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Glas in der Mikrotechnik

Autor/-in/-en:Ulrike Brokmann, Dagmar HülsenbergTU Ilmenau, Fachgebiet Glas- und KeramiktechnologieMike Stubenrauch, Martin HoffmannTU Ilmenau, Fachgebiet Mikromechanische Systeme

Layout: Ilona HirtTU Ilmenau, Fachgebiet Mikromechanische Systeme

Juni 2006

©Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.Diese Unterlagen wurden mit großer Sorgfalt erstellt und geprüft. Trotzdem können Fehler nicht vollkommen ausgeschlossen werden. Der Autor/ Die Autorin /Die Autoren kann/können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen.

Erarbeitet im Rahmen des Projektes „Microteaching – Modulare Lehr- und Lernangebote für eine zeitnahe, bedarfsgerechte und gezielte Weiterbildung“ im Rahmen des EU-Programms LEONARDO DA VINCI, Laufzeit 2004 - 2007

Gefördert aus Mitteln der EU

Koordinator des Teilprojektes in Thüringen:BWAW Bildungswerk für berufsbezogene Aus- und Weiterbildung Thüringen gGmbHPeter-Cornelius-Straße 12, 99096 Erfurt; Tel: 0361 601460; Fax: 0361 6014612; E-Mail: [email protected]

InhaltWerkstoffliche Grundlagen

Ausgewählte Oberflächenmodifizierungen

Mikrostrukturierung

Fügen

•Charakteristik des Glaszustandes•Struktur der Gläser•Herstellung•Ausgewählte Formgebungsverfahren•Spezifikationen

•Reinigung•Beschichtung•Ionenaustausch

•Nasschemisches Ätzen•Trockenätzverfahren•Mechanische Verfahren•Laserbearbeitung•Fotostrukturierung

•Thermisches Bonden•Mikrogalvanik

Inhalt Grundlagen Oberflächenmodifizierungen Mikrostrukturierung Fügen Literatur


Werkstoffliche Grundlagen

Charakteristik des Glaszustandes

Struktur der Gläser

Herstellung

Ausgewählte Formgebungsverfahren

Spezifikationen




Glas ist ein nichtkristalliner Festkörper obwohl seine Struktur der einer Flüssigkeit ähnelt. In einer vereinfachten Vorstellung bilden die Glasbildner (meist SiO2) ein regellos zusammenhängendes Netzwerk, in dessen Lücken die anderen Inhaltsstoffe (Netzwerkwandler) eingebaut sind.Die Glasherstellung ist dadurch gekennzeichnet, dass die kristalline Struktur eines Rohstoffs durch Eintrag von Energie zerstört wird. Unter der Glasbildung versteht man einen kinetisch kontrollierten Prozess, bei dem eine Schmelze, verbunden mit einer Zunahme der Viskosität, schnell abkühlt, ohne zu kristallisieren. Im Gegensatz zu kristallinen Stoffen, bei denen eine sprunghafte Änderung der Viskosität und auch aller anderen Eigenschaften bei der Schmelztemperatur eintritt, ist bei Gläsern der Übergang vom festen in den flüssigen Zustand (und umgekehrt) allmählich. Im Transformationsbereich liegen viskoses Fließen und spröd-elastisches Verhalten gleichberechtigt nebeneinander vor. Im Transformationsbereich ändern sich die Eigenschaften schneller als bei Temperaturen außerhalb dieses Bereiches.Die Herstellungsstufen von Glas lassen sich eindeutig Viskositätsbereichen zuordnen. Diese sind glasunabhängig. Jedoch die zugehörigen Temperaturen und Intervallbreiten ändern sich in Abhängigkeit von der Glaszusammensetzung.

Temperaturabhängigkeit des spezifischen Volumens beim Übergang einer Schmelze zu einem FestkörperViskositäts-Temperatur-Verlauf



Amorphe Erstarrung einer Schmelze:Mit Abnahme der Temperatur erfolgt bei TS (Schmelztemperatur) keine Kristallisation. Bei weiterer Temperaturverringerung „unterkühlt“ die Schmelze. Der gestrichelte Bereich kennzeichnet metastabilethermodynamische Gleichgewichtszustände bis zu einer Temperatur Tg (Transformationstemperatur), ab der die Kurve parallel zu der des chemisch gleich zusammengesetzten Kristalls verläuft. Die Schmelze geht in den mechanisch festen Glaszustand über. Ursache ist die steigende Viskosität beim Abkühlen. Dadurch erfolgt die Einstellung der zu jeder Temperatur gehörenden Flüssigkeitsstruktur mit dem Ziel der Gleichgewichtseinstellung immer langsamer. Ab Tg ist dies bei kontinuierlicher Abkühlung nicht mehr möglich. Die unterkühlte Schmelze geht in den Glaszustand über.

Beispiel:Temperaturabhängigkeit des spezifischen Volumens beim Übergang einer Schmelze zu einem Festkörper





Beispiel: Viskositäts-Temperatur-Verlauflg η (η in dPas) 16 12 8 4 0

T [°C]

Glas bei Raumtemperatur lg η = 18 bis 19

Transformationsbereich (Kühlbereich) Lg η = 14,7 Unterer Kühlpunkt Lg η = 13,3 Transformationspunkt Lg η = 13,2 Oberer Kühlpunkt

Schmelz- und Läuterbereich lg η = 1 – 2 Verarbeitung durch Gießen

Verarbeitungsbereich (Pressen, Ziehen, Blasen...)lg η = 7,6 Erweichungspunkt (Littletonpunkt) lg η = 4 Verarbeitungspunkt

Die Viskosität oder innere Reibung stellt eine Stoffeigenschaft dar. Sie kennzeichnet das Verhalten eines Stoffes im stationären Zustand, bei Einwirkung einer konstanten Kraft eine konstante Verformungs-geschwindigkeit aufzuweisen. Die bevorzugt verwendete Einheit derdynamischen Viskosität ist nachDIN ISO 7884 dPa*s.Die Viskosität der Gläser ist von deren chemischer Zusammen-setzung abhängig. Einen starken Einfluss auf die Viskosität übt die Temperatur aus. Die entsprechen-den Viskositäts-Temperatur-Kurven der Gläser besitzen einen grund-sätzlich gleichen und charakteristi-schen Verlauf .




Chemische Stoffe mit der Fähigkeit zur Netzwerkbildung heißen Glasbildner. In anorganischen Verbindungen sind dies hauptsächlich die Oxide des Si, B, P, Ge und As.

Der vierfach negativ geladene SiO4-Tetraeder ist der grundlegende netzwerkbildende Baustein aller wirtschaftlich bedeutenden Silikatgläser

Si

O-


Die amorphe Struktur eines Silikatglases ist durch ein ausschließlichnahgeordnetes Netzwerk bestehend aus SiO4-Tetraedern gekennzeichnet, zwischen denen die Fernordnung fehlt.

