第5期 微细加工技术 2006年10月 MICROFABRICATION TECHNOLOGY Oct.,2006 文章编号:1003-8213(2006)050051404 基于 UV-LIGA技术的微注塑金属模具的工艺研究 杜立群,秦江2,刘海军2,刘冲2,于同敏 (1.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连116024 2.大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连116024) 摘要:介绍了一种新颖的微注塑模具的制作方法—一无背板生长法,它是利用负性厚SU8光刻胶, 通过低成本的 UV-LIGA表面微加工工艺,直接在金属基板上电铸镍图形而制作完成的。讨论了 sU8胶与基底的结合特性以及几种去除SU-8胶的有效方法,所制作的微注塑模具已用于微注塑 加工中。无背板生长工艺的突出优点是微电铸时间短、模具质量高,而且还适合于制作其他微机 械组件,是目前MEMS领域中比较有发展前途的加工方法。 关键词:微电铸: UV-LIGA工艺:SU8光刻胶:微注塑模具 中图分类号:TN305 文献标识码:A 1引言 本文介绍了一种基于无背板生长法、简单、低成 本的微注塑模具的SU8胶 UV-LIGA工艺制作技 术。无背板生长法是利用负性厚SU8光刻胶,通过 LGA技术是制作三维微结构的重要技术,是低成本的 UV-LIGA表面微加工工艺,直接在金属基 光刻、电铸和模塑的组合技术,它使制作高精度、高板上电铸镍图形来实现的。与背板生长法相比,由 深宽比的微结构成为可能,由LGA及其相关技术于不需要电铸衬背,因此电铸时间大大缩短。同时 制作的产品正处于发展阶段。但由于受到X射线由于电铸层的面积小,使得铸层内应力的影响也较 光源的限制,以及加工过程中需要沉积大面积毫米小,所制得的表面质量较高 级的金属层作为衬背,属于背板生长工艺,因此微电 铸时间较长2]。而 UV-LIGA工艺在一定深宽比范2实验 围内的制造成本低廉,比LIGA工艺具有更明显的 优势,目前已经成为制作三维微结构最有发展前途 基于无背板生长法的金属微模具制作的基本流 的技术。利用 UV-LIGA技术制作微注塑模具的过程如图1所示,该工艺主要包括以下三步:SU8胶 程就是将光刻胶通过光刻掩模在紫外线下曝光,从的紫外光刻微镍电铸SU8胶的去除 1材料与掩模 而得到光刻胶模,将该胶模作为电铸的芯模,进而得 光刻胶和显影液是 Microchem Corp.公司提供 到金属负拷贝,这就是模塑技术的塑料拷贝3 的 NANO SU82075光刻胶和SU8显影液。SU8 Epon SU8是基于环氧树脂的负性厚光刻胶,光刻胶是一种单个分子中含有8个环氧基的环氧树 具有很好的机械性能,而且它在近紫外光范围内的脂,SU8显影液是单甲基醚丙二醇乙酸酯(PG- 吸收率较低,可用于高深宽比微结构的制作。用MEA),基板是45钢(尺寸为:40mm×40mmx10 sU8胶制作的微结构可用做电铸的芯模,所以SU8mm),本实验使用的光刻掩模是由沈阳47所提供 胶已经广泛地应用于 UV-LIGA工艺4 的,如图2所示。 收稿日期:200640404:修订日期:200640503 基金项目:国家高科技研究发展计划(863项目)资助(2002AA404460:2004AA404260) 多作者简介来群(906-),女,黑龙江人,副教授主要研究方向为微机电系统秦江(193-),男,河南人,在读硕土,主 究方向为SU-8胶紫外光刻工艺:刘海军(1981-),男,河北邢台人,在读硕士,主要研究方向为微电铸加工工艺
第 ! 期 "##$ 年 %# 月 微细加工技术 &’()*+,-)’(,.’*/ .0(1/*2*34 56 ! *786 ，"##$ 收稿日期："##$:#;:#;；修订日期："##$:#!:#$$ ? ），女，黑龙江人，副教授，主要研究方向为微机电系统；秦江（%>==% ? ），男，河北邢台人，在读硕士，主要研究方向为微电铸加工工艺。 文章编号：%##<:="%<（"##$）#!:##!%:#; 基于 AB:2’3, 技术的微注塑金属模具的工艺研究 杜立群% ，秦 江" ，刘海军" ，刘 冲" ，于同敏% （%6 大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室，大连 %%$#";； "6 大连理工大学 辽宁省微纳米技术及系统重点实验室，大连 %%$#";） 摘要：介绍了一种新颖的微注塑模具的制作方法———无背板生长法，它是利用负性厚 @A:= 光刻胶， 通过低成本的 AB:2’3, 表面微加工工艺，直接在金属基板上电铸镍图形而制作完成的。讨论了 @A:= 胶与基底的结合特性以及几种去除 @A:= 胶的有效方法，所制作的微注塑模具已用于微注塑 加工中。无背板生长工艺的突出优点是微电铸时间短、模具质量高，而且还适合于制作其他微机 械组件，是目前 &0&@ 领域中比较有发展前途的加工方法。 关 键 词：微电铸；AB:2’3, 工艺；@A:= 光刻胶；微注塑模具 中图分类号：./<#! 文献标识码：, ! 引言 2’3, 技术是制作三维微结构的重要技术［%］ ，是 光刻、电铸和模塑的组合技术，它使制作高精度、高 深宽比的微结构成为可能，由 2’3, 及其相关技术 制作的产品正处于发展阶段。但由于受到 C 射线 光源的限制，以及加工过程中需要沉积大面积毫米 级的金属层作为衬背，属于背板生长工艺，因此微电 铸时间较长［"］ 。而 AB:2’3, 工艺在一定深宽比范 围内的制造成本低廉，比 2’3, 工艺具有更明显的 优势，目前已经成为制作三维微结构最有发展前途 的技术。利用 AB:2’3, 技术制作微注塑模具的过 程就是将光刻胶通过光刻掩模在紫外线下曝光，从 而得到光刻胶模，将该胶模作为电铸的芯模，进而得 到金属负拷贝，这就是模塑技术的塑料拷贝［<］ 。 0DEF @A:= 是基于环氧树脂的负性厚光刻胶， 具有很好的机械性能，而且它在近紫外光范围内的 吸收率较低，可用于高深宽比微结构的制作。用 @A:= 胶制作的微结构可用做电铸的芯模，所以@A:= 胶已经广泛地应用于 AB:2’3, 工艺［;］ 。 本文介绍了一种基于无背板生长法、简单、低成 本的微注塑模具的 @A:= 胶 AB:2’3, 工艺制作技 术。无背板生长法是利用负性厚 @A:= 光刻胶，通过 低成本的 AB:2’3, 表面微加工工艺，直接在金属基 板上电铸镍图形来实现的。与背板生长法相比，由 于不需要电铸衬背，因此电铸时间大大缩短。同时 由于电铸层的面积小，使得铸层内应力的影响也较 小，所制得的表面质量较高。 # 实验 基于无背板生长法的金属微模具制作的基本流 程如图 % 所示，该工艺主要包括以下三步：@A:= 胶 的紫外光刻、微镍电铸、@A:= 胶的去除。 #$ ! 材料与掩模 光刻胶和显影液是 &G7HE7IJK (EHD6 公司提供 的 /,/*.& @A:= "#L! 光刻胶和 @A:= 显影液。@A:= 光刻胶是一种单个分子中含有 = 个环氧基的环氧树 脂，@A:= 显影液是单甲基醚丙二醇 乙酸酯（ M3: &0,），基板是 ;!N 钢（尺寸为：;# KK O;# KK O %# KK），本实验使用的光刻掩模是由沈阳 ;L 所提供 的，如图 " 所示。 万方数据
