DE19916960C2 - Mikrowerkzeug und Verfahren zur Manipulation von Bauteilen mit diesem Mikrowerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrowerkzeug, insbesondere zur Manipulation oder präzisen Positionierung von Mikrobautei­ len, und ein Verfahren zur Manipulation von Bauteilen, ins­ besondere zur präzisen Positionierung von Mikrobauteilen, nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche 1 und 8.

Stand der Technik

Bei der Montage von miniaturisierten Systemen oder Mikrobau­ teilen, beispielsweise in der Mikrooptik, werden spezielle Anforderungen an die Greifer für die Manipulation der zu montierenden Komponenten gestellt. Anders als Greifer für großflächige Teile, die aus der Mikroelektronik bekannt sind, müssen beispielsweise mikrooptische Greifer Bauteile dreidimensionaler Ausdehnung an Flächen unterschiedlicher Geometrie fassen und definiert absetzen können. Diese sehr kleinen Bauteile zeigen jedoch ein ungewohntes Verhalten, das durch die Abnahme von Volumeneffekten und die Zunahme von Oberflächeneffekten gekennzeichnet ist.

Konventionelle Mikrogreifer, wie sie beispielsweise aus DE 197 17 142 A1 in Form eines Robotersystems zur Manipula­ tion von Kleinstobjekten bekannt sind, werden feinmechanisch hergestellt. Die Aufnahme des zu manipulierenden Mikrobau­ teiles erfolgt dabei üblicherweise durch Unterdruck in einem integrierten Kanal (Vakuumgreifer), durch Adhäsion an einem Flüssigkeitsfilm oder -tropfen oder durch piezoelektrisch aktuierte Steller.

Allen diesen Methoden oder Werkzeugen ist gemeinsam, dass aufgrund der sehr kleinen Masse des zu manipulierenden Bau­ teiles das definierte Lösen des zunächst fixierten Bauteiles sehr problematisch ist. Die am Greifer auftretenden Abhäsi­ onskräfte können auch nach Abschalten des Vakuumsaugers, dem Absaugen des Flüssigkeitsfilmes oder dem Lösen der Piezo­ steller größer als die Gewichtskraft des Bauteiles sein und dadurch das Freigeben erheblich behindern. Insbesondere kann durch ein dadurch erforderliches Abstreifen am Zielsystem oder ein Abblasen des Bauteils eine passgenaue präzise Posi­ tionierung vielfach nicht gewährleistet werden.

Bei der bekannten Herstellung der Greifer als Mikrowerkzeug werden feinmechanische Fertigungsverfahren wie Bohren oder Fräsen eingesetzt. Im Fall von Mikrowerkzeugen mit einer ty­ pischen Größe von weniger als 2 mm ist eine derartige fein­ mechanische Einzelbearbeitung jedoch sehr aufwendig und teu­ er.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Manipulation von Bautei­ len und das erfindungsgemäße Mikrowerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass damit eine einfache, präzise und kostengünsti­ ge Manipulation, Positionierung und insbesondere Mikromonta­ ge von Bauteilen mit typischen Dimensionen im Mikrometerbe­ reich und unteren Millimeterbereich ermöglicht wird.

Die Herstellung des Mikrowerkzeuges oder einzelner Mikro­ werkzeugteile, insbesondere des Greifarmes oder Mikrogrei­ fers, kann dabei in einer konventionellen Siliziumferti­ gungslinie erfolgen, wobei gleichzeitig die konkrete Ausges­ taltung der Greifarme oder der Greiffläche des Mikrowerkzeu­ ges in beliebigen zweidimensionalen Formen ermöglicht wird, so dass das Mikrowerkzeug in dieser Hinsicht in seiner Geo­ metrie sehr einfach dem jeweiligen, zu manipulierenden Bau­ teil angepasst werden kann. Weiterhin eignet sich das Her­ stellungsverfahren des Mikrowerkzeuges für die Batch- Fertigung bzw. die Serienfertigung und ist damit sehr kos­ tengünstig.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen aufgeführ­ ten Maßnahmen.