Beispiel: Kieselglas (SiO2)



Wirkung der Netzwerkwandler:

- Auflockerung des Netzwerkes- Verminderung der Härte, Festigkeit und

Erweichungstemperatur- Erhöhung der thermischen Dehnung- Zweiwertig positiv geladene Netzwerkwandlerbeeinflussen Grundstruktur weniger stark als einwertigpositive geladene

- Große Kationen weiten die Struktur stärker auf, sind aber selbst nicht so beweglich.


Der Einbau von Metalloxiden, z.B. in Form von Alkali- und Erdalkalioxiden, in ein SiO2 Netzwerk führt zu unterschiedlichen Bindungszuständen der Sauerstoffionen. Die Silizium-Sauerstoff-Tetraeder sind über Sauerstoffbrücken miteinander verbunden und bilden das Netzwerk. Der Einbau von Netzwerk-wandlerionen führt zur Ausbildung von Trennstellensauerstoffionen.

Trennstellensauerstoff

Netzwerkwandlerion

Brückensauerstoff

Netzwerkbildnerion

Bsp.: Natriumsilikatglas



Glasarten:Die Einteilung der Gläser erfolgt u.a. nach dem chemischen Grundcharakter.

Oxidische Ein- und Mehrkomponentengläser (Kieselglas, Boratglas, Phosphatglas)

Nichtoxidische und nichtsilikatische Gläser (Fluoridglas, Chalkogenidglas)

Silikatgläser (Alkali-Erdalkali-Silikatglas, Borosilikatglas, Bleisilikatglas)

reines Silikatglas SiO2

Zweikomponenten-Glas: SiO2 + Alkali- oder ErdalkalioxidAlkalioxide: Li2O, Na2O, K2O,...Erdalkalioxide: MgO, CaO, BaO,...

Mehrkomponentenglas: Alkali-Erdalkali-SilikatglasAlkali- und Erdalkalioxide wie bei Zweikomponentenglaszusätzlich können noch enthalten sein: Al2O3, B2O3, PbO, ZnO, As2O3, TiO2, Sb2O3, ZrO2, FeO, La2O3, CeO2, CdO, u.s.w.



Glasschmelze

GlasrohstoffeSand, Soda, Pottasche,

Kalk, Dolomit, ...

ScherbenEigenscherben,

Fremdscherben aus Recycling

Gemengeaufbereitung

Ziehen Blasen Pressen Floaten Gießen Walzen Schleudern

Kühlen

Schneiden, Bedrucken, Schleifen, Gravieren, Polieren, Ätzen, Verschmelzen, Bohren, Biegen, Verspiegeln, Beschichten, Facettieren

•Rohre•Stäbe•Flachglas•Fasern

•Flaschen•Gläser•Laborglas•Lampenglas•Kristallglas•Wirtschaftsglas

•Kristallglas•Wirtschaftsglas•Brillenglas

•Flachglas•Fensterscheiben•Autoscheiben•Spiegel•Möbelglas

•opt. Gläser•Teleskop-Spiegel

•Profilglas•Ornamentglas•Drahtglas

•Bildschirme•Glaswolle•Glasfasern

Herstellung




Float-VerfahrenDas Float-Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von Flachglas und stellt eine Kombination aus Ziehen und Fließen dar.

Es kann zur Herstellung von Substraten für Anwendungen in der Mikrotechnik eingesetzt werden.

Beim „Floaten“ fließt das Glas aus der Schmelzwanne über einen Lippenstein bei ca. 1000°C auf ein Bad aus flüssigem Zinn auf, breitet sich auf diesem aus und erhält die gewünschte Feuerpolitur. Das Glasband kühlt sich kontinuierlich auf 600°C ab, wird vom Zinnbad abgehoben und dem Kühlofen zugeführt.

Typische Dicken liegen im Bereich 3-5mm.




Top-RollingDas Top-Rolling ist eine Erweiterung des Float-Verfahrens mit einer größeren Variationsbreite an herstellbaren Glasdicken (0,7-18mm).Die Einstellung der Glasdicke erfolgt über die Stauchung oder den Verzug des Glasbandes auf dem Zinnbad durch die definierte Winkelstellung der Top-Roller.Die hohe Qualität der Oberflächen und die geringen erzielbaren Dicken ermöglichen oft einen direkten Einsatz der Glasplatten für die Mikrotechnik (z.B. Borosilikatglas: Borofloat von Schott Jena)Problematisch im mikrotechnischen Sinne sind die hohen Schmelzleistungen der Anlagen (bis zu 800 Tonnen pro Tag), so dass ein Einsatz für Spezialgläser ausscheidet.Darüber hinaus muss das Zinnbad unter stark reduzierender Atmosphäre gefahren werden, wodurch Gläser mit Reduktionsempfindlichkeit nicht hergestellt werden können.




Down-Draw Verfahren

Das Down-Draw Verfahren ist ein sehr modernes Verfahren, das zur direkten Herstellung von Dünnglas angewendet wird.

Bei diesem Verfahren wird das Glas aus der Arbeitswanne nach unten über eine Auslaufdüse abgezogen.

Entsprechend dieser Vorgehensweise resultieren höchste Anforderungen an die Homogenität der Schmelze und der Temperatur insbesondere im Bereich der Ziehdüse.

Die herstellbaren Glasdicken liegen im Bereich 0,03 – 3,5mm.

Glasabzug

Schmelzaggregat

Arbeitswanne

Ziehdüse




Fusion-Down-Draw Verfahren

Das Fusion-Down-Draw Verfahren ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung extrem dünner Glasplatten. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass das Glas aus der Arbeitswanne in eine Überlaufrinne fließt, die beidseitig vom Glas umflossen wird. Das Glasband wird dann nach unten abgezogen.

Da die Formgebung der Oberfläche ohne Werkzeug erfolgt, ist die Oberflächengüte der Glasplatten extrem hoch.




Nachverziehen von Glasplatten

Beim Nachverziehen von Flachglas zur Herstellung von Dünnglas wird eine Glasscheibe von oben einem Ofen zugeführt und in diesem bis zur Viskosität, die ein Umformen gestattet, erwärmt.

Von unten wird mit größerer Geschwindigkeit abgezogen.

Die Glasdicke stellt sich in Abhängigkeit von Vorschub und Abziehgeschwindigkeit ein. Es sind Glasdicken kleiner als 100µm möglich.

Das gleiche Verfahren kann zum Nachverziehen von runden oder profilierten Glashalbzeugen eingesetzt werden.