微细加工技术 2006年 ↓↓↓↓↓↓ (6)样品的显影是室温下在SU-8显影液中进 a紫外线曝光 行的,之后,先用异丙醇漂洗,再用过滤的压缩氮气 吹干,即可获得所需微结构图形,可将其直接作为电 显影 铸的胶模具 用光学显微镜(OP)和 JEOL JSM-6360LV扫 e微电铸镍 描电镜(SEM)观察了显影后的微结构,如图3所示。 d去除SU胶 光刻掩模-8胶 种 基板电铸的镍图形 图1金属微模具的制作过程 a散模整体照片 胶模局部照片 图3SU8胶模的光学显微镜照片 2.3金属模具 镍一向被认为是电铸工业的驮马,大约有95% 或者更多的电铸产品是镍制品,这主要归因于它优 良的组合特性。电铸镍具有极好的强度、硬度、韧性 以及较宽范围的抗腐蚀能力。镍电铸可实现在胶模 具的自由空间里沉积镍,许多微结构都是通过该工 图2金属模具的光刻掩模 艺来实现的。本文的研究表明,把SU8胶微结构作 2.2电铸用胶模具 为电铸的胶模具是非常有效的。镍电铸的工艺参数 三维胶模具是通过紫外光刻工艺完成的,具体为:温度50℃~60℃、pH值3~4、电流密度 过程如下 07Mdm2。电铸后镍模具的平均厚度为80μm,其 (1)将45″钢基板分别浸泡在丙酮和无水乙醇光学显微镜照片如图4所示,实物照片如图5所示 中,用超声波清洗机各清洗20min,然后用去离子水 冲洗6次,每次保持3min。将洗净的钢基板用过滤 的压缩氮气吹干后,放入110℃的烘箱中烘90min。 (2)光刻工艺之前应预先在钢基板上旋涂一层 种子层,甩胶机的转速为2000r/min,保持20s。种 子层是与SU-8胶相配套的增黏剂 Omnicoat,厚度 在7μm左右。然后再将SU82075光刻胶旋涂在 洗净的钢基板表面,甩胶机的转速为800r/min,保 持30s a金属模具整体照片 金属模具局部照片 (3)为了使SU8自平整,将甩胶后的钢基板在 图4金属模具的光学显微镜照片 空气中水平放置15min。然后在热板上65℃时烘 焙10mn,95℃时烘焙30mn。之后,待其缓慢冷3问题与讨论 却至室温 (4)采用接触式紫外曝光10min,可以实现微 众所周知,SU-8胶对工艺参数非常敏感,而且 图形的转移,波长为365m。 旦固化后很难去除,对其影响的主要工艺参数有 (5)在热板上95℃时烘焙15min,待样品冷却至基板的材料、前处理、前烘的温度和时间、曝光时间、 室温后,使其崧30min,目的是释放它的残余应力。后烘的温度和时间、显影的方式和时间等
微 细 加 工 技 术 !""# 年 图 $% 金属微模具的制作过程 图 !% 金属模具的光刻掩模 !" !# 电铸用胶模具 三维胶模具是通过紫外光刻工艺完成的，具体 过程如下： （$）将 &’( 钢基板分别浸泡在丙酮和无水乙醇 中，用超声波清洗机各清洗 !" )*+，然后用去离子水 冲洗 # 次，每次保持 , )*+。将洗净的钢基板用过滤 的压缩氮气吹干后，放入 $$" -的烘箱中烘 ." )*+。 （!）光刻工艺之前应预先在钢基板上旋涂一层 种子层，甩胶机的转速为 ! """ / 0 )*+，保持 !" 1。种 子层是与 2345 胶相配套的增黏剂 6)+*789:，厚度 在 ; !) 左右。然后再将 2345 !";’ 光刻胶旋涂在 洗净的钢基板表面，甩胶机的转速为 5"" / 0 )*+，保 持 ," 1。 （,）为了使 2345 自平整，将甩胶后的钢基板在 空气中水平放置 $’ )*+。然后在热板上 #’ - 时烘 焙 $" )*+，.’ - 时烘焙 ," )*+。之后，待其缓慢冷 却至室温。 （&）采用接触式紫外曝光 $" )*+，可以实现微 图形的转移，波长为 ,#’ +)。 （’）在热板上.’ -时烘焙 $’ )*+，待样品冷却至 室温后，使其松弛," )*+，目的是释放它的残余应力。 （#）样品的显影是室温下在 2345 显影液中进 行的，之后，先用异丙醇漂洗，再用过滤的压缩氮气 吹干，即可获得所需微结构图形，可将其直接作为电 铸的胶模具。 用光学显微镜（66? =2@ A #,#"?B 扫 描电镜（2>@）观察了显影后的微结构，如图, 所示。 图 ,% 2345 胶模的光学显微镜照片 !" $# 金属模具 镍一向被认为是电铸工业的驮马，大约有 .’C 或者更多的电铸产品是镍制品，这主要归因于它优 良的组合特性。电铸镍具有极好的强度、硬度、韧性 以及较宽范围的抗腐蚀能力。镍电铸可实现在胶模 具的自由空间里沉积镍，许多微结构都是通过该工 艺来实现的。本文的研究表明，把 2345 胶微结构作 为电铸的胶模具是非常有效的。镍电铸的工艺参数 为：温 度 ’" - D #" -、EF 值 , D &、电 流 密 度 "G ; H 0 I)! 。电铸后镍模具的平均厚度为 5" !)，其 光学显微镜照片如图 & 所示，实物照片如图 ’ 所示。 图 &% 金属模具的光学显微镜照片 $# 问题与讨论 众所周知，2345 胶对工艺参数非常敏感，而且 一旦固化后很难去除，对其影响的主要工艺参数有 基板的材料、前处理、前烘的温度和时间、曝光时间、 后烘的温度和时间、显影的方式和时间等。 !’ 万方数据
第5期 杜立群等:基于 UV-LIGA技术的微注塑金属模具的工艺研究 53 2列09:27545 图6残留有SU-8胶的金属模具 图5金属模具的照片 3.1SU8胶与基板的结合强度 尽管SU-8胶有许多优点,但是它的致命缺点之 一是在光刻过程中容易产生很大的内应力。如果交 联现象严重,极易导致浮胶,甚至破坏图形。尤其是 在一些金属(例如金、铜、镍和铬等)基板上,其结合 强度的问题远比在硅或二氧化硅上严重6-7。经本 图7热灰化后的金属模具 文研究表明,并不是所有的金属与SU8胶的结合力 都不好,例如45钢与SU8胶的结合力就相对好一工艺。本文描述的无背板生长法同样适合于制作其 些。但为了进一步提高钢基板与SU8胶的结合力,他微机械组件,如微沟道、微喷嘴、过滤器、混合器、 在本实验中引入了种子层。 LCD监视器的光导板等,是目前MEMS领域比较有 3.2SU-8胶的去除 发展前途的加工方法 在厚胶工艺中由于SU-8胶的高度交联反应,使 其在电铸工艺后很难去除,尤其是在不损坏电铸层参考文献: 的情况下,要想有效去除SU8胶是一个很大的挑[1] u Wenmin, Wenzel Christian, Gerlach Gerald. Fabrication 战。在这种情况下,SU-8胶的去胶剂有时起不了太 of a 3D differential-capacitive acceleration sensor by U\ 大的作用,为此,需探索一些去除SU-8胶的工艺。 