So erfolgt das Lösen des mit dem Mikrowerkzeug fixierten Bauteiles vorteilhaft über eine in der Umgebung eines Greif­ armes angeordnete Plattenstruktur, eine zumindest bereichs­ weise mit dem Greifarm verbundene Aktorschicht, insbesondere eine piezoelektrische oder piezoresistive Schicht, einen in einer Umgebung des Greifarmes angeordneten Ultraschallgeber oder einen mit dem Greifarm verbundenen und/oder wechselwir­ kenden Aktor.

Weiterhin weist das Mikrowerkzeug vorteilhaft zumindest zwei einander entgegengesetzte, insbesondere symmetrisch aufge­ baute Greifarme zum Fixieren eines Bauteils auf. Die Greif­ arme sind weiter vorteilhaft über einen beweglichen Steg o­ der eine weiche Feder mit einer Verankerung verbunden, die darüber als Fixpunkt die ansonsten weitgehend frei bewegli­ chen Greifarme trägt.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die vorgesehene, mit den Greifarmen verbundene Aktorstruktur in Form einer veranker­ ten Kammstruktur und einer zugeordneten Schenkelkammstruktur der Schenkel der Greifarme ausgebildet ist, so dass sich ein an sich bekannter Interdigitalkondensator bildet, über den eine ein kontrolliertes Fixieren und Lösen des Bauteils be­ wirkende Bewegung der Greifarme hervorgerufen werden kann.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeich­ nungen und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigt Fig. 1 ein Mikrowerkzeug mit einem ersten Mikrogreifer, Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf von an ein­ zelnen Komponenten des Mikrowerkzeugs anliegenden Span­ nungen, sowie einer damit erzeugten Auslenkung der Greifarme des Mikrowerkzeuges gemäß Fig. 1, Fig. 3 einzelne Verfah­ rensschritte zur Herstellung des Mikrogreifers und Fig. 4 einen zweiten Mikrogreifer in einer alternativen Ausfüh­ rungsform.

Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines er­ findungsgemäßen Mikrowerkzeuges 5 mit dem das erfindungsge­ mäße Verfahren zur Manipulation von Bauteilen 10, insbeson­ dere von Mikrobauteilen, vorgenommen werden kann und das vollständig oder zumindest in einzelnen Mikrowerkzeugteilen, insbesondere hinsichtlich der Greifarme 11, mit einem im Zu­ sammenhang mit Fig. 3 erläuterten Verfahren zur Herstellung des Mikrowerkzeuges 5 oder der Mikrowerkzeugteile herge­ stellt wurde.

Das Mikrowerkzeug 5 weist einen ersten Mikrogreifer 6 auf, der von zwei symmetrisch aufgebauten einander gegenüberste­ henden, über eine Aktorstruktur 19 bewegbaren Greifarmen 11 gebildet wird, die ein Bauteil 10 in Form eines Mikrobautei­ les zangenförmig fixieren. Das Mikrobauteil ist beispiels­ weise eine optische Mikrolinse mit einem typischen Durchmes­ ser von 500 µm. Die Greifarme 11 weisen jeweils einen Schen­ kel 12 auf, der an einem federnden Steg 15 oder einer wei­ chen Feder als Fixpunkt mit einer Verankerung 14 verbunden ist. Über die Stege 15 und die Verankerungen 14 sind somit die Greifarme 11 freitragend und drehbar beweglich befestigt. Das dem Bauteil 10 entgegengesetzte Ende der Schenkel 12 weist weiterhin eine fingerartige Schenkelkammstruktur 17 auf, die in eine entsprechend angepaßte, zugeordnete, fingerartige und verankerte Kammstruktur 16 hineingreift oder hineinragt, so daß dadurch ein an sich bekannter Interdigitalkondensator 18 als Aktorstruktur 19 gebildet wird. Die Länge der Schenkel 12 beträgt im erläuterten Beispiels ca. 100 µm bis 1 mm.

Über an dem Interdigitalkondensator 18 über nicht dargestellte Baugruppen angelegte Spannungen U₁ kann somit beispielsweise über eine elektrostatische Wechselwirkung ein Fassen und Lösen des Bauteils 10 über die Greifarme 11 bewirkt werden. Die Verankerung 14, die Aktorstruktur 19, die Plattenstruktur 13 und die Greifarme 11 sind im übrigen auf einem nicht dargestellten Träger bei der Montage hochgenau zueinander positioniert worden.

