Akademie-Journal 1/2004 - Union der deutschen Akademien der ...

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übernommen wurden. Dies sind insbesondere die Fotolithographie, kombiniert mit Ätztechniken oder Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten (Abb. 1). Dabei wird z.B. über eine Maske entsprechend der gewünschten Struktur ein fotoempfindlicher Lack auf dem Substrat belichtet. Nach der Entwicklung verbleibt eine strukturierte Fotolackschicht. Anschließend wird mit einer Ätzlösung (naß-chemisches Ätzen) oder einem Ätzgas (Trockenätzen) die gewünschte Struktur aus dem Substrat herausgelöst. Die Mikrotechnik überträgt diese Verfahren auf nicht-elektronische Funktionselemente [3]. Dadurch wird die Integration von mechanischen Komponenten, Sensoren, Aktoren und elektronischen Bauelementen zu komplexen, multifunktionalen Mikrosystemen mit kleinen Abmessungen möglich. Zunächst waren diese Verfahren beschränkt auf die Herstellung ebener (planarer) Strukturen. Inzwischen wurden diese weiterentwickelt, so daß auch die Herstellung dreidimensionaler beweglicher Gebilde möglich ist. Zu den dafür geeigneten Verfahren gehören unter anderem die Tiefenlithographie, das anisotrope Tiefenätzen von Silizium, Opferschichttechniken und die Mikrogalvanik [3]. (Sub-) Feinwerktechnische Herstellung Eine evolutionäre Vorgehensweise bieten die Methoden der Feinwerktechnik bzw. der Ultrapräzisionstechnik, bei denen konventionelle Verfahren zur Herstellung miniaturisierter Bauteile weiterentwickelt werden. Insbesondere Fertigungsverfahren, die mit formgebenden Werkzeugen im Mikrometerbereich arbeiten (Abformtechniken, Spritzgießen, Prägen), eröffnen interessante Ergänzungen und zum Teil auch Alternativen zu mikrotechnischen Prozessen. Aber auch mit Hilfe von Verfahren der Lasermikrobearbeitung oder der Mikrozerspanung lassen sich komplexe dreidimensionale Geometrien aus fast allen Materialien fertigen. Ein Beispiel hierfür ist das Mikroschleifen (Abb. 2), mit dem sich Strukturen von wenigen Mikrometern Größe aus spröden und harten Werkstoffen, wie etwa Glas, Silizium oder gehärtetem Stahl, herausarbeiten lassen [4]. Für die Herstellung und Bearbeitung von komplexen dreidimensionalen Mikrostrukturen oder kleinsten Bohrungen eignen sich Mikroschleifstifte (minimale Durchmesser von 60 µm). Mit diesen winzigen Werkzeugen werden beispielsweise Bohrungen in Einspritzdüsen moderner Dieselmotoren bearbeitet (Abb. 2). Für großflächige Mikrostrukturen oder kleinste Nuten werden Mikroschleifscheiben eingesetzt. Hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und sehr gute Oberflächengüten sind Merkmale dieser Bearbeitung. Die minimale Breite von Mikroschleifscheiben liegt bei 20 µm = 1/50 mm. Als Schneidstoff Akademie-Journal 1/2004 wird sowohl bei Schleifstiften als auch bei -scheiben Diamant oder CBN (Kubisches Bornitrit) verwendet. Mikromontage Der Aufbau miniaturisierter Systeme ist aus technischen (z.B. bewegliche Strukturen, unter- 5 Abb. 1 Fotolithographie und Ätzen. Die Abb. zeigt schematisch die Prozeßschritte zum Erzeugen von Mikrostrukturen sowohl in einem Substrat als auch in auf einem Substrat aufgebrachten Schichten. Das Strukturieren von Substraten wird auch als Volumenmikromechanikbezeichnet. Als Oberflächenmikromechanik wird dahingegen das Strukturieren dünner Schichten auf einem Substrat bezeichnet (Abb. nach Büttgenbach [3]) Abb. 2 Mikrozerspante Strukturen und Mikrowerkzeuge. Auch mit den konventionellen Fertigungsverfahren Drehen, Fräsen, Bohren und Schleifen lassen sich kleinste Strukturen fertigen. Die Abb. zeigt verschiedene Schleifwerkzeuge sowie Strukturen, die subfeinwerktechnisch gefertigt wurden (Quelle: IWF Braunschweig, Bosch)
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