Glasplatte (2-4mm dick)

Elektrisch beheizter Ofen

Verzogenes Glasband

Abzugseinrichtung



Spezifikationen

Für die Mikrotechnik sind aus Sicht der Anpassung thermischer Ausdehnungskoeffizienten, Temperaturstabilität von Eigenschaften und verfügbarer Mikrostrukturierungstechniken Kieselglas, Borosilikatgläser und fotostrukturierbare Spezialgläser von Bedeutung.

Kieselglas ist ein Einkomponentenglas bestehend aus SiO2. Die technische Bedeutung beruht vor allem auf der geringen thermischen Dehnung, der hohen Temperaturbelastbarkeit (bis 1000°C) und der extremen UV-Durchlässigkeit.Borosilikatgläser zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen gegenüber anderen Silikatgläsern erhöhten Anteil SiO2 sowie bis zu 13 Masse% B2O3 besitzen. Charakteristisch ist eine hohe Beständigkeit gegen chemische Einwirkungen und Temperaturunterschiede. Deshalb finden sie überwiegend Anwendung in Bereichen der chemischen und pharmazeutischen Industrie oder als „feuerfestes“ Geschirr. Die Variationsbreite der chemischen Zusammensetzung ist sehr groß. Maßgeblich eigenschaftsbestimmend ist, wie die für die Glasschmelze geeigneten Borverbindungen mit den anderen Metalloxiden kombiniert sind.Fotostrukturierbare Spezialgläser gehören zur Gruppe der dotierten Lithium-Aluminium-Silikatgläser. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie infolge einer maskierten UV-Bestrahlung und anschließenden thermischen Behandlung basierend auf heterogener Keimbildung an den belichteten Bereichen partiell kristallisieren. Die kristallisierten Bereiche besitzen in verdünnter Flusssäure eine erhöhte Löslichkeit, sodass das Glas geometrisch mikrostrukturierbar ist. Kommerzielle einschlägige Gläser sind FOTURAN (Fa. Schott, Deutschland), PEG3 (Fa. Hoya, Japan) und FOTOFORM (Fa. Corning, USA, Produktion 1997 eingestellt). Am Fachgebiet für Glas- und Keramiktechnologie der TU Ilmenau wird zu Forschungszweckenmit einem eigens entwickelten fotostrukturierbaren Glas FS21 gearbeitet.



Spezifikationen

Typische Glaszusammensetzungen Borosilikatgläser

Komponente Gew.%

SiO2 70 – 80

B2O3 7 – 13

Na2O, K2O 4 – 8

Al2O3 2 – 7

Weitere mögliche Oxide zur Eigenschaftsanpassung (chemische Stabilität, thermische Ausdehnung etc.)

ZnO, TiO2, Sb2O3

BaO, As2O3



Spezifikationen

Typische Glaszusammensetzungen Fotostrukturierbare Gläser

Masse % Foturan PEG3 FS21 SiO2 79,1 80,3 74,29 Li2O 9,6 10,4 11,61 Na2O 1,7 < 0,1 2,74 K2O 3,69 3,57 4,16

Al2O3 4,16 4,82 7,2 ZnO 1,01 0,49 0 Ag2O 0,06 0,01 0,12 SnO < 0,01 < 0,01 0,07

Sb2O3 0,51 0,23 0,4 CeO2 0,03 0,01 0,03



Eigenschaft Kieselglas Borosilikatgläser Fotostrukturierbare Gläser

Transformationstemperatur Tg [°C] 1100°C 430 ≤ Tg ≤ 745

3,1 ≤ α ≤ 4,1

2,12 ≤ ζ ≤ 2,57

44 ≤ E ≤ 79

1 bis 3

1 bis 4

1 bis 3

1,466 ≤ nd ≤ 1,534

4,3 ≤ ε ≤ 6,1

215 ≤ Tκ100 ≤ 585

450 ≤ Tg ≤ 465

Thermischer Ausdehnungskoeffizient α[10-6 K- 1]

0,55 8,4 ≤ α ≤ 10,6

Dichte ζ [g/cm³](25°C)

2,2 2, 34 ≤ ζ ≤ 2,37

E-Modul [kN/mm2] 66 74 ≤ E ≤ 81

Wasserbeständigkeit 1 5

Säurebeständigkeit 1 2

Laugenbeständigkeit 1 2

nd 1,458 1,511 ≤ nd ≤ 1,522

Dielektrizitätszahl ε(1MHz, 25°C)

3,78 ~ 6,5

Tκ100 [°C] 600 ~ 134

Spezifikationen

Eigenschaftsvergleich



Ausgewählte Oberflächenmodifizierungen


Reinigung

Beschichtung

Ionenaustausch


Reinigung

Ziele Ursachen / Anwendung

Entfernung von lose anhaftenden Teilchen Staub, Reste vom Polierprozess

Entfernung von fest anhaftenden Substanzen als Folge des Polierprozesses

Kitte, Lacke, abgeschiedene chemische Verbindungen, Korrosionsprodukte

Herstellung von Oberflächen mit gewünschter optischer Qualität

gute Transparenz

Herstellung von Oberflächen mit guten Hafteigenschaften

Korrosionsschutz, Verspiegelung, Reflexions-und Antireflexionsschichten, Verwendung als Substratmaterial

Schutzfunktion zur Vermeidung einer fortschreitenden Oberflächenkorrosion



Reinigung


Problem: In der Regel unbekannte Zusammensetzung der Oberflächenverunreinigung

Möglichkeiten: 1. Chemische Auflösung der Verunreinigung ohne Glasangriff

2. gleichmäßige Auflösung der Glasoberfläche, Verunreinigungen werden mit weggeschwemmt


Reinigung

Auswahl richtet sich nach:

Kriterium EingrenzungArt der Verunreinigung Lose Partikel, anorganische Substanzen, organische

Filme, Oberflächenwasser

Glaszusammensetzung Silikatgläser

Zweck der Reinigung Optische Transparenz,Vorbereitung für Beschichtungs- und Fügeprozesse



Reinigung

Flüssigphasen- undDampfphasenreinigung

Ziel: Entfernung von Staub und organischen / anorganischenVerunreinigungen

Methode: Lösungsmittel mit hohem Dampfdruck umströmen diezu reinigenden Proben

Bemerkung: Lediglich die Reinigung mitorganischen Lösungsmitteln erfolgt ohne chemischen Glasangriff.

