NO328157B1 - Fremgangsmate for frembringelse av tredimensjonalt anordnede lednings- og forbindelsesstrukturer for volum- og energistrommer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for fremstilling av tredimensjonalt anordnede leder- og forbindelsesstrukturer for volum- og energi-strømmer. Slike volumstrømmer kan bestå av strømmer av materialer i gassform, samt av flytende eller faste materialer, eller eventuelt av en blanding av disse agg-regattilstander. Energistrømmene kan være av akustisk, elektrisk, magnetisk eller elektromagnetisk karakter.

Slike volum- og energistrømmer opprettes for tiden som regel ved hjelp av mange forskjellige teknologier. I mikrosystemteknikken er lederbaner og bindings-tråder de transportveier som oftest anvendes. For transport av elektromagnetiske energier benyttes ved siden av bølgeledere også glassfibere. For volumstrømmer benyttes kanaler, slanger og rørledninger. Ved tiltagende miniatyrisering kan slike leder- og forbindelseselementer bare fremdeles sammenføyes med store vanske-ligheter.

I henhold til oppfinnelsen løses dette problem ved anvendelse av en struk-turisert sjiktvis oppbygning. Fremgangsmåte for oppbygning i sjikt er kjent fra mik-roteknologien og beskrives i følgende patentdokumenter: EP 0 581 445 A angår et apparat for fremstilling av et 3-dimensjonalt ob-jekt, bestående av en plattform som holder en substratflate og en integrert skrivehode som benyttes til å deponere lag på substratflaten. Skrivehodet kan beveges i forhold til plattformen. Videre består skrivehode av en første jetdyse for på en kontrollert måte å deponere et første materiale på et bestemt sted på substratflaten samt en andre jetdyse i en avstand fra første den jetdysen og hvor den andre jetdysen deponerer et andre materiale på et bestemt sted på substratflaten. Førs-te jetdyse og andre jetdyse er montert slik at de kan deponere første materiale og andre materiale samtidig.

I US 5,173,220 A angis en metode for fremstilling av 3-dimensjonale plastartikler. De 3-dimensjonale plastartiklene dannes av et flytende fotosensitivt polymermateriale eller lignende som herder ved eksponering til en energi fra en ener-gikilde, fortrinnsvis en laserstråle. En del av den 3-dimensjonale plastartikkelen dannes ved å eksponere utvalgte områder av overflaten av det flytende fotosensi-tive polymermateriale. En innsatsdel plasseres i den delvis dannede 3-dimensjonale plastartikkelen. Ytterlige lag av den 3-dimensjonale plastartikler dannes ved å eksponere andre utvalgte deler av overflaten av det flytende foto-sensitive polymermateriale. Innsatsdelen blir en integrert del av den 3-dimensjonale plastartikkelen.

I EP0523.981 A angis en fremstillingsmetode for å fremstille en integrerte elektroniske pakkestrukturer. Fremstillingsmetoden består i et første trinn a) å

danne minst en første maske hvor hver maske tilsvarer en del av tverrsnitt av den integrerte elektroniske pakkestrukturen. I et andre trinn b) dannes en andre maske komplementær til den første masken, og hvor hver del av den andre maske tilsvarer en del av tverrsnitt av den integrerte elektroniske pakkestrukturen. I neste trinn

c) plasseres på substratet eller lagene plasserer maskene fra første sett med

masker og andre sett med masker i en på forhånd gitt sekvens. Videre, i neste

trinn d) deponeres et primærmateriale og et komplementærmateriale over de po-sisjonerte maskene, før i neste trinn e) maskene fjernes. I trinn repeteres trinnene a)-e) for å danne påfølgende lag. I et siste trinn g) fjernes komplementærmateria-let for å sluttføre den integrerte elektroniske pakkestrukturen.

