基于有限元分析的太赫茲光柵器件微加工研究.pdf

1、太赫茲真空電子器件的結(jié)構(gòu)尺寸縮小至毫米級、微米級，傳統(tǒng)的精密加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足加工精度和表面質(zhì)量的要求。新型加工技術(shù)中，UV-LIGA技術(shù)能滿足該方面的要求，己在真空電子器件制造中進(jìn)行實驗性的實踐。然而，UV-LIGA工藝仍面臨著很大的難題:光刻膠膠膜的內(nèi)應(yīng)力影響膠膜成型的質(zhì)量，進(jìn)而影響微結(jié)構(gòu)器件的尺寸精度，電鑄過程中表面出現(xiàn)的缺陷和不平整性一直沒有得到很好的解決，這制約著高深寬比全金屬微結(jié)構(gòu)的性能。有限元法能夠用來解決應(yīng)力分析中的穩(wěn)

2、態(tài)、瞬態(tài)、線性或非線性問題以及熱傳導(dǎo)、流體流動和電磁場問題。本文采用有限元法對UV-LIGA工藝中的膠膜內(nèi)應(yīng)力和電鑄均勻性問題展開了研究。
　　首先對光刻工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過改良旋涂儀的卡盤結(jié)構(gòu)，提高了膠層的平整性;使用有限元分析模擬和定量研究工藝過程中的內(nèi)應(yīng)力問題，得到降溫速率對膠層內(nèi)應(yīng)力影響最大，定量分析當(dāng)降溫速率降至6℃/h,內(nèi)應(yīng)力達(dá)到最小，進(jìn)一步降低降溫速率，對內(nèi)應(yīng)力無明顯影響。并通過實驗驗證了仿真結(jié)果，膠層的內(nèi)應(yīng)力得

3、到了很好的抑制。
　　其次對在電鑄實驗過程中出現(xiàn)的沉積層均勻性差的問題進(jìn)行了理論分析，采用有限元分析軟件對電鑄槽內(nèi)鑄液的流速分布和電流密度分布進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明:一定的鑄液流動有助于鑄液在鑄槽中的均勻分布;陰極附近添加屏蔽擋板可提高電場在陰極表面分布的均勻性。最后利用優(yōu)化后的工藝制作了光柵樣件，對樣件的槽寬、槽深、表面粗糙度和側(cè)壁傾斜度等進(jìn)行測量，并通過計算機(jī)模擬仿真，定量的分析側(cè)壁傾斜度和表面粗糙度對光柵的色散關(guān)系、等效電阻