの圧電性コンポーネントが上記手段によって作製された。
それぞれの作製において、第１と第５ステップのインクＰとＰ’の固化と、ステップ２、３、４の部分的な固化とは、それぞれ１２５℃２５分間で達成される。

ステップ６の完全固化は、２つの温度での保持（５００℃１０分間と９２０℃２５分間）、７５分での温度上昇、その後に続く温度下降７０分を備える３時間の熱処理によって達成された。

電極は、１５μｍの厚みと０．１から１５ｍｍ²の間の面積とを有する。圧電性材料の膜は、約８０μｍの厚みと０．１から１５ｍｍ²の間の面積とを有する。

圧電性コンポーネントの特性解析
上記方法によって得られ、３ｍｍ×３ｍｍ×０．０８ｍｍの寸法を有する浮かされた圧電性コンポーネントの性能が評価された。圧電性コンポーネントは、１５０Ｖ、２１０℃で５分間分極し、それから１５０Ｖの電圧を保ったまま２５℃まで冷却された。周波数の関数としてのコンダクタンスの測定は、３つの共振周波数を明らかにした。周波数の関数としてのコンポーネントのコンダクタンスの変化は、図２１に示される。

単層の膜Ｍを備える遊離型のマイクロコンポーネントを得るために必要なステップの連続を概略的に示した図である。 ブリッジタイプのエレメントを作製するための様々なステップの基板の側面図である。 ブリッジタイプのエレメントを作製するための様々なステップの間の基板の平面図である。 ブリッジタイプのエレメントを作製するための様々なステップの基板の側面図を示す。 ブリッジタイプのエレメントを作製するための様々なステップの基板の平面図を示す。 “梁”タイプのエレメントを作製するための様々なステップの基板の側面図である。 “梁”タイプのエレメントを作製するための様々なステップの基板の平面図である。 “梁”タイプのエレメントを作製するための様々なステップの基板の側面図である。 “梁”タイプのエレメントを作製するための様々なステップの基板の平面図である。 中央の土手によって支持される梁を作製するための様々なステップの基板の側面図ある。 中央の土手によって支持される梁を作製するための様々なステップの基板の平面図である。 ブリッジタイプのエレメントと梁タイプのエレメントとを結びつけるマイクロコンポーネントの発明の方法の実施例を示す図である。 ブリッジタイプのエレメントと梁タイプのエレメントとを結びつけるマイクロコンポーネントの発明の方法の実施例を示す図である。 完成されたマイクロコンポーネントの平面図である。 様々なステップの間、前処理を経験した図８ａのエレメントの線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 圧電トランスの例を示す図である。 ミリメートルサイズの熱アクチュエータを示す図である。 本発明の方法によって得られる抵抗器の２つの形態を示す図である。 平面図で本発明の様々なステップを表している図である。 図１２ａのＡ−Ａ断面図で本発明のステップを表している図である。 平面図で様々な方法のステップを示している図である。 図１３ａのＡ−Ａ断面図で方法のステップを示している図である。 マイクロチャネルの平面図である。 図１４ａのステップ（３）のＡ−Ａ断面図を示す図である。 ａはセラミックをベースにしたいくつかのマイクロチャネル構造の平面図を示し、ｂは３５μｍ直径のプラチナワイヤが通り抜けている銀のマイクロチャネルの画像を示す図である。 圧電トランスの組み立てのステップの平面図である。 図１６ａのステップ５のＡ−Ａ断面図である。 ａは圧電コンポーネントの平面図を示し、ｂは圧電コンポーネントの断面図である。 圧電コンポーネントの平面図で様々なステップを表す図である。 図１８のＡ−Ａ断面図でその方法のステップを表している図である。 圧電性コンポーネントの写真である。 図１８のＡＡのＳＥＭ断面像を示す写真である。 図１８のＢＢのＳＥＭ断面像を示す写真である。 周波数の関数としてのコンポーネントのコンダクタンスの変化を示す図である。

Claims (39)