Weiterhin ist jeweils eine in einer Umgebung eines Schenkels 12 symmetrisch angeordnete Plattenstruktur 13 angebracht, die mit nicht dargestellten Baugruppen zur Spannungsversorgung und insbesondere zur Beaufschlagung der Plattenstruktur mit einer elektrischen Ladung in Verbindung steht.

Die Greifarme 11 fixieren das Bauteil 10 zangenförmig über die durch die Interdigitalkondensatoren 18 ausgeübten Kräfte und berühren das Bauteil 10 an Greifflächen 25. Neben den zum Fixieren des Bauteils 10 ausgeübten Kräften wirken zwischen diesem und den Greifflächen 25 jedoch ständig unvermeidbar auch sogenannte Adhäsionskräfte d. h. anziehende Kräfte, die zwischen der Greiffläche 25 und der diese berührenden Oberfläche des Bauteils 10 wirken und dadurch ein Anhaften des Bauteils 10 an den Greifarmen 11 verursa­ chen. Diese Kräfte sind beim Lösen des Bauteils 10 von den Greifflächen 25 unerwünscht, da sie ein präzises Lösen und eine präzise hochgenaue Positionierung des Bauteils 10 er­ heblich beeinträchtigen.

Beim Lösen des Bauteils 10 in einer gewünschten, insbesonde­ re mit einem Roboter angefahrenen Position wird daher gemäß Fig. 2 die Plattenstruktur 13 jeweils mit einer kurzzeitig anliegenden Spannung U₂ beaufschlagt. In Fig. 2 ist dazu zunächst erläutert, dass während der Dauer eines Haltepulses 20 über eine an den Interdigitalkondensatoren 18 jeweils an­ liegende Spannung U₁ ein Fassen und Fixieren des Bauteils 10 bewirkt wird. Sobald diese Spannung U₁ abgeschaltet wird, wird das Bauteil 10 von dem Mikrogreifer 6 bzw. den Greifar­ men 11 freigegeben. Um in diesem Moment des Öffnen des Mik­ rogreifers 6 beispielsweise eine unerwünschte Deplazierung des Bauteils 10 durch Adhäsionskräfte zu vermeiden, wird an der Plattenstruktur 13 jeweils gleichzeitig ein kurzzeitiger Lösepuls 21 in Form eines angelegten Spannungspulses U₂ in­ duziert. Durch diesen Lösepuls 21 wird bei geeigneter Polung und Spannungsstärke über eine erzeugte elektrostatische Kraft eine kurzzeitige Beschleunigung auf beide Greifarme 11 derart ausgeübt, dass die von der trägen Masse des Bauteils 10 und der ausgeübten Beschleunigung hervorgerufene Träg­ heitskraft größer, insbesondere deutlich größer, ist, als die zwischen dem Bauteil 10 und der Greiffläche 25 wirkenden Adhäsionskräfte. Die durch die Plattenstruktur 13 und den Lösepuls 21 hervorgerufene Trägheitskraft ist dabei den wir­ kenden Adhäsionskräften entgegengerichtet.

Die induzierte Beschleunigung führt dabei insbesondere zu einer hochfrequenten Vibration oder Schwingung der Greifarme 11 und bewirkt damit ein effektives und hochgenaues Abschütteln des Bauteils 10 vom Mikrogreifer 6. Damit wird eine unerwünschte Deplazierung des Bauteils 10 im Moment des Lösens aus dem Mikrogreifer 6 vermieden, was ein hochgenaues Manipulieren derartiger Bauteile erlaubt.

Die Fig. 2 erläutert weiter, wie während der Phase des Fixierens des Bauteils 10 in einer Haltephase 22 die Greifarme 11 des Mikrogreifers 6 jeweils konstant mit einer von der Aktorstruktur 19 über die anliegende Spannung U₁ hervorgerufenen Auslenkung x ausgelenkt sind. Beim Lösen des Bauteils 10 geht diese Auslenkung durch von den Stegen 15 verursachte Federkräfte auf die Ausgangs- oder Ruhelage zurück, wobei jedoch gleichzeitig durch die Plattenstruktur 13 und den darüber induzierten Lösepuls 21 eine gedämpfte Löseschwingung 23 in Form einer hochfrequenten Vibration der Greifarme 11 hervorgerufen wird.