LIGAC J]. Sensors and Actuators, 1999, 77: 14-20 [2 Bacher W, Bade K, Matthis B, et al. Fabrication of LIGA 在大面积交联的情况下,SU-8胶可以通过在热 mold inserts[J]. Microsystem Technologies, 1998,4: 117 丙酮中煮数小时,然后用超声洗净的方法去除。而 l19 在小面积交联的情况下,SU8胶可以通过反应离子[3] Johansen L.s, Ginnerup M, Ravnkilde J T,et 刻蚀的方法去除,但刻蚀时间不能过长,射频功率不 al. Electroforming of 3D microstructures on highly structured 能过高,否则易使SU-8胶变黑、变质,更难去除, surfaces[J]. Sensors and Actuators, 2000,83: 156-160 对于残留于微孔或缝隙中的SU-8胶而言,可通[4] Chan-Pa 过高温灰化的方法去除,即烧灼金属模具,然后在热 丙酮中超声洗净,这种方法对金属模具比较有效。 图6是残留有SU-8胶的金属模具SEM照片,图7 and Actuators B, 2004, 101: 175-182 是采用热灰化法后的金属模具SEM照片。 [5] Chang Hyun-Kee, Kim Yong-Kweon UV-LIGA process for high aspect ratio structure using stress barrier and C shaped etch holelJ] Sensors and Actuators,2000,84: 342 4结论 -350. Paul m, clift W Miles, Goods Steven h. removal 微注塑金属模具是通过组合低成本的 UV-LIGA of SU-8 photoresist for thick film applications [J J 表面微加工工艺,利用SU8光刻胶和微电铸技术制 Microelectronic Engineering, 2002, 61-62: 993-1 000. 作的,同时还介绍了几种比较实用的去除SU-8胶的[7]张立国,陈迪,杨帆,等.SU48胶光刻工艺研究[冂].光 学精密工程,2002,(3):266-269 万方数据
第 ! 期 杜立群等：基于 #$%&’() 技术的微注塑金属模具的工艺研究 图 !" 金属模具的照片 !" #$ *#%% 胶与基板的结合强度 尽管 *#%+ 胶有许多优点，但是它的致命缺点之 一是在光刻过程中容易产生很大的内应力。如果交 联现象严重，极易导致浮胶，甚至破坏图形。尤其是 在一些金属（例如金、铜、镍和铬等）基板上，其结合 强度的问题远比在硅或二氧化硅上严重［, - .］ 。经本 文研究表明，并不是所有的金属与 *#%+ 胶的结合力 都不好，例如 /!0 钢与 *#%+ 胶的结合力就相对好一 些。但为了进一步提高钢基板与 *#%+ 胶的结合力， 在本实验中引入了种子层。 !" &$ *#%+ 胶的去除 在厚胶工艺中由于 *#%+ 胶的高度交联反应，使 其在电铸工艺后很难去除，尤其是在不损坏电铸层 的情况下，要想有效去除 *#%+ 胶是一个很大的挑 战。在这种情况下，*#%+ 胶的去胶剂有时起不了太 大的作用，为此，需探索一些去除 *#%+ 胶的工艺。 在大面积交联的情况下，*#%+ 胶可以通过在热 丙酮中煮数小时，然后用超声洗净的方法去除。而 在小面积交联的情况下，*#%+ 胶可以通过反应离子 刻蚀的方法去除，但刻蚀时间不能过长，射频功率不 能过高，否则易使 *#%+ 胶变黑、变质，更难去除。 对于残留于微孔或缝隙中的 *#%+ 胶而言，可通 过高温灰化的方法去除，即烧灼金属模具，然后在热 丙酮中超声洗净，这种方法对金属模具比较有效。 图 , 是残留有 *#%+ 胶的金属模具 *12 照片，图 . 是采用热灰化法后的金属模具 *12 照片。 ’$ 结论 微注塑金属模具是通过组合低成本的 #$%&’() 表面微加工工艺，利用 *#%+ 光刻胶和微电铸技术制 作的，同时还介绍了几种比较实用的去除*#%+胶的 图 ," 残留有 *#%+ 胶的金属模具 图 ." 热灰化后的金属模具 工艺。本文描述的无背板生长法同样适合于制作其 他微机械组件，如微沟道、微喷嘴、过滤器、混合器、 &34 监视器的光导板等，是目前 212* 领域比较有 发展前途的加工方法。 参考文献： ［5］" 67 89:; 3?@CD? (9@C>EF GCH@%DCLCD9@CBF GCH@E IVE9 O U，9B C>F 1>9DB@IJI@;N AB@7DB7@9E A7@JCD9A［O］F *9:AI@A C:E )DB7CBI@A，QRRR，+K：5!, - 5,RF ［ / ］" 3?C:%YC@X 2C@N S，Z?C:V O7:，[C: [9?CF GCH@C@V9 *#%+ ;I>E \A HN #$ 9]LIA7@9 EIA9 @9E7DB9［O］F *9:AI@A C:E )DB7CBI@A，QRRR，+/：K/Q - K!RF ［,］" 49:B 2，3>9A，(IIEA *B9M9: ^F W9;IMC> IJ *#%+ L?IBI@9A; CLL>9DB@I:<D 1:V<:99@<:V，QRRQ，,5 - ,Q：PPK - 5 RRRF ［.］ 张立国，陈迪，杨帆，等 F *#%+ 胶光刻工艺研究［O］F 光 学精密工程，QRRQ，（K）：Q,, - Q,PF K! 万方数据
微细加工技术 2006年 Study on Process of Microinjection Metal Mold Based on UV-LIGA Technology DU Li-qun, QIN Jiang, LIU Hai-jun, LIU Chong, YU Tong-min (1. Key Laboratory for Precision and Non-traditional Machining Technology of Ministry of Education, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China: 2. Key Laboratory for Micro//Nano Technology and System of Liaoning Province, Dalian, China) Abstract: A novel microfabrication technology of microinjection metal mold is presented, which it is called no-back plate-growth method. By the method, the nickel micro-electroforming pattern was directly made on a metal substrate by a low-cost