Reinigungsmedium EinsatzbedingungDeionisiertes Wasser Flüssigphase, 25 – 100°C, in

Kombination mit Ultraschall

Konzentrierte Säuren:HNO3, H2SO4, HCl, HClO4, H3PO4, HCl+H2O2, H2SO4+K2Cr2O7 HF, NH4, HF2, NH4F

Flüssigphase, 25-90°C

Verdünnte Lösung, 25°C

Organische Säuren:Citronen-, Oxal-, Wein-, Adipin-, Essigsäure

Wässrige Lösung, 25-100°C

Alkalilaugen:KOH, NaOH, NH4OH

Wässrige Lösung, 25-100°C

Neutralsalzlösungen,Pufferlösungen

Wässrige Phase, 25-100°C, verschiedene pH-Werte

Seifenlösungen, Detergentien

Wässrige Phase, 25-100°C, mit Ultraschall

Organische Lösungsmittel

Dampf- und Flüssigphase, mit Ultraschall



Grundtypen

Stoßdesorption von Oberflächenatomen /-molekülen

Chemische Reaktionen in Form der Oxidation von Kohlenwassererstoffen und Bildung gasförmiger Reaktionsprodukte anhaftender Festkörper

ThermodesorptionErwärmung der Oberfläche durch auftreffende Ionen

Oberflächenreaktionen infolge Rekonstruktion der Oberfläche unter Einfluss der Umgebung

Reinigung

Physikalisch-chemische Methoden

Methoden

Oberflächenpräparation durch Ionenbeschuß(Sputterverfahren)

Bestrahlung von Oberflächen(UV-, Röntgen, γ-Strahlung, Einsatz an Modellgläsern, bisher nur zu Forschungszwecken)

Reaktive Verfahren(Reaktives Plasmaätzen, Sauerstoffspezies zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen, F-, Cl-haltigeRadikale zum Abtragen von SiO2, Si, Si3N etc.



Beschichtung


Ziel: Auftrag von Funktionsschichten (einige nm – einige µm Dicke)

Physikalische Methoden

Sputtern: Zerstäubung von Metallen, Legierungen oder Verbindungen durch Beschuss mit Argon-Ionen im Vakuum

Aufdampfen: Thermische Verdampfung von Reinstoffen im Hochvakuum

IonenunterstützteVerfahren: Aufdampfen in Kombination mit Energieeintrag durch ionisiertes

Argon


Beschichtung


Bedampfen

Prinzip - Verdampfen von Metallen und Metalloxiden im Hochvakuum

Verdampfungsquellen: - widerstands- oder induktionsbeheizte Tiegel- Elektronenstrahl-Verdampfer

- Kondensation auf der Glasoberfläche

Einsatzgebiete- optische Verspiegelungen- dichroitische Schichtsysteme

Limitierungen- Dampfdrücke der Reinstoffe (Elemente) variieren sehr stark- nicht geeignet für Legierungen (stark unterschiedliche Dampfdrücke!)


Beschichtung


Sputtern

Prinzip- Zerstäubung von Metallen, Legierungen oder Verbindungen durch

Beschuss mit Argon-Ionen im Vakuum; - Niederschlag des zerstäubten Materials auf dem Substrat

Einsatzgebiete- geeignet für die Beschichtung mit Oxiden, Nitriden u.a. Verbindungen- hohe Abscheidraten durch Einsatz von Magnetron-Quellen möglich- hohe Argonionen-Dichte durch zusätzliche Magnetfelder- Durchlauf-Beschichtung von plattenförmigen Substraten möglich- Multi-Target-Anlagen erlauben die Abscheidung von viellagigen Schichten

in Vakuumfolge, z. B. für schmalbandige optische Filter


Beschichtung


Hochrate-Magnetron-Sputtern

Substrat

E-Feld

B-Feld

Argon-Atom

Argon-Ion

Elektron

Target-Atom

Target

Magnetron-Sputterprozess:- hohe Ar-Ionisationsrate durch Anreicherung von Elektronen im Magnetfeld

(„Magnetron-Effekt“: jedes Elektron kann mehrere Ar-Ionen generieren)- Target: wird durch Ionenbeschuss abgetragen


Beschichtung


Chemische VerfahrenGasphasen-Abscheidung (Chemical Vapour Deposition, CVD)Prinzip- Abscheidung von Schichten aus gasförmigen Edukten- Reaktion durch thermische oder Plasma-Aktivierung nahe der Glasoberfläche- Vorzugsweise für funktionale Oberflächenschichten

Plasma-Impuls-CVD (PI-CVD, Schott-Patent, speziell für komplexe Geometrien)- 1) Einbringen einer definierten Menge gasförmiger Ausgangsstoffe in den Reaktor- 2) kurzzeitige Zünden eines Plasmas Abscheidung einer definierten Schicht- 3) Absaugen der Reaktionsprodukte- 4ff) ggf. Wiederholung für weitere Schichten / größere Schichtdicken- besonders geeignet für Hohlkörper


Ionenaustausch

Das Ziel von Ionenaustauschprozessen ist die Modifizierung von Glasoberflächen gegenüber dem Glasvolumen z.B. zur Oberflächenverfestigung oder zur Brechzahländerung in mikrostrukturierten Glasbauteilen für die Gradientenoptik oder Lichtwellenleiterintegration.Ionenaustauschprozesse resultieren aus der Reaktion eines Elektrolyten (Schmelzen, Pasten, Gase, wässrige Lösungen) mit einer oxidischenGlasoberfläche auf Basis von Diffusionsprozessen. Prozessbestimmend sind: Art, Konzentration und Beweglichkeit der am Diffusionsprozess beteiligten Ionen, Temperatur-/Zeitregime, Kontaktverhältnisse zwischen den Medien, den Diffusionsprozess unterstützende Maßnahmen (z.B. elektrische Feldunterstützung) sowie die Glasstruktur. Aufgrund des einfachen apparativen Aufwandes und der preiswerten Realisierbarkeit erfolgt der Ionenaustausch häufig über Salzschmelzen als Ionenaustausch ca. 30K unterhalb der Transformationstemperatur des Glases.


Brechzahländerung

Festigkeitserhöhung

Erzeugung einer Oberflächendruckverspannung durch Eindiffusion von Alkaliionen mit großem Ionenradius. Die kleineren Ionen diffundierenentgegengesetzt in die Schmelze. Die druckverspannte Oberflächenschicht sollte etwas dicker als die Tiefe der zu schließenden Mikrorisse sein, d.h. 10 ... 20µm.

Änderung der Dichte in Abhängigkeit vom Ionenradius und der Polarisierbarkeit der interdiffundierenden Netzwerkwandlerionen.


