Isothermes Heißprägen von beschichtetem Glas

Glas ist für die Mikrosystemtechnik ein geeigneter Werkstoff, es können funktionale Strukturen in Array-Anordnungen auf Glaswafern aufgebracht werden. Ihre Herstellung kompliziert sich z.B. beim Blankpressen für mikrooptische Bauelemente durch das Kleben am Preßwerkzeug. Es müssen scharfe Kanten und feine Strukturen im Mikrometerbereich erreicht werden, weshalb isotherm abgeformt werden muß. Berichtet wird über Arbeiten zur Mikrostrukturierung von Glas durch Heißpressen von beschichteten Glaswafern. Statt des Werkzeugs wird hier das Glas beschichtet, wobei die dünne, haftfeste Schicht aus Metallen, amorphem Kohlenstoff oder hochschmelzenden Oxiden bestehen kann. Die Schichten wurden im Prägeprozeß untersucht: durch Prägen mittels Flachwerkzeug (Ermittlung eines Prozeßfensters), durch Analyse der oberflächenphysikalischen Prozesse und durch die Duktilitätsuntersuchung der Schichten bei steigenden Umformraten. Es ergab sich ein stark erweiterter Temperaturbereich für die Umformung des Glases, und es ließ sich außer anderen Gläsern (außer SiO2) auch Borosilicatglas (mit starker Klebeneigung) strukturieren, wodurch die isotherme Heißprägung von beschichtetem Glas zu einem ökonomischen Verfahren werden kann. Die verschiedenen Anwendungsbereiche mikrostrukturierter Gläser können alle mit einer Technologie bedient und die Anforderungen an das Glas durch die Auswahl der geeigneten Gläser erfüllt werden. Untersucht wurden zunächst die kommerziellen Gläser Natron-Kalk-Floatglas und Borofloat 33. Aus dem umfangreichen Schichtwerkstoffsortiment wurden amorpher Kohlenstoff, Goldschichten und Silicium- sowie Titanoxid ausgewählt; Aufbringung und Feststellung der Schichtparameter werden beschrieben. Brauchbarkeitstests wurden aus den applikationstechnischen Anforderungen entwickelt (Klebeneigung, Haftkräfte, Beständigkeit gegen Prozeßtemperaturen). Zur Realisierung des Duktilitätstests wurden möglichst viele verschiedene Schichtdehnungen in einem Prozeßschritt durch Prägung einer stark sphärischen Struktur erzeugt. Im Ergebnis ist das Versagen der Schichten bei entsprechender Dehnung abzulesen. Die weitere Aufklärung dieser Mechanismen steht noch aus, bei Gold ist dessen starke Verdampfung im Vakuum zu berücksichtigen.