I US 5,398,198 A angis en automatisert lagdelt fremstilling av en 3-dimensjonal del bestående av, trinn a), å angi en 3 dimensjonal datamaskinmodell (CAD-fil) av den 3-dimensjonale delen. Et program deler, i trinn b), den 3-dimensjonale modellen i lag (L) som, i trinn c), danner grunnlaget for å fremstille deler (masker) for å fremstille lagene. Under fremstilling av den 3-dimensjonale delen legges i trinn d) først et lag med delmateriale, som herdes og, i trinn e), fjernes materiale som ikke skal være der i henhold til datamodellen. I trinn f) deponeres et lag med komplementært materiale som også herdes, før, i trinn g), laget overflate-behandles for å oppnå en gitt tykkelsestoleranse. Videre, i trinn h), repeteres pro-sessen for å danne et ønsket antall lag med hvert sitt mønster (trinnene d)-g)), før, i trinn i), evt. komplementært materiale fjernes for å fullføre den 3-dimensjonale delen.

Dokument JP 01 232024A angir en fremgangsmåte for å en 3-dimensjonal modell hvor deler har forskjellige egenskaper. Lysfølsomt materiale som renner ut av en renne til en dyse, bestråles med lys fra en lyskilde. Det lysfølsomme materiale starter å herde umiddelbart. Et flertall av lysfølsomme materialer (a, b, c) kan fores gjennom rennen til dysen, forholdet mellom de lysfølsomme materialene (a, b, c) kan kontrolleres gjennom tilhørende pumper. Deler av den 3-dimensjonale modellen kan således ha forskjellige forhold av de lysfølsomme materialene (a, b,

c).

DE-PS 44 20 996 beskriver en fremgangsmåte hvorved det mellom to innbyrdes parallelle plater, hvorav i det minste den ene kan gjennomtrenges av elektromagnetiske bølger, fastholdes en liten mengde av lysherdbart plastmateriale ved hjelp av overflatespenning. Overflaten av det flytende plastmateriale på un-dersiden av den plate som kan gjennomtrenges av elektromagnetiske bølger herdes f.eks. ved hjelp av en laserstråle som i samsvar med en tresjikts modell av den struktur som skal genereres og som er lagret i en tilsluttet datamaskin føres over vedkommende overflate. Sjikt for sjikt vil da laserstrålen herde det flytende plastmateriale i samsvar med den tredimensjonale sjiktmodell, hvorunder avstanden mellom platene etter hvert økes med en sjikttykkelse, slik at ferskt plastmateriale bare på grunn av sin overflatespenning kan flyte inn i det frembrakte mellomrom mellom det sist herdede sjikt og den motstående plate. På denne måte kan det frembringes strukturer innenfor mikrometerområdet meget eksakt.

Denne teknologi benytter seg da foreliggende oppfinnelse av.

For dannelse av sjiktene anvendes da flere forskjellige lysherdbare materialer. Disse materialer kan da ha innbyrdes forskjellige fysikalske, kjemiske og biologiske egenskaper, og f.eks. være elektrisk ledende, elektrisk isolerende eller ha forskjellige optiske brytningsindekser. Ved utskifting av materialene blir også sjikt-segmentene fylt med nytt materiale der hvor det ikke fant sted noen herdning under den tidligere herdningsprosess, slik at det ved den påfølgende herdning ikke bare det øverste sjikt forbindes med det underliggende sjikt, men også materialet i det øverste sjikt forbindes med materialet i et sjikt som ligger under det nest øverste sjikt. Derved vil det være mulig innenfor sjiktrekkefølgen å forbinde en struktur med andre materialegenskaper innbyrdes fra lag til lag. I forbindelse med en volumtransport kan disse ikke herdede områder etter herdning og en spyleprosess opprettes som kanaler som står til forføyning. Likeledes kan disse kanaler benyttes som bølgeledere for høyfrekvens energi, når veggene i kanalene fremstilles i materiale med tilsvarende egenskaper.