Ionenaustausch

Behandlung der Glasbauteile in Salzschmelzen:Diffusion von Ionen (KNO3, NaNO3)Brechzahländerung

Sender

Empfänger

IntegrierterLichtwellenleiter

Deformationssteg

Beispiel: Glasfeder mit integriertem Lichtwellenleiter

Brechzahlprofile in Glasbauteilen(a: KNO3, 375 °C, 2 h; b: NaNO3, 380 °C, 2 h)

1,50601,50801,51001,51201,51401,51601,51801,52001,52201,5240

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

depth [µm] (0 = surface)

refr

actio

n in

dex

refraction index of bulk glass

1,517

1,518

1,519

1,520

1,521

1,522

1,523

0 5 10 15 20 25 30

depth [µm] (0 = surface)

refr

actio

n in

dex



Mikrostrukturierung


Nasschemisches Ätzen

Trockenätzverfahren

Mechanische Verfahren

Fotostrukturierung

Laserbearbeitung


Einteilung

Mikrobearbeitung von Glas,Geometrische

Mikrostrukturierung(Bauteilherstellung)

Chemische Verfahren• Nassätzen• Trockenätzen

Laserverfahren• Direktes Abtragen• Laseraktivierte Prozesse

Mechanische Verfahren• Schleifen, Fräsen, Bohren• Ultraschallbearbeitung• Partikelstrahlen• Wasserstrahlen

Kombinierte Verfahren• Fotostrukturierung

Mikrostrukturierung




Beim nasschemischen Ätzen von Glas erfolgt der Ätzabtrag, beginnend von der Oberfläche, in alle Richtungen gleichmäßig (isotrop), da es keine Kristallorientierungen mit unterschiedlichen Ätzraten gibt.

Glasbauteil

Beschichtung mit Metallschicht

Maskierte Belichtung

Resiststrukturierung: Entwickeln, Ätzen

Strukturübertragung in Metallschichtz.B. Reaktives Ionenätzen

Strukturübertragung in GlasIsotropes Glasätzen

Entfernen der Lackschicht

Entfernen der Metallschicht

Beschichtung mit Fotolack

ProzessschritteBeispiel: geätzte Näpfchen in Borosilikatglas


Beispiel: geätzte Kanalkreuzung in Borosilikatglas



Abtragsmechanismen von Glas in verschiedenen Medien

Laugenangriff Säurenangriff HF-Angriff

OH-Gruppen setzen sich im Netzwerk an die Stellen der Brückensauerstoffe. SiO4-Tetraeder werden isoliert. Das Netzwerk wird aufgelöst. Die Zeitkonstanten sind wesentlich höher als bei HF-Angriff. Wasserangriff ist analog zu verstehen. Er erfolgt nur wesentlich langsamer.

Durch einen Austauschprozess werden vorwiegend ein- (und zweiwertige) Kationen aus der Ober-fläche herausgelöst. Die resultierende SiO2 - reiche Schicht schützt das darunter liegende Glas in zunehmen-dem Maße vor weiterem Angriff. Der Prozess ist diffusionskontrolliert.

Fluorionen können die Brücken-sauerstoffe im Netzwerk ersetzen. Entsprechend der Reaktionsglei-chungen:SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2OSiF4 + 2HF → H2SiF6

wird das Glasnetzwerk vollständig gelöst. Es entsteht Hexafluorkieselsäure als Reaktionsprodukt. Wasserlöslich: NaF, Wasserunlöslich: KF

Δm ~ t Δm ~ √t Δm ~ t



Trockenchemisches Ätzen

Reaktives Ionen-Ätzen (RIE)


Vakuum,Reaktionsprodukte

≈

Reaktionsgase (fluor- und/oder chlorhaltige Gase)

Plasma

-- - - - - - - - - - - - - -

-

+ ++ + +

Voraussetzung: alle Reaktionsprodukte sind bei Raumtemperatur oder geringfügig höherer Temperatur gasförmig!



Abtragsmechanismenmittels Plasma-unterstützten chemischen Verfahren


Voraussetzungalle Glasbestandteile bilden flüchtige Reaktionsprodukte mit den eingesetzten Ätzgasen

unproblematische Glasbestandteile:- Silicium, Bor, Phosphor (bilden flüchtige Reaktionsprodukte mit fluorhaltigen Ätzgasen)

problematische Bestandteile in Gläsern:- Aluminium (erfordert chlorhaltige Ätzgase)- Alkali- und Erdalkali-Metalle (können nur duch Argon-Zusatz entfernt werden)

FAZITDas chemisch unterstützte Trockenätzen von Glas ist fast ausschließlich für Si-basierte Gläser ohne Aluminium- oder Erdalkali- bzw. Alkali-Metall-Zusatz anwendbar. Der Eintrag von konventionellen Gläsern in Anlagen für Halbleiterprozesse ist ausKontaminationsgründen nicht möglich.



Abtragsmechanismenmittels Plasma-unterstützten physikalischen Verfahren


gemeinsames Prinzipmechanischer Abtrag durch Ionenbeschuss, zumeist Argon- oder Gallium-Ionen

Inverses Sputtern• Zerstäuben der Substratoberfläche statt des Targets• abgetragenes Material bleibt in der Prozesskammer zurück• geringe Selektivität zu Maskierungen (Fotolack, Metallen)

Ionenstrahl-Ätzen• Abtrag durch einen beschleunigten, gerichteten Argon-Ionenstrahl• ähnlich wie Inverses Sputtern, jedoch höhere Richtungsanisotropie

Fokussierte Ionenstrahlätzung (FIB – Focussed Ion Beam)• Abtrag durch einen mittels elektromagnetischer Optik fokussierten Gallium-Ionenstrahl

mit wenigen Mikrometern Durchmesser • nur für die lokal begrenzte Strukturierung (z.B. zu Analysezwecken)



Physikalische Verfahren


Ionen-quelle

zu ätzendes Substrat

Ionen-Strahl-Ätzen (Ion Beam Etching)

abgetrageneSubstrat-Atome

- abgetragenes Material schlägt sich in der Ätzkammer nieder- Selektivität ist gering- Anisotropie ist hoch (Abtrag in Richtung der Ionenstrahl-Richtung)

Ar-Ionen


Schleifen Drehen

Scheiben Stifte Einzeldiamanten

Gräben, Säulen Komplexstrukturen Flächen, Nuten

Drähte





Besonderheiten schleifender VerfahrenDrehzahl Anpassung technologischer Prozesse mit dem Ziel, notwendige

Schnittgeschwindigkeiten bei Schleifstiften mit minimalen Durchmessern (< 100µm) zu erreichen.

Präzisionsanforderungen(Fertigung von 5µm Strukturen)

Notwendige Positionsauflösung ~0,1µm,Notwendige Wiederholungsgenauigkeiten ~1µm,Entwicklung von Mikrowerkzeugmaschinen als Alternative zu konventionellen Maschinen und Ultrapräzisionsmaschinen

Werkzeuge Diamant als Schneidwerkstoff erforderlich

Schleifscheiben Reduzierung der Schleifscheibendicke zieht drastische Reduzierung der Diamantkorngrößen nach sich. Anwendung: Dicing-Technologie, Schleifnuten von 15µm Breite und 500µm Tiefe sind herstellbar

Schleifstifte Durchmesser bis zu 30µm herstellbar,Körnung >0,5µm

Ultraschallunterstützung(optional möglich)

Normaler kinetischer Prozess des Schleifens ist durch eine Ultraschall-Vibration überlagert (Frequenz: 20kHz, Amplitude µm-Bereich).Stabilerer Abtragsprozess,Geringere Substratbelastung (thermisch und mechanisch)




Eine Alternative zu den Prozessen mit rotierenden Werkzeugen ist das Mikrodrahtsägen.