UV-LIGA surface micro-fabrication process using the negative thick SU-8 photoresist to form the mi- croinjection mold. The adhesion property of the photoresist with the substrate and some effective methods of remo- ng the photoresist were discussed. The method takes a short time for micro-electroforming and produces high quali ty of mold, and it is also adapted to fabricate other micro-mechanical components. So, it is a kind of processing technique with a development prospect in the MEMS field. Key words: micro electroforming: UV-LIGA process; SU-8 photoresist; microinjection mold (上接第50页) 2003,5050:101-108 臂梁打下良好基础,而且能为RIE刻蚀硅工艺在其[4] Ledermann Nicolas, Muralt Paul, Babrowski Jacek,etll 它方面的应用提供较好的参考。 (100)-Textured, piezoelectric Pb( Zr,, Ti,-)0, thin films for MEMS: integration, deposition and properties 参考文献: [J]. Sensors and Actuators A, 2003, 105(2): 162-170. [1] Paul muralt. pzt thin films for microsensors and actuators:[5]谢晓强,戴旭涵,赵小林,等.反应离子刻蚀中的边缘效 where do we stand? [J]. IEEE Transactions on Ultrason 应及其补偿方法[.真空电子技术,2005,2:41 is, Ferroelectrics and Frequency Control,200,4):903-[6]方华斌,刘景全,徐峥谊,等.PZ厚膜拾振器微图形 化工艺研究[J].微细加工技术,2005,(4):4851 [2] Lee chengkuo, Itoh toshihiro, Suga Tadatomo Micromachined[7]张锦,冯伯儒,杜春雷,等.反应离子刻蚀工艺因素研 Piezoelectric force sensor based on PZT thin film[J].IEEE 究[J].光电工程,1997,24:46-51 Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency [8 Otto T, Wolf H, Streiter R, et al. Process and equipment Control,19%6,(4):553-559 simulation of dry Si etching in the absence of ion bombard- [3] Sodano H A, Park G, Inman DJ. Use of Piezoelectric En- ment[J]. Microelectronic Engineering, 1999, 45:377 ergy Harvesting Devices for Charging Batteries[ J].SPIE Study on Reactive lon Etching of Silicon in Fabrication Process of Piezoelectric Microcantilever DONG Lu, FANG Hua-bin', LIU Jing-quan, XU Dong, XU Zheng-yi, CAI Bing-chu' (1. Key Laboratory for Thin Film and Micro Fabrication of Ministry of Education, National Key Laboratory of Micro/ Nano Fabrication, Institute of Micro/Nanometer Science and Technology, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China: 2. Shanghai Sensors Lab, Honeywell American, Shanghai 200030, China) Abstract: The process of a Si-based piezoelectric microcantilever was introduced. Especially, the technique of the reactive ion etching of silicon was studied emphatically. During etching of silicon, it was analyzed that the etching rate, uniformity and selectivity can be effectively improved by adjusting technological parameters properly, such gas flow, RF power, working pressure, etc. The results indicate that the etching rate of Si can reach 401 nm/min and uniformity on a 3 wafer is controlled at + 3. 85% when the flow of SFs is 20 mL/ min, RF power is 20 W nd the work pressure is 8. 00 Pa. The research lay a well foundation for the fabrication of piezoelectric microcantile- vers or other microstructures with functional thin film Key words数超 ectric microcantilever;rH: etching rate: uniformity: selectivity