Neben der Plattenstruktur 13, die im erläuterten Beispiel mit dem zugeordneten Schenkel 12 einen Kondensator bildet, kann der Lösepuls 21 oder allgemein die erforderliche Beschleunigung der Greifarme 11 völlig analog auch durch eine zumindest bereichsweise mit dem Greifarm 11 verbundene Aktorschicht, insbesondere eine piezoelektrische oder piezoresistive Schicht, einen in einer Umgebung des Greifarmes 11 angeordneten Ultraschallgeber oder einen mit dem Greifarm 11 verbundenen und/oder wechselwirkenden Aktor hervorgerufen werden. Kern der Erfindung ist jeweils die zum richtigen Zeitpunkt erzeugte, ausreichend große Beschleunigung, die auf vielfältige Art erzeugt werden kann.

Die Spannungen U₁ und U₂ liegen, abhängig von den Bauteilabmessungen, im erläuterten Beispiel bei Werten von 0,5 Volt bis 100 Volt, die Dauer des Lösepulses 21 beträgt beispielsweise 0,01 ms bis 100 ms. Dabei ist die Zeitdauer während der der Lösepuls 21 die gewünschte Beschleunigung beim Lösen des Bauteils 10 induziert bevorzugt jedoch so gewählt, daß dadurch in dem Greifarm 11 eine Vibration oder Schwingung, insbesondere eine hochfrequente Vibration oder Schwingung induziert wird. Besonders bevorzugt ist diese Zeitdauer derart abgestimmt, daß die darüber erzeugte Beschleunigung lediglich während einer Zeitdauer induziert wird, die ausreicht, in dem jeweiligen Greifarm 11 eine Resonanzschwingung einer Schwingungseigenmode, insbesondere einer höheren Schwingungseigenmode des Greifarmes 11 anzuregen. Sie ist somit bevorzugt insbesondere größer, als die Frequenz einer ersten Schwingungseigenmode des Greifarmes 11, so daß der Greifarm 11 einerseits Energie aufnimmt und in Resonanz schwingt, andererseits aber gleichzeitig auch eine hochfrequente Schwingung oder Vibration des Greifarmes angeregt wird, die lediglich eine kleine Amplitude aufweist, so daß das Bauteil 10 mit maximaler Positioniergenauigkeit abgeschüttelt wird. In diesem Fall kann überdies ein ohnehin vorhandener Rückschwung des Schenkels 12 genutzt werden, um eine rückwärtige Auslenkung zu verstärken.

Durch die Anregung einer höheren Schwingungseigenmode des Greifarmes 11 wird somit einerseits eine hohe Beschleunigung erzeugt, die andererseits gleichzeitig mit einer lediglich geringen Auslenkung der Greifarme 11 verbunden ist.

Konkrete Werte hinsichtlich der anzuwendenden Schwingungsfrequenz sind vom Fachmann im Einzelfall anhand der trägen Masse des Bauteils 10 zu ermitteln. Insbesondere ist die Dimensionierung des Greifarmes 11 und/oder die Fre­ quenz der beispielsweise über die Plattenstruktur 13 hervor­ gerufenen hochfrequenten Vibration oder Schwingung an diese träge Masse des fixierten Bauteiles 10 anzupassen, da über die träge Masse des Bauteils 10 und die Größe der jeweils wirkenden Adhäsionskräfte die erforderliche Beschleunigung bestimmt ist.

Auf weitere Erläuterungen und Details zur Bewegung der Greifarme 11 über die Interdigitalkondensatoren 18, hin­ sichtlich der Befestigung der Greifarme 11 über die Stege 15 und die detaillierte Form der Schenkel 12 wird verzichtet, da sie dem Fachmann bekannt sind.

Es ist selbstverständlich, dass die Aktorstruktur 19, die Plattenstruktur 13, die Verankerung 14, die Stege 15 und die Greifarme 11 bei Bedarf in an sich bekannter Weise mit Lei­ terbahnen und/oder Anschlusskontaktflächen zur elektrischen Kontaktierung oder Spannungsversorgung bzw. Spannungsbeauf­ schlagung in Verbindung stehen oder versehen sein können. Dazu kann das Mikrowerkzeug 5 oder Teile des Mikrowerkzeuges 5 vollständig oder bereichsweise oberflächlich in bekannter Weise metallisiert sein.