Bei diesem Verfahren wird ein Draht, der mit dem Schneidmittel beschichtet ist, von einer Rolle auf eine andere gewickelt und befindet sich dabei im Eingriff mit dem Werkstück. Auf diese Weise lassen sich Nuten oder Form-körper mit zweidimensional strukturierter Geometrie erzeugen.

Drahtdurchmesser zwischen 700 µm und 130 µm mit Diamantkörnungen im Bereich von 10 µm bis 60 µm kommenstandardmäßig zum Einsatz. Spezial-drähte reichen bis zu 60 µm Draht-durchmessern.

Mikrodrahtsägen


Quelle: well Drahtsägen GmbH


Bedingungen

• Extreme Maschinenanforderungen (Drehzahlen)

• In der Regel nur Diamantwerkzeuge (monokristallin, polykristallin, CVD-Schicht)

• Sehr geringe Eingriffstiefen Flächen mit geringer Rauheit

vc

AUS

WerkstückWerkzeug

Zur Glasbearbeitung oft Ultraschallunterstützung

Beispiele für Glasspäne (Quelle: IPT Aachen)




HF Generator

Schallwandler

Suspensionssystem

Probe

z-AchseWerkzeug

Sonotrode

UltraschallbearbeitungPrinzip:

• Suspension mit losem Korn (5 bis 80 µm) im Spalt zwischen WZ und WS

• WZ schwingt mit US-Frequenz (20 kHz, 10 bis 40 µm, longitudinal)

• Werkzeugbewegung Stoß auf Körner Abtrag

• Abtragsleistung stark abhängig von Bruchzähigkeit

• Systemabstimmung erforderlich, Werkzeugverschleiß beachtenAnlagenschema




Direkter Stoß

Indirekter Stoß

KornWerkzeug

Probe

Ultraschall -amplitude

Strukturierungsbeispiel (Quelle: IPT Aachen)

Stoßprozesse im Arbeitsspalt

Ultraschallbearbeitung




Strahlmittel

• meist Al2O3 ca. 30 µm

• auch SiC, Glaspulver, WC, SiO2

• im Luftstrahl beschleunigt bis 200 m/s

• Stoßenergie als bestimmender Parameter

Abtragsprinzip

Impuls Lateralrisse

Longitudinalrisse

Deformationszone

Beispielgeometrien (Quellen: LTF-GmbH, micronit)

Mechanische Verfahren Partikelstrahlen




Technische Parameter- Strahlmittel (Al2O3, SiC, Glas, Körnung 10 bis 80 µm,

Kornform),- Luftdruck p (2 bis 8 bar),- Düsendurchmesser d (0,1 bis 0,8mm),- Düsenabstand a (0,25 bis 25 mm),- Strahlwinkel ß zwischen Düse und

Substratoberfläche,- Vorschubgeschwindigkeit der Düse (0,5 bis 10 mm/s).

Vorteile:- Geringe Investitionskosten (erträgliche

Maschinenkosten, kein Reinraum)- geringer Wartungsaufwand- für unterschiedlichste Materialien geeignet- kaum thermische Belastung des Werkstücks- höhere Abtragsraten verglichen mit Trockenätzverfahren - höhere Anisotropie verglichen mit isotropen Ätzverfahren

Abrasivstrahlen: Freistrahlen

1. Glassubstrat

2. Partikelstrahlenxy

Strahlgerät

Partikelstrahl

Substratpositionierung



Mechanische VerfahrenAbrasivstrahlen: Maskenverfahren

Glassubstrat

Substratmaskierung

Entfernung der Maske

Sandstrahlen

xy

Partikelstrahl

Düse

Besonderheiten:• Maske auf Substrat • Düsendurchmesser 6 bis 10 mm (Borkarbid, Hartmetalle)• Substrat mit Maske wird abgerastert• Zweiseitenbearbeitung möglich (justierte Zweitmaske)

• Strukturwinkel: 70 und 86 °• Oberflächenrauheiten: 1 bis 5 µm • Kleinste Strukturen: 50 µm ... 200 µm• Toleranzen: ± 30 µm• Aspektverhältnis: 1 : 3

Vorteile:• Parallele Fertigung von mehreren Strukturen• Komplexes Design möglich• Hohe Abtragsraten (bis 1 mm/min, optimiert auf Abtrag)

Strahlmittel:• SiC-, Al2O3-Körnung (180 ... 70 ... 30 ... 9 ... 3 µm)• Bei sehr feinem Korn höhere Oberflächenqualität, aber

Problem der Impulsübertragung (Abtragsrate)



Mechanische Verfahren WasserstrahlenBeim Wasserstrahlschneiden wird ein Wasserstrahl (ggf. partikelhaltig) durch eine Düse auf eine Substrat-oberfläche gerichtet.

Technische Parameter:Arbeitsdruck: 4000 barDüsendurchmesser: 0,1 – 0,4 mmGeschwindigkeiten: bis 900 m/sMaterialdicken: je nach Materialart

0,5 mm bis 100 mmTeilegrößen: bis mehrere m²Rauheiten: Präzisionsbearbeitung

Rz 1Winkelabweichungen: 0,5 – 1°Toleranzen: im 1/10 mm Bereich,

(Präzisionsbearbeitung 0,05 mm)Mindest-Stegbreiten: je nach

Materialdicke 0,2 mm bis 1,0 mm

Mindest-Schlitzbreiten: je nach Material-dicke und - art0,2 mm bis 1,0 mm




Vorteile

Staubfreiheit, da die beim Schneiden entstehenden Abtragspartikel sofort vom Wasserstrahl gebunden und abtransportiert werden

keine mechanische und thermische Schädigung der Schneidkanten

kein Werkzeugverschleiß, außer Düsenverschleiß

gute Materialausnutzung, kleiner Schneidspalt

es lassen sich beliebige Konturen schneiden (sehr kleine Radien möglich), Schnitt kann an jeder beliebigen Stelle beginnen und enden

es kann sowohl in explosionsgefährdeter Umgebung als auch unter Wasser geschnitten werden

das Werkzeug braucht nicht gereinigt zu werden, daher auch zum Schneiden klebriger Stoffe geeignet