微 细 加 工 技 术 !""# 年 !"#$% &’ ()&*+,, &- ./*)&/’0+*"/&’ .+"12 .&2$ 31,+$ &’ 456789: ;+* &1?7@1A7@> B7@ C@=D’E’7+ 1+F /7+ G A@1F’A’7+1H I1D6’+’+2 9=D6+7H72> 7B I’+’EA@> 7B JF*D1A’7+，$1H’1+ %+’K=@E’A> 7B 9=D6+7H72>，$1H’1+ ,,#"!L，56’+1；!; &1?7@1A7@> B7@ I’D@7 M /1+7 9=D6+7H72> 1+F N>EA=: 7B &’17+’+2 C@7K’+D=，$1H’1+，56’+1） :>,")1*"：O +7K=H :’D@7B1?@’D1A’7+ A=D6+7H72> 7B :’D@7’+4=DA’7+ :=A1H :7HF ’E P@=E=+A=F，Q6’D6 ’A ’E D1HH=F +7(?1DR( PH1A=(2@7QA6 :=A67F; S> A6= :=A67F，A6= +’DR=H :’D@7(=H=DA@7B7@:’+2 P1AA=@+ Q1E F’@=DAH> :1F= 7+ 1 :=A1H E*?EA@1A= ?> 1 H7Q(D7EA %T(&.UO E*@B1D= :’D@7(B1?@’D1A’7+ P@7D=EE *E’+2 A6= +=21A’K= A6’DR N%(V P67A7@=E’EA A7 B7@: A6= :’( D@7’+4=DA’7+ :7HF; 96= 1F6=E’7+ P@7P=@A> 7B A6= P67A7@=E’EA Q’A6 A6= E*?EA@1A= 1+F E7:= =BB=DA’K= :=A67FE 7B @=:7( K’+2 A6= P67A7@=E’EA Q=@= F’ED*EE=F; 96= :=A67F A1R=E 1 E67@A A’:= B7@ :’D@7(=H=DA@7B7@:’+2 1+F P@7F*D=E 6’26 )*1H’( A> 7B :7HF，1+F ’A ’E 1HE7 1F1PA=F A7 B1?@’D1A= 7A6=@ :’D@7(:=D61+’D1H D7:P7+=+AE; N7，’A ’E 1 R’+F 7B P@7D=EE’+2 A=D6+’)*= Q’A6 1 F=K=H7P:=+A P@7EP=DA ’+ A6= IJIN B’=HF; ?+% @&)$,：:’D@7 =H=DA@7B7@:’+2；%T(&.UO P@7D=EE；N%(V P67A7@=E’EA； &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& :’D@7’+4=DA’7+ :7HF （上接第 W" 页） 臂梁打下良好基础，而且能为 X.J 刻蚀硅工艺在其 它方面的应用提供较好的参考。 参考文献： ［,］ C1*H I*@1HA; CZ9 A6’+ B’H:E B7@ :’D@7E=+E7@E 1+F 1DA*1A7@E： Q6=@= F7 Q= EA1+F？［0］; .JJJ 9@1+E1DA’7+E 7+ %HA@1E7+( ’DE，[=@@7=H=DA@’DE 1+F [@=)*=+D> 57+A@7H，!"""（，L）：\"] G \,W; ［!］&== 56=+2R*7，.A76 97E6’6’@7，N*21 91F1A7:7; I’D@7:1D6’+=F C’=^7=H=DA@’D B7@D= E=+E7@ ?1E=F 7+ CZ9 A6’+ B’H:［0］; .JJJ 9@1+E1DA’7+E 7+ %HA@1E7+’DE，[=@@7=H=DA@’DE 1+F [@=)*=+D> 57+A@7H，,\\#（，L）：WW] GWW\; ［]］ N7F1+7 3 O，C1@R U，.+:1+ $ 0; %E= 7B C’=^7=H=DA@’D J+( =@2> 31@K=EA’+2 $=K’D=E B7@ 561@2’+2 S1AA=@’=［E 0］_ NC.J， !""]，W"W"：,", G ,"V; ［L］ &=F=@:1++ /’D7H1E，I*@1HA C1*H，S1?@7QER’ 01D=R，=A 1H; ｛, " "｝G 9=‘A*@=F，P’=^7=H=DA@’D C?（Z@!，9’, G !）a] A6’+ B’H:E B7@ IJIN：’+A=2@1A’7+，F=P7E’A’7+ 1+F P@7P=@A’=E ［0］_ N=+E7@E 1+F ODA*1A7@E O，!""]，,"W（!）：,#! G ,b"; ［W］ 谢晓强，戴旭涵，赵小林，等; 反应离子刻蚀中的边缘效 应及其补偿方法［0］; 真空电子技术，!""W，!：L, G LL; ［#］ 方华斌，刘景全，徐峥谊，等 ; CZ9 厚膜拾振器微图形 化工艺研究［0］; 微细加工技术，!""W，（L）：LV G W,; ［b］ 张锦，冯伯儒，杜春雷，等 ; 反应离子刻蚀工艺因素研 究［0］; 光电工程，,\\b，!L：L# G W,; ［V］ aAA7 9，c7HB 3，NA@=’A=@ X，=A 1H; C@7D=EE 1+F =)*’P:=+A E’:*H1A’7+ 7B F@> N’ =AD6’+2 ’+ A6= 1?E=+D= 7B ’7+ ?7:?1@F( :=+［A 0］_ I’D@7=H=DA@7+’D J+2’+==@’+2，,\\\，LW：]bb G ]\,; !"#$% &’ A+1*"/B+ 8&’ C"*)/*1"/&’ ()&*+,, &- (/+E&+2+*")/* ./*)&*1’"/2+B+) $a/U &*, ，[O/U 3*1(?’+, ，&.% 0’+2()*1+, ，d% $7+2 , ，d% Z6=+2(>’ ! ，5O. S’+2(D6*, （,; &1?7@1A7@> B7@ 96’+ [’H: 1+F I’D@7 [1?@’D1A’7+ 7B I’+’EA@> 7B JF*D1A’7+，/1A’7+1H &1?7@1A7@> 7B I’D@7 M /1+7 [1?@’D1A’7+，.+EA’A*A= 7B I’D@7 M /1+7:=A=@ ND’=+D= 1+F 9=D6+7H72>，N61+261’ 0’17A7+2 %+’K=@E’A>，N61+261’ !"""]"，56’+1；!; N61+261’ N=+E7@E &1?，37+=>Q=HH O:=@’D1+，N61+261’ !"""]"，56’+1） :>,")1*"：96= P@7D=EE 7B 1 N’(?1E=F P’=^7=H=DA@’D :’D@7D1+A’H=K=@ Q1E ’+A@7F*D=F; JEP=D’1HH>，A6= A=D6+’)*= 7B A6= @=1DA’K= ’7+ =AD6’+2 7B E’H’D7+ Q1E EA*F’=F =:P61A’D1HH>; $*@’+2 =AD6’+2 7B E’H’D7+，’A Q1E 1+1H>^=F A61A A6= =AD6’+2 @1A=，*+’B7@:’A> 1+F E=H=DA’K’A> D1+ ?