Im übrigen besteht das Mikrowerkzeug 5, insbesondere der Mikrogreifer 6 mit den Greifarmen 11, der Aktorstruktur 19, der Plattenstruktur 13, den Stegen 15 und der Verankerung 14 bevorzugt aus Silizium, insbesondere aus Polysilizium. Es kommen jedoch auch andere Materialien wie Germanium, Metalle wie Nickel oder Cobalt oder allgemein mikrotechnisch struk­ turierbare Materialien dafür in Frage.

Die Fig. 4 erläutert als zweites Ausführungsbeispiel eine weitere Ausführungsform eines zweiten Mikrogreifers 6' mit Schenkeln 44, Greifarmen 43, einer Aktorschicht 42, Leiterbahnen 41 und Anschlußkontaktflächen 40 in einer gegenüber dem ersten Mikrogreifer 6 modifizierten Bauform. In Fig. 4 ist dabei jedoch lediglich der in der Umgebung des Bauteiles 10 befindliche Teil (in Fig. 1 mit Hilfe einer gestrichelten Linie angedeutet) des zweiten Mikrogreifers 6' dargestellt. Insbesondere sind die Aktorstruktur 19, die Verankerung 14 und die Stege 13 nicht dargestellt, die jedoch völlig analog der Fig. 1 im weiteren Verlauf der Schenkel 44 ausgeführt sind. Der zweite Mikrogreifer 6' als Teil des Mikrowerkzeuges 5 ist im übrigen ebenfalls aus Silizium oder Polysilizium gefertigt und seine vollständige Größe entspricht in etwa der Größe des ersten Mikrogreifers 6 gemäß Fig. 1.

Wesentliche Unterschiede zwischen dem zweiten Mikrogreifer 6' und dem ersten Mikrogreifer 6 bestehen lediglich in der Art der Anregung der erforderlichen kurzzeitigen Beschleunigung beim Lösen oder Abschütteln des Bauteils 10. Dazu ist an der Oberfläche des zweiten Mikrogreifers 6' eine Aktorstruktur 42 aufgebracht, die bevorzugt in Form von insbesondere diffundierten Piezowiderständen, einer piezoresistiven Schicht oder einer deponierten piezoelektrischen Schicht, beispielsweise aus ZnO, gebildet wird. Derartige piezoresistive oder piezoelektrische Schichten, Widerstände oder Aktoren, sowie Verfahren zu deren Herstellung sind vielfältig bekannt.

Die Leiterbahnen 41 werden durch eine strukturierte Metallisierung beispielsweise aus Aluminium aufgebracht. Die Anschlußkontaktflächen 40 dienen beispielsweise der elektrischen Ansteuerung der Aktorschicht 42 und stehen mit dieser über die Leiterbahnen 41 in Verbindung. In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird somit die erforderliche Beschleunigung durch eine an der Aktorschicht 42 kurzzeitig anliegende Spannung U₂ erzeugt, wobei die angelegte Spannung U₂ - analog dem ersten Ausführungsbeispiel - über den piezo­ elektrischen Effekt eine hochfrequente Schwingung oder Vib­ ration in den Greifarmen 42 induziert. Daher kann in diesem Fall auf die Plattenstruktur 13 verzichtet werden.

Im übrigen gelten die vorangehenden Ausführungen, insbeson­ dere hinsichtlich des Aufbaues des Mikrowerkzeuges 5 und des Mikrogreifers 6, sowie des damit durchgeführten Verfahrens zur Manipulation von Bauteilen, auch für die Ausführungsform mit dem zweiten Mikrogreifer 5' gemäß Fig. 4.

Eine alternative Ausführungsform des Mikrogreifers 6 sieht weiter vor, dass anstelle der Plattenstruktur 13 jeweils in an sich bekannter Weise ein Ultraschallgeber in der Umgebung der Greifarme 11 angeordnet ist, um damit die erforderliche Schwingung oder Vibration der Greifarme 11 und darüber die erforderliche Beschleunigung zu erzeugen.

Ein Verfahren zur Herstellung des Mikrowerkzeuges 5 oder von Mikrowerkzeugteilen für das Mikrowerkzeug 5, insbesondere des Mikrogreifers 6 oder 6', des Greifarmes 11, 44, der Plattenstruktur 13 und der Aktorstruktur 19, wird mit Hilfe der Fig. 3 erläutert.

