電鑄銅、鎳金屬微器件的工藝研究.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，國防、半導(dǎo)體及生物工程等領(lǐng)域?qū)饘傥⑵骷男枨笕找鎻?qiáng)烈，同時(shí)，與UV-LIGA技術(shù)密切相關(guān)的微電鑄工藝也得到了密切的關(guān)注。本課題主要研究電鑄銅、鎳金屬微器件的制作工藝，具體包括微注塑模具制作技術(shù)、六層可動(dòng)微結(jié)構(gòu)制作工藝及微電鑄銅線圈工藝三個(gè)方面。研究結(jié)果能夠?yàn)閁V-LIGA領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)提供工藝參考。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、裴槍?duì)金屬微注塑模具UV-LIGA制作過程中，由于SU-8膠內(nèi)應(yīng)力過大而引起的膠膜破

2、裂、變形甚至脫落等問題，本文創(chuàng)新性地將超聲時(shí)效技術(shù)應(yīng)用到微注塑模具的制作工藝中。首先，利用紫外光刻工藝制備了電鑄膠膜，在顯影前使用自制的超聲時(shí)效裝置對(duì)膠膜進(jìn)行超聲處理。然后，采用無背板生長方法在模具鋼基底上直接進(jìn)行鎳金屬的電鑄生長。解決了工藝過程中遇到的SU-8膠浮膠變形、非圓形基片的勻膠、膠膜中的氣泡以及微電鑄層結(jié)合不牢等問題。最后，制作出微通道寬度和高度分別為80μm和35μm的微注塑模具。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲時(shí)效技術(shù)的使用避免了由于

3、SU-8膠內(nèi)應(yīng)力過大而引起的膠膜破裂、變形甚至從基底脫落等缺陷，增強(qiáng)了UV-LIGA技術(shù)制作微注塑模具的能力，可大大提高微注塑模具制作的成功率。
　　⑵針對(duì)航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域?qū)Χ鄬咏饘傥⑵骷男枨螅谱髁肆鶎涌蓜?dòng)微結(jié)構(gòu)。首先，利用刻蝕的方法在金屬基板背面制作了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)圖形，解決了多層結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)效率和精度低的問題。然后，利用該標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行正面六層圖形的光刻對(duì)準(zhǔn)操作，使用SU-8膠光刻工藝、濺射導(dǎo)電層工藝和微電鑄鎳工藝進(jìn)行了各層結(jié)

4、構(gòu)的制作，解決了制作過程中遇到的各層結(jié)構(gòu)間結(jié)合力差和多層結(jié)構(gòu)膠膜制作困難的問題。最后，通過退火去除微器件的內(nèi)應(yīng)力，煮酸去除光刻膠后得到最小線寬尺寸為15μm的六層可動(dòng)鎳結(jié)構(gòu)。
　　⑶制作了微電鑄銅線圈。為了實(shí)現(xiàn)微電鑄銅線圈的制作，首先實(shí)驗(yàn)了一套用于微圖形制作的微電鑄銅工藝，先后嘗試使用了蜜糖和染料添加劑，分析了實(shí)驗(yàn)過程中遇到的工藝問題，解決了鑄層麻砂、鑄層發(fā)黑、燒焦及染料點(diǎn)狀沉積等缺陷，進(jìn)而確定了染料添加劑硫酸鹽鑄銅工藝。然后，在