= =BB=DA’K=H> ’:P@7K=F ?> 1F4*EA’+2 A=D6+7H72’D1H P1@1:=A=@E P@7P=@H>，E*D6 1E 21E BH7Q，X[ P7Q=@，Q7@R’+2 P@=EE*@=，=AD; 96= @=E*HAE ’+F’D1A= A61A A6= =AD6’+2 @1A= 7B N’ D1+ @=1D6 L", +: M :’+ 1+F A6= +7+(*+’B7@:’A> 7+ 1 ]e Q1B=@ ’E D7+A@7HH=F 1A f ]; VWg Q6=+ A6= BH7Q 7B N[# ’E !" :& M :’+，X[ P7Q=@ ’E !" c 1+F A6= Q7@R P@=EE*@= ’E V; "" C1; 96= @=E=1@D6 H1> 1 Q=HH B7*+F1A’7+ B7@ A6= B1?@’D1A’7+ 7B P’=^7=H=DA@’D :’D@7D1+A’H=( K=@E 7@ 7A6=@ :’D@7EA@*DA*@=E Q’A6 B*+DA’7+1H A6’+ B’H:; ?+% @&)$,：P’=^7=H=DA@’D :’D@7D1+A’H=K=@；X.J；=AD6’+2 @1A=；*+’B7@:’A>；E=H=DA’K’A> WL 万方数据
基于UⅣ-LGA技术的微注塑金属模具的工艺研究 旧数据 TA文献链接 杜立群,秦江,刘海军,刘冲,于同敏,DULi-qun, QIN Jiang, LIU Hai-jun, LIU Chong, YU Tong-min 作者单位: 杜立群,于同敏,DULi-qun, YU Tong-min(大连理工大学,精密与特种加工教育部重点实验室 大连,16024),秦江,刘海军,刘冲, QIN Jiang, LIU Hai-jun, LIU Chong(大连理工大学,辽 宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连,116024) 微细加工技相sT 英文刊名 MICROFABRICATION TECHNOLOGY 年,卷(期) 引用次数: 1. Qu Wenmin Wenzel Christian. Gerlach Gerald Fabrication of a 3D differential-capacitive accelerati sensor by UV-LIGA 1999 2. Bacher W Bade K Matthis B Fabrication of LIGA mold inserts 1998 3. Johansen L S. Ginnerup M Ravnkilde j T electroforming of 3D microstructures on highly structured 4. Chan-Park Mary B Zhang Jun Yan Yehai Fabrication of large SU-8 mold with high aspect ratio microchannels by Uv exposure dose reduction 2004 5. Chang Hyun-Kee kim Yong-Kweon UV-LIGA process for high aspect ratio structure using stress barrier 6. Dentinger Paul M Clift W Miles. Goods Steven H Removal of su-8 photoresist for thick film 7.张立国.陈迪.杨帆.李以贵SU-8胶光刻工艺研究[期刊论文]光学精密工程2002(3) 1.学位论文肖日松微电铸工艺参数对模具质量影响研究2006 的优点在微流控芯片的制作中得到广泛的应用,其中模具的质量直接影响着微流控芯片的质量与应用前景。模具的制作主要采用W-LIGA工艺其中微电铸 工艺作为W-LGA工艺中的关键步骤,极大地影响着模具的各项精度指标,故开展微电铸工艺参数对模具质量影响的研究具有极其深远的意义。本文首先介 绍了微电铸的工艺特点、应用领域以及国内外的发展现状,同时结合微电铸的基本理论通过实验得到模具制作的微电铸工艺参数;其后通过对硅模具、背 板生长和无背板生长三种模具制作工艺路线的比较,确立无背板生长工艺为模具的制作工艺,并分析了存在于该工艺路线中的析氢现象,提出改善措施,解 决了模具中存在的针孔以及麻点等缺陷。由于模具形状的精度直接影响复制后微流控芯片的沟道形状,故文中开展了对模具宽度和高度的研究。首先研究 光刻胶模的溶胀性规律,并采取相应的补偿措施保证了模具的宽度精度。其次针对模具高度的不均匀性,分析其产生原因,并提出了相应的解决措施解决 了模具存在的高度不均匀性现象 2.学位论文刘文涛基于V-LIGA和ED的三维微型腔制作工艺研究2008 微流控芯片是当前生命科学、化学等领域的研究热点,热压成形法或注塑法在高聚合物微流控芯片的制作中应用广泛,其中模具微型腔的结构直接 影响着微流控芯片上微流道的结构。微型腔的制作主要采用UV-LIGA工艺,它适于制作侧壁近似垂直的二维结构,而不适于制作三维结构,开展三维结构 微型腔的制作工艺研究对高聚合物微流控芯片的发展应用是具有意义的。为了制作局部是三维微结构的微流控芯片模具微型腔,本文提出了一种基于 LIGA和电火花(ED技术的组合加工新工艺,即先用UV-LGA技术在模具基底上制作二维金属微型腔,再用电火花成形加工技术对微型腔的局部进行修 得到局部为三维结构的微型腔,电火花修形的部位根据模具的设计要求而定 (1)介绍了WN-LIGA和电火花技术在模具微型腔制作中的研究现状 然后基于无背板生长工艺,主要包括金属基底的SL-8胶光刻和微电铸工艺,制作出了具有二维结构微型腔的微流控芯片模具,并且分析了工艺中经常遇 到的问题并且采取了相应的改善措施 (2)介绍了电火花成形加工的基础理论,包括放电加工中材料去除机理模型、放电加工状态、电极损耗的机 理及其影响因素、微小面积电火花加工的特征分析。以理论为指导,在常规的电火花加工机床上,进行了三维结构微型腔的成形加工实验研究。首先采 用具有多个倾斜加工面的工具电极,以重复修形的加工方式,制作出了侧壁倾斜的微型腔。然后采用具有半园微结构的工具电极,进行了曲面结构微型 腔加工的初步实验研究。③3)从理论分析和实验两个方面研究了影响表面粗糙度的脉冲参数和工艺因素,并且对微型腔倾斜侧壁的表面粗糙度进行 了测量,测量得Ra平均为0.4ua 3.期刊论文杜立群.朱神渺.刘冲.DLi-qun. ZHU Shen-miao. Liu Chong UV-LIGA工艺中SU-8光刻胶的热溶胀性研 究-压电与声光2008,30(5) 效应及其机理进行了研究,在现有微模具的V-LIGA工艺的基础上,利用AYS对SU-8胶的热溶胀性规律进行了仿真分析通过SU-8胶 模的溶胀实验,建立了热溶胀变形的速率模型,并计算了不同电铸时间下微模具的顶部线宽,计算结果与实验值基本吻合仿真结果可用来优化掩模图形的 设计及预测电铸后微模具的尺寸 论文松的电化检割电乙成无细管电达片作改所究 2006 1)对电化学检测的集成毛细管电泳芯片