1. １以上の膜を備えたマイクロコンポーネントの製造方法において、
   それぞれの膜は、金属、合金、ガラス、セラミック、ガラスセラミックから選択される材料Ｍから成り、
   膜Ｍの少なくとも１つは、平面基板に、その表面の１つの少なくとも１領域によって任意に接合されたものであって、
   １）インクＰの１以上の膜を基板上に成膜し、インクＭの１以上の膜のそれぞれは、マイクロコンポーネントの構造に従って選択された所定のパターン内に成膜され、インクＰのそれぞれの膜と、インクＭのそれぞれの膜は、次の膜が成膜される前に少なくとも部分的に固化され、
   ２）インクＭの膜を材料Ｍの膜に変化させるために、それらの成膜後に部分的に固化されたインクＭの膜の完全な固化を達成し、
   ３）インクＰのそれぞれの膜の材料を、完全に、または、部分的に除去し、
   ・インクＰは、無機充填剤、または、無機充填剤と有機結合剤とを含む混合物から成り、
   ・インクＭは、材料Ｍの無機材料前駆体と有機結合材とから成り、
   ・インクＰとインクＭとは、流し込み、または、押し出し成形によって成膜される、
   マイクロコンポーネントの製造方法。
2. インクＰ、または、インクＭが、スクリーン印刷によりもたらされる流し込みによって成膜される請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
3. 成膜された膜が１μｍから１ｍｍの間の厚みを有する請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
4. 前記膜の厚みが１μｍから５００μｍの間である請求項３に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
5. インクＰの複数の膜と、インクＭの複数の膜とから選択される１種類以上の複数の膜の成膜を備え、
   使用されるインクＰは、同一かそれとも異なっており、
   使用されるインクＭは、同一かそれとも異なっている、
   請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
6. 前記インクＰは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリビニルエステル、ポリエステルから選択される熱硬化性樹脂を含む請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
7. 前記インクＰは、
   少なくとも１つの一時的結合剤と、
   少なくとも１つの溶剤と、
   任意の少なくとも１つの化合物であって、ゲル化剤、可塑剤、界面活性剤、潤滑油から選択されるものと、
   を含む有機ビヒクルを含む、
   請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
8. 前記一時的結合剤は、エチルセルロース、メタクリル樹脂、メチルメタクリレートから選択される請求項７に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
9. 前記溶剤が、テルピネオール、または、ブチルカルビトールアセテートである、請求項７に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
10. インクＰの無機材料、または、前記無機充填剤が、
    ・アルカリ金属またはアルカリ土類金属塩化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属窒化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属リン酸塩、アルカリ金属またはアルカリ土類金属フッ化物、そして、アルカリ金属またはアルカリ土類金属ホウ化物、
    ・金属粉末、ガラス粉末、セラミック粉末、有機金属前駆体化合物の粉末、
    ・酸化物、窒化物、炭化物、
    から選択される材料の粉末であり、
    前記製造方法の最終ステップの間の材料Ｐの除去は、水中かそれとも酸性媒質中で成し遂げられる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
11. インクＰが、熱硬化性樹脂を含み、
    部分的な固化が、２０分から２時間の時間の間、１２０℃から２２０℃の間の温度による樹脂の重合によってもたらされる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
12. インクＰが、有機ビヒクルを含み、
    部分的な固化が、１０分から２０分の時間の間、１２０℃から１５０℃の間の温度でのオーブン処理によってもたらされ、
    完全な固化が５００℃から１２００℃の間での加熱によってもたらされる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
13. インクＭの有機体が、
    少なくとも一つの一時的な結合材と、
    少なくとも一つの溶剤と、
    任意の少なくとも１つの化合物であって、ゲル化剤、可塑剤、界面活性剤、潤滑油から選択されるものと、
    を含む、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
14. 一時的な前記有機体が、エチルセルロース、メタクリル樹脂、または、メチルメタクリレートから選択される、請求項１３に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
15. 前記溶剤が、テルピネオール、または、ブチルカルビトールアセテートである、請求項１３に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
16. インクＭの前記無機材料前駆体が、金属粉末、ガラス粉末、セラミック粉末、または、有機金属化合物の粉末である、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
17. 前記前駆体の無機材料が、誘電性、絶縁性、イオン伝導性、電子伝導性、光学的、または、磁気的性質を有する、請求項１６に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
18. 前記前駆体の無機材料が、銀、銅、プラチナ、または、金である、請求項１６に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
19. インクＭが、ガラス、または、反応性酸化物から選択される添加剤を更に含む請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
20. インクＭの膜の部分的な固化が、１０分から２０分の間、１２０℃から１５０℃の温度でオーブン中で熱処理されることによって達成される、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
21. インクＭの膜の完全な固化が、部分固化のために使用されたのよりも、長時間、高い温度で処理することによって達成される、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
22. 完全な固化の熱処理が、１５分から１時間の間、６００℃から１２００℃で達成される、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
23. 完全固化のステップが、完全固化の温度より１００℃低い温度で数時間行うアニーリングの形で追加のステップを備える、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
24. インクＭ、または、インクＰが、１００Ｐａ．ｓから２０００Ｐａ．ｓの粘度を有する、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
25. 更なるステップを備え、更なるステップが、
    材料Ｍのあらかじめ構成されたプレートの成膜、
    電気化学的方法、化学的方法、ＰＶＤ法、プラズマ、またはインクジェットによるメタライゼーション、
    または、カプセル化をもたらすこと、