Es können auch Mehrlagensysteme und Verbundwerk-stoffe getrennt werden (z.B. Verbundglasscheiben)

Nachteile

hohe technologische Anforderungen an die Hochdruckteile der Anlage

hohe Investitionskosten für die Anlage

verfahrensbedingte Konizität der Schnittkante

Riefenbildung an der Schnittkante bei höheren Vorschubgeschwindigkeiten

Korrosionsgefahr für die Bauteile


Wasserstrahlen


Beispiele

1 Glassubstrat Schleifen und Polieren

4 ÄtzenLösen der kristallisiertenBereiche in Flusssäure

2 Belichtung

Maskierung und Mask-Aligner-Belichtung (UV-Strahlung)

Ce3+ Ce4+ + e-

Ag+ + e- Ag

Bildung von Ag-Atomen

3 TempernKeimbildung und partielleKristallisation der belichteten Bereiche

Fotostrukturierung


Prozess


Fotostrukturierung

Technische Parameter

Material: fotostrukturierbares dotiertes Spezialglas, geschliffen und poliertSubstrate (üblich): ∅ 10cm (0,3 –2mm dick )

Masken: lose Masken: mechanisch gefertigte Metallmasken für Maskenöffnungen >500µm, strukturierte Chrom/Kieselglas-Masken für überwiegend geringe Maskenöffnungenfest anhaftende Masken: fotolithographisch strukturierte Schichten (UV-absorbierend)

Belichtung: paralleler Strahlengang, optimierte Belichtungsenergiedichte, abhängig von der Belichtungsquelle,UV-Strahlung: breitbandig emittierendeQuecksilberdampfhöchstdrucklampe, XeCl-Excimerlampe, UV-Laserstrahlung

Temperung: optimiertes Temperatur/Zeitregime einstufig oder zweistufig (450°C < T < 600°C)Unterlagen: Edelstahlplatten, Keramikplatten

NasschemischesÄtzen: verdünnte Flusssäure (5% < cHF < 10%), Ultraschallunterstützung



Fotostrukturierung

Ätzratenverhältnis

Wandneigungswinkel

ca. 20/1 (partiell kristallisierte Bereiche / Glasbereiche)abhängig von werkstofflichen und technologischen Einflüssen

ca. 2,5 ° (zur Normalenrichtung der Waferoberfläche)abhängig von werkstofflichen und technologischen Einflüssen

partiell kristallisiertes Bauteil

beidseitig geätzt

einseitig geätzt

Ätzverhalten

BeispieleInhalt Grundlagen Oberflächenmodifizierungen Mikrostrukturierung Fügen Literatur


FotostrukturierungStandardverfahren

+ einfache Prozessführung+ hohe Prozessstabilität- geringe Flexibilität

FedernLochplattenSensorteile

Ätzabbruchverfahren+ einfache Prozessführung+ sehr feine Stege- geringe Flexibilität

FluidteileBIO-Chips

Mehrfachbelichtungsverfahren+ sehr feine Stege+ komplexere Strukturen- hoher Prozessaufwand - Justiervorgang

SpulenFluidbauteile

Modifizierte Maskentechnik+ dreidimensionale Strukturen+ geringer Prozessaufwand- hoher Maskenaufwand

SpulenFluidbauteileKomplexteile

Varia

nten



Fotostrukturierung

Anwenderbauteile

Sauggreifer Federelement

Ventilsitz

MittelohrimplantatMikrogreifer mitSpule

Mikrogreifer

Spulenausschnitt

Mikrokanal mitSubstrukturen

Fluidiksystem

Messfeder



Laserbearbeitung

Besonderheiten der Wechselwirkung von Laserstrahlung mit Gläsern:Festgebundene Elektronen in den Oxiden führen zu grundsätzlichen Unterschieden der Absorptiongegenüber den Metallen und Halbleitern. Es sind sehr hohe Photonenenergien notwendig, um dieValenzelektronen ins Leitungsband anzuregen. Silikate zeigen daher praktisch keine Absorption im spektralen Bereich zwischen 200 ... 2000 nm. Resonanzlinien (Asorptionskanten) befinden sich im ultravioletten und im fernen infraroten Bereich. Eine Bearbeitung ist somit im UV-Bereich mittels Excimerlaserstrahlung und im IR-Bereich mittels Nd:YAG- und CO2-Laserstrahlung möglich.

Thermische Ablation



Laserbearbeitung

Laser Abtragsraten Bemerkung

VUV F2-Excimerlaser (λ = 157nm) 150 nm/Puls - Hoher Anteil an fotochemischem Materialabtrag- geringer Anteil an Schmelzablagerungen- großer Aufwand für Strahlformung/-führung- kleine Pulsenergien, deshalb keine Maskenprojektion möglich

UV ArF-Excimerlaser (λ = 193nm)KrF-Excimerlaser (λ = 248nm)XeCl-Excimerlaser (λ = 308nm)

>50nm/Puls

< 6µm/Puls

- Erzeugung strukturgenauer Mikrostrukturen im Bereicheiniger 10µm mit λ = 193nm in Borosilikatglas

- mit steigender Laserwellenlänge Verschlechterung der Strukturgenauigkeit durch Mikrorisse und Muschelausbrüche

VIS Kupferdampflaser(λ = 511nm, λ = 578nm)Farbstofflaser (λ = 625nm)

400nm/Puls (Kalk-Natron-Silikatglas)

- Materialabtrag durch große Pulsspitzenleistungen beiultrakurzen Laserpulsen oder durch große mittlereLeistungen bei hohen Repetitionsraten erreicht

- hoher Anteil an fotochemischem Materialabtrag, deshalbgeringer Schmelzabtrag

- in Kieselglas und Borosilikatglas Strukturen mit ∅ > 200 µm und Aspektverhältnissen 1:50 möglich

- bisher nur zu Forschungszwecken eingesetzte Technik

NIR Nd:YAG-Laserstrahlung (λ = 1064nm)CO2-Laserstrahlung (λ = 10,6µm)

2 –3µm/Puls - fotothermischer Materialabtrag- erhebliche Schmelzablagerungen und Mikrorisse

beeinflussen Strukturgenauigkeiten



Beispielstrukturen:Nd:YAG-LaserBorosilikatglas

500 µm

Laserbearbeitung


Bearbeitungsstrategien

Prozessbestimmende Laserparameter:Wellenlänge der Laserstrahlung, Pulsenergie, Pulswiederholfrequenz, Pulsdauer, Strahldurchmesser, Laserstrahlprofil, Fokuslage