基于UV-LIGA技术的微注塑金属模具的工艺研究 作者： 杜立群， 秦江， 刘海军， 刘冲， 于同敏， DU Li-qun， QIN Jiang， LIU Hai-jun， LIU Chong， YU Tong-min 作者单位： 杜立群,于同敏,DU Li-qun,YU Tong-min(大连理工大学,精密与特种加工教育部重点实验室 ,大连,116024)， 秦江,刘海军,刘冲,QIN Jiang,LIU Hai-jun,LIU Chong(大连理工大学,辽 宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连,116024) 刊名： 微细加工技术 英文刊名： MICROFABRICATION TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2006，(5) 引用次数： 1次 参考文献(7条) 1.Qu Wenmin.Wenzel Christian.Gerlach Gerald Fabrication of a 3D differential-capacitive acceleration sensor by UV-LIGA 1999 2.Bacher W.Bade K.Matthis B Fabrication of LIGA mold inserts 1998 3.Johansen L S.Ginnerup M.Ravnkilde J T Electroforming of 3D microstructures on highly structured surfaces 2000 4.Chan-Park Mary B.Zhang Jun.Yan Yehai Fabrication of large SU-8 mold with high aspect ratio microchannels by UV exposure dose reduction 2004 5.Chang Hyun-Kee.Kim Yong-Kweon UV-LIGA process for high aspect ratio structure using stress barrier and C-shaped etch hole 2000 6.Dentinger Paul M.Clift W Miles.Goods Steven H Removal of SU-8 photoresist for thick film applications 2002 7.张立国.陈迪.杨帆.李以贵 SU-8胶光刻工艺研究[期刊论文]-光学精密工程 2002(3) 相似文献(6条) 1.学位论文 肖日松 微电铸工艺参数对模具质量影响研究 2006 随着MEMS技术的飞速发展,微流控芯片已成为当前生命科学、化学以及微机械等领域的研究热点,利用热压成型法制作高聚合物微流控芯片,因其特有 的优点在微流控芯片的制作中得到广泛的应用,其中模具的质量直接影响着微流控芯片的质量与应用前景。模具的制作主要采用UV-LIGA工艺,其中微电铸 工艺作为UV-LIGA工艺中的关键步骤,极大地影响着模具的各项精度指标,故开展微电铸工艺参数对模具质量影响的研究具有极其深远的意义。本文首先介 绍了微电铸的工艺特点、应用领域以及国内外的发展现状,同时结合微电铸的基本理论,通过实验得到模具制作的微电铸工艺参数;其后通过对硅模具、背 板生长和无背板生长三种模具制作工艺路线的比较,确立无背板生长工艺为模具的制作工艺,并分析了存在于该工艺路线中的析氢现象,提出改善措施,解 决了模具中存在的针孔以及麻点等缺陷。由于模具形状的精度直接影响复制后微流控芯片的沟道形状,故文中开展了对模具宽度和高度的研究。首先研究 光刻胶模的溶胀性规律,并采取相应的补偿措施保证了模具的宽度精度。其次针对模具高度的不均匀性,分析其产生原因,并提出了相应的解决措施,解决 了模具存在的高度不均匀性现象。 2.学位论文 刘文涛 基于UV-LIGA和EDM的三维微型腔制作工艺研究 2008 微流控芯片是当前生命科学、化学等领域的研究热点，热压成形法或注塑法在高聚合物微流控芯片的制作中应用广泛，其中模具微型腔的结构直接 影响着微流控芯片上微流道的结构。微型腔的制作主要采用UV-LIGA工艺，它适于制作侧壁近似垂直的二维结构，而不适于制作三维结构，开展三维结构 微型腔的制作工艺研究对高聚合物微流控芯片的发展应用是具有意义的。为了制作局部是三维微结构的微流控芯片模具微型腔，本文提出了一种基于UVLIGA和电火花(EDM)技术的组合加工新工艺。即先用UV-LIGA技术在模具基底上制作二维金属微型腔，再用电火花成形加工技术对微型腔的局部进行修形 ，得到局部为三维结构的微型腔，电火花修形的部位根据模具的设计要求而定。 ⑴介绍了UV-LIGA和电火花技术在模具微型腔制作中的研究现状。 然后基于无背板生长工艺，主要包括金属基底的SU-8胶光刻和微电铸工艺，制作出了具有二维结构微型腔的微流控芯片模具，并且分析了工艺中经常遇 到的问题并且采取了相应的改善措施。 ⑵介绍了电火花成形加工的基础理论，包括放电加工中材料去除机理模型、放电加工状态、电极损耗的机 理及其影响因素、微小面积电火花加工的特征分析。以理论为指导，在常规的电火花加工机床上，进行了三维结构微型腔的成形加工实验研究。首先采 用具有多个倾斜加工面的工具电极，以重复修形的加工方式，制作出了侧壁倾斜的微型腔。然后采用具有半圆微结构的工具电极，进行了曲面结构微型 腔加工的初步实验研究。 ⑶从理论分析和实验两个方面研究了影响表面粗糙度的脉冲参数和工艺因素，并且对微型腔倾斜侧壁的表面粗糙度进行 了测量，测量得Ra平均为0.4μm。 3.期刊论文 杜立群.朱神渺.刘冲.DU Li-qun.ZHU Shen-miao.LIU Chong UV-LIGA工艺中SU-8光刻胶的热溶胀性研 究 -压电与声光2008,30(5) 对SU-8胶的热溶胀效应及其机理进行了研究,在现有微模具的UV-LIGA工艺的基础上,利用ANSYS对SU-8胶的热溶胀性规律进行了仿真分析.通过SU-8胶 模的溶胀实验,建立了热溶胀变形的速率模型,并计算了不同电铸时间下微模具的顶部线宽,计算结果与实验值基本吻合.仿真结果可用来优化掩模图形的 设计及预测电铸后微模具的尺寸. 4.学位论文 朱学林 电化学检测的PMMA集成毛细管电泳芯片制作工艺研究 2006 本文对电化学检测的PMMA集成毛细管电泳芯片制作工艺进行了研究。主要的工作包括以下几个部分： 1)对电化学检测的集成毛细管电泳芯片