    にある請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
26. 前記更なるステップが、
    インクＰの膜の除去の最終ステップの前または後、または、インクＭとインクＰのどちらかまたは両方の２つの膜の成膜の間にもたらされる請求項２５に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
27. 材料Ｍ１の単層膜から成り、基板から取り外されたマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    ・対象上に成膜された第１の膜は、インクＰ１から成膜され、
    ・第２の膜は、インクＰ１の膜によって完全に支持されるパターン内に、インクＭ１から成膜される、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
28. 材料Ｍの単層膜から成り、基板から取り外されたマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    ・対象上に成膜された第１の膜は、インクＰ１から成膜され、
    ・インクＭから成膜されるそれぞれの一連の膜は、インクＰ１の膜と、インクＰから成膜された任意の他の膜とによって完全に支持されるパターン内に成膜される、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
29. 基板に固定されたマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    少なくともインクＭの一つが成膜されたパターンが、インクの第１の膜が成膜されたパターン内に完全には包囲されていない、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
30. インクＭの膜の成膜が、基板面と平行に材料Ｍの膜を得るために連続平面を形成するパターン内に達成される
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
31. インクＭの膜の成膜が、基板の平面に垂直なパッドの形をなす材料Ｍの膜を得るための離れた領域から成るパターン内にもたらされる、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
32. インクＭの膜の成膜が、基板の面に垂直なパッドの形をなす材料Ｍの膜を得るためのラインから成るパターン内にもたらされる、請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
33. 膜の下が自由空間に隣接している間、その膜を支持する２つのパッドを備えるマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    ・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、前記自由空間に対応するパターンＭｏ１内の最初の基板上に成膜され、
    ・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、前記基板上と前記膜Ｐ１の上とであって、基板表面の一部を覆ったパターンＭｏ１からはみ出したパターンＭｏ２内に成膜され、
    ・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の２つのパッド上に置かれている材料Ｍ１の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
34. 膜の下が自由空間に隣接している間、その膜を支持する２つのパッドを備えるマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    ・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、前記自由空間に対応するパターンＭｏ１内の最初の基板上に成膜され、
    ・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上の２つの離れた領域を備えるパターンＭｏ２内に成膜され、前記離れた領域のそれぞれは、その周囲の一部でインクＰ１の膜に隣接し、インクＭ１の膜は、それから、少なくとも部分的に固化され、
    ・第３のステップの間、インクＭ２の膜は、パターンＭｏ３内に成膜され、そのパターンＭｏ３は、はみ出すことなくインクＭ１の２つの領域の表面とインクＰ１の膜の表面の少なくとも一部とを覆い、インクＭ１の膜とインクＭ２の膜は、完全に固化され、
    ・第４ステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の２つのパッド上に置かれた材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
35. 膜を支持する土手を備えたマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    ・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、パターンＭｏ１内の最初の基板上に成膜され、
    ・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、その一部がパターンＭｏ１を部分的に覆うパターンＭｏ２内の、基板上と膜Ｐ１上に成膜され、インクＭ１の膜は、それから完全に固化し、
    ・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手上に置かれる材料Ｍ１の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
36. 膜を支持する土手を備えたマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    ・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、パターンＭｏ１内の最初の基板上に成膜され、
    ・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、基板上の、その周辺の一部がパターンＭｏ１に隣接したパターンＭｏ２内に成膜され、インクＭ１の膜は、それから少なくとも部分的に固化し、
    ・第３のステップの間、インクＭ２の膜は、インクＭ１の膜の表面とＰ１の膜の表面の一部とをはみ出すことなく覆うパターンＭｏ３内に成膜され、インクＭ１の膜とインクＭ２の膜とは、完全に固化し、
    ・第４のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手の上に置かれる材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
37. 膜を支持する土手を備えるマイクロコンポーネントの製造方法であって、
    ・第１のステップの間、インクＰ１の膜は、２つの離れた領域を備えるパターンＭｏ１内の最初の基板上に成膜され、
    ・第２のステップの間、インクＭ１の膜は、パターンＭｏ１のそれぞれの領域の一部を部分的に覆うパターンＭｏ２内の、前記基板上と膜Ｐ１上とに成膜され、
    ・第３のステップの間、膜Ｐ１は、完全に除去され、材料Ｍ１の土手の上に置かれている材料Ｍ２の膜から成るマイクロコンポーネントが得られる、
    請求項１に記載のマイクロコンポーネントの製造方法。
38. １μｍから５００μｍの厚みをそれぞれ有する材料Ｍの１以上の膜からなり、
    それぞれの膜の材料Ｍは、同一または異なっており、金属、合金、ガラス、セラミック、ガラスセラミックから選択されるものである、
    請求項１に記載の製造方法により得られたマイクロコンポーネント。
39. 熱アクチュエータ、熱抵抗、マイクロチャネル、圧電トランス、浮かされた圧電性コンポーネントを得るための請求項１に記載の応用。

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