PunktförmigfokussierterLaserstrahl

LokalisierteBearbeitung

Großflächige Bearbeitung

Maskenprojektion

Strichförmig fokussierter Laserstrahl

Bearbeitete Fläche

Laserstrahl

Maske

Objektiv

Substrat


Verfahren Minimale Details

Aspekt-verhältnis

Strukturie-rungsart

Bemerkungen

Schleifen (Scheibe) 20 µm 20

10

Partikelstrahlen 100 µm 3 seriell / parallel

Oberflächenqualität

20

20

0,5

seriell Dicing Prozess

Schleifen (Stifte) 100 µm seriell ultraschallunterstützt

US-Bearbeitung 250 µm seriell / parallel

Systemabstimmung

Laserabtrag 10 µm seriell /parallel

Fotostrukturierung 10 µm parallel spezielles Glas

Nasschemisches Ätzen (HF) 1 µm parallel Maskierungsproblem

20

Mikrostrukturierung - Vergleich



Ventilsitz

MittelohrimplantatMikrogreifer mitSpule


Fügen

Mikrogreifer mitSpule

Mikrogreife

Spulenausschnitt

Thermisches BondenMikrogalvanik



Ventilsitz

Mittelohrimplantat


Thermisches Bonden

Bei thermischen Bonden werden die Fügepartnerunter Druck und Temperatureinwirkung derart behandelt, dass es zu einer Verbindungsbildung kommt. Wesentliche Prozessparameter sind Temperatur, Druck und Fügezeit sowie Beschaffenheit (Rauheit, Verwölbung) der Oberflächen.Verbesserte Oberflächenqualität begünstigt die Verbindungsbildung.Mit steigender Temperatur, mit steigendem Druck und mit längeren Fügezeiten ergeben sich bessere (stabiler und dichter) Verbindungen. Gleichzeit steigt aber auch der Verformungsgrad des Gesamtbauteils.Bei selektiver Druckbeaufschlagung ist ein selektives Fügen möglich.Der Fügevorgang ist ein Optimierungsproblem bezüglich Zeit, Stabilität der Verbindung und Verformung.

Beispiel: Frei beweglicheFederstruktur

Prinzip

Technische Parameter:

Temperatur: 450°C < 525 < 550°CDruck: 0,005 < 0,05 < 0,2 MPaZeit: 30 < 120 < 1000min



Mikrogalvanik

Galvaniktechnologien können zum Ausfüllen von strukturierten Substraten (Durchkontaktie-rungen, Leiterbahnen), zur Verstärkung von Dünnschichten (Leiterbahnen) und zur Herstellung von Masken angewendet werden.Zum Ausfüllen von strukturierten Substraten müssen diese mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen werden. Das Ausfüllen beginnt an dieser Schicht und wird im allge-meinen nach dem vollständigen Ausfüllen der Struktur abgebrochen. Danach muss norma-lerweise mechanisch nachbearbeitet werden.Besonders kritisch im Bereich der Mikrotechnik ist die Ausfüllung der Strukturen. Es werden Elektrolyte mit hohen Netzmittelkonzentrationen und guter Makro- sowie Mikrostreufähigkeit eingesetzt.Die Abscheidebedingungen z. B. Stromdichte werden an die Geometrien angepasst.

durchgehendenStrukturen

Tiefenstrukturen

Ausgangsbauteil

Kontaktierung

Galvanikprozess

Nachbearbeitung

Beispiel:Leiterbahnen

Beispiel:Durchkontaktierungen


Prinzip des Füllens von


Literatur• H. A. Schäfer: Allgemeine Technologie des Glases. Sonderdruck DGG, 1999 • H. H. Dunken: Physikalische Chemie der Glasoberfläche. VEB Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, 1981• H. K. Pulker: Coatings on Glass. ELSEVIER, 1999• A.P. Legrand: The Surface Proprties of Silicas. John Wiley & Sons Ltd., 1998• A. Harnisch: Beitrag zur Entwicklung von Herstellungstechnologien für komplexe Bauteile aus mikrostrukturiertem Glas. Dissertation TU

Ilmenau, Shaker Verlag, 1998• W. Vogel: Glaschemie. Springer-Verlag, 1992• H. Scholze: Glas-Natur, Struktur und Eigenschaften, Springer-Verlag, 1988• C. Buerhop: Glasbearbeitung mit Hochleistungslasern. Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg, 1994 • G. Nölle: Technik der Glasherstellung. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1997• H.Baumgart: Diffusionsmodifiziertes fotosensibles Glas - Gefügeuntersuchungen und Tiefenstrukturierung. Dissertationsschrift, Technische

Universität Karlsruhe, 1998• Anja Ehrhardt: Beitrag zur Entwicklung fotostrukturierbarer Gläsern und Glaskeramiken mit unterschiedlichen thermischen

Ausdehnungskoeffizienten. Technische Universität Ilmenau, Dissertationsschrift TU Ilmenau, 1999• U. Brokmann: Beitrag zur Mikrostrukturierung von fotostrukturierbarem Glas mittels UV-Laserstrahlung. Dissertation TU Ilmenau, 2005• S. Mrotzek: Kristallisation eines UV-strukturierbaren Glases im System Li2O-Al2O3-SiO2. Dissertation TU Ilmenau, 2005• M. Jacquorie: Mikrostrukturierung von Glas mittels Excimerlaserstrahlung für die Mikroreaktionstechnologie. Dissertation RWTH Aachen,

Shaker Verlag Aachen, 2001• S. Hecht-Mijic: Brechzahländerung durch Ionenaustausch in strukturierten Glasbauteilen. Dissertation TU Ilmenau, 2003• Salim, R.; Harnisch, A.; Wurmus , H.; Hülsenberg, D.: Microgrippers created in microstructurable glass. Microsystem Technologies 4 (1997) 1,

December 1997• Harnisch, A.; Hülsenberg, D.; Feindt, K.; Kallenbach, E.; Töpfer, H.; Mollenhauer, O.; Lösche, S.; Hartleb, M.: Anwendungen von

mikrostrukturierbaren Gläsern. S. 377 – 382 In: Kempter, K.; Haußelt, J.: Werkstoffwoche 98, Band 1, Symposium 1 Werkstoffe für die Informationstechnik, Symposium 12 Mikrosystemtechnik, Wiley-VCH 1999

• Hecht-Mijic, S.; Harnisch, A.; Hülsenberg, D.; Mollenhauer, O.: Optical waveguides based on refractive index decrease in glass parts of a photosensitive microstructurable glass. Summer School of Photosensitivity in Optical Waveguides and Glasses, Saint-Petersburg, Juni 2002, Proceedings pp. 91 – 93

• Brokmann, U.; Jacquorie, M.; Talkenberg, M.; Harnisch, A.; Kreutz, E.-W.; Hülsenberg, D.; Poprawe, R.: Exposure of photosensitive glasses with pulsed UV-Laser radiation. Microsystem Technologies 8 (2002) 2-3, pp. 102-104



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