Als Ausgangsmaterial wird zunächst eine Schichtstruktur 30, insbesondere ein an sich bekannter SOI-Wafer, verwendet, auf der über ein Standardlithographieverfahren unter Einsatz ei­ ner Maskierschicht 36 die gewünschten Strukturen des herzu­ stellenden Mikrowerkzeuges 5 oder Mikrowerkzeugteiles defi­ niert werden. Die Schichtstruktur 30 besteht dabei bevorzugt aus einer Grundschicht 31 aus Silizium oder Polysilizium, einer Zwischenschicht 32 aus Siliziumoxid oder einem sonstigen Oxid und einer Strukturierungsschicht 33 aus Silizium oder Polysilizium.

Nach der gewünschten Strukturierung der Maskierschicht 36 erfolgt in einem ersten Ätzverfahren zunächst ein Ätzen der Strukturierungsschicht 33 über Trenchgräben 34, die durch die Maskierschicht 36 definiert sind. Das erste Ätzverfahren ist beispielsweise ein bekanntes Plasmatrockenätzverfahren, das eine isotrope senkrechte Ätzung der Strukturierungsschicht 33 über die Trenchgräben 34 bewirkt und das die Strukturierungsschicht 33 selektiv ätzt, so daß der erste Ätzprozeß beim Erreichen der Zwischenschicht 32 zumindest nahezu vollständig zum Erliegen kommt. Die Zwischenschicht 32 dient somit in diesem Prozeß als Stoppschicht.

Danach wird in an sich bekannter Weise die Maskierschicht 36 wieder entfernt und die Schichtstruktur 30 wird bevorzugt kopfüber, das heißt mit der Strukturierungsschicht 33 nach unten orientiert, in einem isotropen Standard- Gasphasenätzverfahren als zweitem Ätzprozeß geätzt. Dabei ätzt dieses zweite Ätzverfahren, ausgehend von den Trenchgräben 34, selektiv lediglich die Zwischenschicht 32, die nun als Opferschicht dient, so daß die Strukturierungsschicht 33 zumindest im Bereich des Mikrowerkzeuges bzw. -teiles unterätzt wird. Das zweite Ätzverfahren greift dabei das herausstrukturierte Mikrowerkzeug 5 oder -teil nicht an bzw. ätzt dieses nicht. Beim Unterätzen der Strukturierungsschicht 33 bildet sich ein Hohlraum 35 aus, so daß das herzustellende Mikrowerkzeug 5 oder Mikrowerkzeugteil freigelegt wird und sich aufgrund der Schwerkraft von der verbleibenden Schichtstruktur 30 löst und herausfällt.

Abschließend kann das derart hergestellte Mikrowerkzeug 5 oder Mikrowerkzeugteil in einem ebenfalls an sich bekannten Prozeß zur Strukturverbesserung zusätzlich kurz überätzt werden und ist dann montagefertig. Weiterhin kann die Strukturierungsschicht 33 oberflächlich beispielsweise bereits vor dem Aufbringen der Maskierschicht 36 oberflächlich zumindest bereichsweise metallisiert oder beschichtet sein, so daß dadurch Leiterbahnen 41 und/oder Anschlußflächen 40 und/oder die Aktorschicht 42 vorgegeben sind. Die Aktorschicht 42 ist beispielsweise die bereits erläuterte deponierte piezoresistive oder piezoelektrische Schicht. Alternativ können die Aktorschicht 42, die Leiterbahnen 41 und die Abschlußkontaktflächen 40 jedoch ebenso auch nach dem Herausstrukturieren der Strukturierungsschicht 33 auf diese in an sich bekannter Weise aufgebracht werden.