Ved hjelp av materialer med innbyrdes forskjellige brytningsindekser kan det også opprettes lysledende strukturer. Disse lysledende strukturer kan da i forbindelse med lystransistorer benyttes i optisk integrerte koplinger (stikkord: lys kopler lys). På denne måte kan også tidligere kjente integrerte kretser (IC) forbindes med hverandre. Under den siste overflate blir da en IC integrert i et hulrom, slik at det over tilslutningene (forbindelsene) kan opprettes en kanal med ledende materiale, og som da kan føres til en ytterligere IC eller også til støpselforbindel-ser, som også er blitt fremstilt på denne måte.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for sjiktvis fremstilling av tredimensjonal anordnede leder-og forbindelsesstrukturer for volum- og energistrømmer hvor det anvendes ulike lysherdbare materialer, hvor hvert sjikt genereres ved at en liten mengde lysherdende flytende plast fester seg mellom to parallelle plater ved hjelp av overflatespenning hvor minst en av platene er gjennomtrengelig for elektromagnetiske bølger (for eksempel lys), som herder det tynne sjiktet med flytende plast i henhold til sjiktene til en 3D-sjiktmodell av de tredimensjonale strukturene som skal genereres, idet modellen er lagret i en tilkoblet datamaskin og de elektromagnetiske strålene herder sjiktet med flytende plast sjikt etter sjikt i henhold til 3D-sjiktmodellen, hvor avstanden mellom platene økes i hvert trinn med én sjikttykkelse, slik at nytt plastmateriale kan flyte inn i et mellomrom som dannes mellom det herdede sjikt og platen kun på grunn av overflatespenningen, med følgende fremgangsmåtetrinn: i. generering av et strukturert sjikt ved strukturert prefabrikasjon av et flytende, lysherdbart materiale med utvalgte fysikalske, kjemiske eller biologiske egenskaper; ii. rensing av den strukturerte sjiktoppbygging for ikke herdet materiale ved hjelp av en spyleprosess, iii. fylling med flytende, lysherdbart materiale med andre fysikalske, kjemiske eller biologiske egenskaper, og overdekking med en definert sjikttykkelse; iv. strukturert herding ved strukturert stivning av områder av det første sjikt og det nye sjikt; v. rensing av de strukturerte sjikt for ikke herdet materiale under den siste strukturering ved hjelp av spyling, vi. fylling med flytende, lysherdbart materiale med andre fysikalske, kjemiske og biologiske egenskaper, samt overdekking med en definert sjikttykkelse; vii. strukturert herding ved strukturert stivning av områder av det andre sjikt og det nye sjikt, slik at det oppnås en forbindelse med materialer med samme fysikalske, kjemiske eller biologiske egenskaper, eller en isolering fra disse materialer; viii. rensing av de strukturerte sjikt for ikke herdet materiale fra den siste strukturering ved hjelp av en spyleprosess; ix. forsyning av områder som ikke er utfylt med materiale med elektroniske, mekaniske, optiske eller kjemiske byggeelementer i henhold til systemet som skal fremstilles; x. fylling av de strukturerte sjikt og byggeelementene med flytende, lysherdbart materiale med andre fysikalske, kjemiske og biologiske egenskaper og overdekking med en definert sjikttykkelse; xii. gjentagelse av trinnene ovenfor til de 3-dimensjonale strukturene er ferdige; karakterisert ved ettilleggstrinnxi: xi. strukturert herding ved strukturert stivning av områder av det nest siste sjikt og det nye sjikt, slik at det oppnås en forbindelse mellom materialer og byggeelementer med samme fysikalske, kjemiske eller biologiske egenskaper, eller en isolering fra disse materialer eller komponenter.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at flere elektroniske, mekaniske, kjemiske eller biologiske/elektriske byggeelementer forbindes med hverandre.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at forbindelsene mellom byggeelementene og utstyrets omgivelser kan benyttes for volum- og energistrømmer.