SU-8膠界面結(jié)合性及超聲時效的分子模擬研究.pdf

1、隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)的迅速發(fā)展，SU-8光刻膠作為制作高深寬比結(jié)構(gòu)的首選膠，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于MEMS研究領(lǐng)域。然而SU-8膠在工藝過程中會產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致在后續(xù)的工藝過程中出現(xiàn)膠體開裂，甚至從基底上脫落等現(xiàn)象。這些問題的存在限制了高深寬比膠結(jié)構(gòu)的制作和圖形分辨率的提高。本文主要針對SU-8膠與金屬Ni基底的結(jié)合性及超聲時效進行分子動力學(xué)模擬研究，為SU-8膠光刻實驗參數(shù)的選取提供依據(jù)。 使用Atom-to-Atom

2、的方法建立了SU-8膠分子模型，對其進行能量最小化和動力學(xué)模擬相結(jié)合的優(yōu)化模擬。在反復(fù)進行優(yōu)化模擬后，對分子模型體系進行了靜態(tài)力學(xué)性能的分析，得到了SU-8膠的力學(xué)彈性常數(shù)。SU-8膠的楊氏模量，剪切模量和泊松比的模擬值同文獻中的實驗值相吻合，說明構(gòu)建的分子模型是合理的。 采用反應(yīng)活性對之間距離最短優(yōu)先發(fā)生交聯(lián)的方法，在后烘溫度為348K時對SU-8膠分子體系進行了交聯(lián)反應(yīng)的模擬。得到了一個交聯(lián)率為75％的SU-8膠網(wǎng)狀交聯(lián)體系

3、。對其進行優(yōu)化模擬后，分析計算了交聯(lián)體系的力學(xué)彈性常數(shù)，其中楊氏模量的數(shù)值和文獻中的實驗值相吻合。 基于超聲作用的熱效應(yīng)，本文試圖通過對交聯(lián)的SU-8膠體系施加高溫高壓來模擬超聲作用對其內(nèi)應(yīng)力的消除。在高溫高壓下對SU-8膠反復(fù)進行能量最小化和分子動力學(xué)模擬，直到體系達到完全的平衡后，分析體系的靜態(tài)彈性常數(shù)。通過和交聯(lián)的SU-8膠的彈性常數(shù)相比，楊氏模量有一定的下降，這說明了超聲作用對膠體內(nèi)應(yīng)力的消除有一定的作用。 在對