Bezugszeichenliste

5

Mikrowerkzeug

6

erster Mikrogreifer

6

' zweiter Mikrogreifer

10

Bauteil

11

Greifarm

12

Schenkel

13

Plattenstruktur

14

Verankerung

15

Steg

16

verankerte Kammstruktur

17

Schenkelkammstruktur

18

Interdigitalkondensator

19

Aktorstruktur

20

Haltepuls

21

Lösepuls

22

Haltephase

23

Löseschwingung

25

Greiffläche

30

Schichtstruktur

31

Grundschicht

32

Zwischenschicht

33

Strukturierungsschicht

34

Trenchgraben

35

Hohlraum

36

Maskierschicht

40

Anschlußkontaktfläche

41

Leiterbahn

42

Aktorschicht

43

Greifarm

44

Schenkel

Claims (13)

1. Mikrowerkzeug, insbesondere zur Manipulation oder präzisen Positionierung von Mikrobauteilen, mit mindestens einem über mindestens eine Aktorstruktur (19) bewegbaren Greifarm (11, 43) mit mindestens einer Greiffläche (25), über die mindestens ein Bauteil (10) mit dem Greifarm (11, 43) insbesondere zangenförmig fixierbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Mittel vorgesehen ist, das auf mindestens einen der Greifarme (11, 43) zumindest zeitweilig eine Beschleunigung derart ausübt, daß die aus träger Masse des fixierten Bauteils (10) und ausgeübter Beschleunigung hervorgerufene Trägheitskraft größer ist als eine zwischen dem fixierten Bauteil (10) und der Greiffläche (25) wirkende Adhäsionskraft.

2. Mikrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest zeitweilig die durch das Mittel hervorge­ rufene Trägheitskraft der Adhäsionskraft entgegengerichtet ist.

3. Mikrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Mittel eine bereichsweise in einer Umgebung des Greifarmes (11) angeordnete Plattenstruktur (13), eine zu­ mindest bereichsweise mit dem Greifarm (43) verbundene Ak­ torschicht (42), insbesondere eine piezoelektrische oder piezoresistive Schicht, ein in einer Umgebung des Greifarmes (11, 43) angeordneter Ultraschallgeber oder ein mit dem Greifarm (11, 43) verbundener und/oder wechselwirkender Ak­ tor ist.

4. Mikrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Greifarm (11) über einen beweglichen Steg (15) oder eine weiche Feder mit einer Verankerung (14) verbunden ist.

5. Mikrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aktorstruktur (19) ein von einer verankerten Kammstruktur (16) und einer Schenkelkammstruktur (17) eines Schenkels (12) des Greifarmes (11) gebildeter Interdigital­ kondensator (18) ist.

6. Mikrowerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aktorschicht (42) über mindestens eine Leiter­ bahn (41) mit mindestens einer Anschlußkontaktfläche (40) zur elektrischen Kontaktierung in Verbindung steht.

7. Mikrowerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowerkzeug (5) zwei ein­ ander entgegengesetzte, insbesondere symmetrisch aufgebaute Greifarme (11, 43) in Form eines Mikrogreifers (6, 6') auf­ weist.

8. Verfahren zur Manipulation von Bauteilen, insbesonde­ re zur präzisen Positionierung von Mikrobauteilen, mit einem Mikrowerkzeug (5) mit mindestens einem über mindestens eine Aktorstruktur (19) beweglichen Greifarm (11, 43) mit einer Greiffläche (25), über die mindestens ein Bauteil (10) mit dem Greifarm (11, 43) fixiert wird, sowie mindestens einem Mittel zum Lösen des fixierten Bauteils (10) von der Greiffläche (25), dadurch gekennzeichnet, daß von dem Mittel in dem Greifarm (11, 43) zumindest zeitweilig eine Beschleu­ nigung derart induziert wird, daß die durch die träge Masse des fixierten Bauteils (10) und die ausgeübte Beschleunigung hervorgerufene Trägheitskraft größer wird, als eine zwischen dem fixierten Bauteil (10) und der Greiffläche (25) wirkende Adhäsionskraft.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel in dem Greifarm (11, 43) die Beschleunigung lediglich kurzzeitig induziert.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mittel in dem Greifarm (11, 43) die Be­ schleunigung lediglich während einer Zeitdauer induziert, die ausreicht, in dem Greifarm eine Resonanzschwingung einer Schwingungseigenmode des Greifarmes (11, 43) zu induzieren.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Mittel in dem Greifarm (11, 43) eine insbeson­ dere hochfrequente Vibration oder Schwingung induziert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Vibration oder Schwingung größer ist, als die Frequenz einer ersten Schwingungseigenmode des Grei­ farmes (11, 43).

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimensionierung des Greifarmes (11, 43) und/oder die Frequenz der durch das Mittel hervorgerufenen Vibration oder Schwingung an die träge Masse des fixierten Bauteiles (10) angepaßt wird.