的结构分析和设计进行了深入研究。设计了芯片的基本结构:对微流体的特性进行了分析和模拟,研究了不同微管道图形单元对微流体的影响:研究了 双电层酬对微管道内部电场分布的膨响:研究了在外加驱动电压下,微管道内部电场分布的特点:获得了较好的毛细管电泳电动进样控制方案。根据芯 片检测需求和实际加工工艺的特点,对微流体管道进行了儿何设计,最后设计了电化学检测电极体系 论文研究了基于S8光刻胶和PMA的毛细 管电泳芯片样机的加工制作方法。该方法通过直接光刻得到S8光刻胶微管道,代替了批量化制作工艺中的ⅣLIGA工艺,利用1ift-off工艺制作了微电 极、最后通过真空热压键合技术成功地进行了芯片封装。实现了快速制作高质量电泳芯片样机 3)研究了芯片的批量化制作工艺方法。对U- LIGA工艺中的光刻和微电铸进行了改进和优化,并应用于毛细管电泳芯片微管道的加工制作:利用1 ft-off技术制作了金薄膜微电极,实现了电极的制 作和集成:利用門A表面改性键合技术对PM电泳芯片进行了键合封装,获得了较高的键合强度,提高了芯片的封装质量 规热压键合法,对常规热压键合中的温度、压力等因素对键合强度以及微细结构图形的影响进行了深入的考察,优化了键合工艺参数:另外针对PA热 压键合法的键合强度不高的特点,发展了利用MA对PMA表面改性的热压键合方法,在低温和低压下实现较高的键合强度 5)建立了电化学检测的 PwMA集成毛细管电泳芯片的检测平台,通过等离子体处理改善了微管道内表面的润湿性,实现了毛细管电泳微管道的初始进样,测试了电化学检测微电 极的伏安特性。并对抗坏血酸和尿酸混合样品成功地进行了分离与检测 5.期刊论文朱学林.郭育华.刘刚.田扬超.褚家如. ZHU Xue-lin.GU0Yu-hua. LIU Gang. TIAN Yang-chao. CHU Jia- ru微流控芯片模具非平面微电铸技术-功能材料与器件学报2008,14(2) 究了微流控芯片中大线距/线宽比条件下的U-础A制作工艺.针对微电铸的要求优化了大面积SL8曝光的工艺:通过计算机模拟分析和实验验证手 提出了一种非平面微电铸方法,有效的解决了大线距/线宽比条件下的U-LIGA工艺,为微流控器件的批量化制作成奠定了坚实的基础 6.学位论文黄新龙若干微电子机械系统研制及相关LIGA工艺研究2009 物和医学等方面的广泛应用,相应的微加工工艺成为当前微系统技术的一个研究热点。则B微加工技术涉及 微电子、材料、物理(力学及流体力学等)、化学、生物、机械学诸多学科领域,是多学科相互交又的产物,MMS器件是采用微电子和微机械加工技术将 所有的零件、电路和系统在整体设计下几乎同时制造出来,零件和系统是紧密结合在一起的,因此,开发婚器件需要采用新观念,在系统级上进行设 计和制造 由于微系统器件在性能上对大深宽比微结构的需求,采用LIGA技术制作MMS器件成为目前非常有潜力的一种加工方法。然而,与 微电子制造工艺不同,它必须进行微机械所特有的三维加工,必须克服大深宽比对加工工艺带来的影响,有时还要求与集成电路工艺兼容。要解决好这 一系列问题有一定的难度,研究人员需要不断努力,发展和完善制造技术 对于每个特定功能的Ms器件,都需要单独设计一套与之对应的 加工工艺流程,每一步工艺参数都需要重新摸索确定,以适应不同的微结构性能要求。为了对制造过程中微细加工工艺进行深λ研究,总结分析 VBS微细加工技术的设计规则和具体的工艺规范,设计并制作出具有大深宽比结构的娅M器件,同时进行相应的性能分析和评价,本论文主要开展了以 下几个方面的工作 LIGA/U\-LIGA光刻工艺发展了X射线光刻中的掩模制作工艺,完善了硅基底开窗法制作高精度同步辐射掩模的方法 利用同步辐射X射线光刻技术和深紫外光刻技术制作大深宽比微结构:对紫外光刻工艺和SU-8厚胶工艺制作大高宽比结构进行工艺研究:采用了低温后 烷的方法有效降低胶结构内应力,并运用兆声辅助的方法有效提高的大深宽比微结构的显影效率 2.Zn粞牲层技术 发展完善了沉积厚层 n辆牲层技术在IGMW-LI6A工艺中的应用,对Zm牺牲层的电镀工艺,种子层对粘附性的影响,牺牲层的释放等工艺细节进行深入研究,将沉积厚层 n牺牲层工艺发展为一种完善成熟的牺牲层技术:同时将LIGA技术和厚z牺牲层工艺引入武器安全系统中的引信设计和制造中,制作出基于平面结构形 式的安全保险装置微结构 3.极限大深宽比微结构电铸 对具有极限深宽比的微结构的深镀能力和均镀能力进行探索,分析了大深宽比微结 构电铸工艺中的离子传质过程对金属离子沉积的影响:运用了兆声辅助的方法提高离子的传质扩散能力,以获得具有较大深宽比的微结构 米颗粒复合电镀利用纳米颗粒复合电镀工艺制作镍基复合微结构。为使纳米A1203颗粒较均匀地分散在微结构中,实验中搭建了低成本有效的小孔 喷流场进行辅助电镀,并获得了分散效果较好纳米颗粒复合镀件:同时对纳米颗粒复合镀件进行了微机械性能的测试,相比于纯镍微结构,其硬度由 HW0.2300增至N0.2500,抗磨损率增强1倍,试验中还测试了微结构的抗压强度,其平均抗压强度约为960a,这些结果表明,复合镀件在某些方面的微 机械性能有着显著提高:论文中运用流体动力学有限元分析方法模拟复合电镀中的小孔喷射流场的分布,分析喷射流场对纳米颗粒分散的影响,表明喷 流辅助电铸有助于纳米颗粒的分敬和吸附沉积 微型加速度触发开关研制运用LGMⅣ-LIGA技术、微电铸以及Z牺牲层技术,完成悬臂 梁式和螺旋形加速度开关的研制 悬臂梁式微型加速度开关:采用了X射线深度光刻工艺,结合本论文开发的厚Z牺牲层工艺,进行悬臂梁式微型 加速度开关的制作。实验中分析了大深宽比微结构电铸所出现的缺陷,并对电铸成品率进行统计分析,在此基础上优化结构设计和工艺流程,获得具有 大深宽比悬臂梁结构的微型加速度开关样品;并对微结构进行运动测试,结果表明,微结构的运动符合设计上的要求 采用了深紫外光刻技术,结合SL-8厚胶工艺,进行微型螺旋形加速度开关的制作,对牺牲层材料的特性进行分析与实验,解决了微结构脱落的问题 ,通过工艺优化,得到了平整的微弹簧结构:并对微结构的开关工作阔值和弹性系数进行测试,开关阀值从1g~10g,在设计的低阅值工作范围,所测微 结构弹性系数在140~200N/ma范围,为所需的低刚度弹簧,满足设计者对系统低频响应的要求 毫米波矩形封闭加速通道研制 运用ⅣV- LIGA技术,结合SU-8多层对准紫外光刻和微电铸工艺,进行封闭复杂的内部空腔结构的微型毫米波加速通道的制作,对SU-8的多层光刻电铸工艺、SU- 8热裂解去除,以及微结构内部空腔超声清洗等微细加工工艺进行了深入研究,并获得具有复杂的内部空腔结构的微型毫米波加速通道 1.庄俭.吴大鸣.赵中里.张洪波微注射成型工艺的实验研究[期刊论文]化工学报2009(4) 本文链接http://d.g.wanfangdata.comcn/periodicAlwxigjs200605011.aspx 下载时间:2010年2月15日
的结构分析和设计进行了深入研究。设计了芯片的基本结构；对微流体的特性进行了分析和模拟，研究了不同微管道图形单元对微流体的影响；研究了 双电层EDL对微管道内部电场分布的影响；研究了在外加驱动电压下，微管道内部电场分布的特点；获得了较好的毛细管电泳电动进样控制方案。根据芯 片检测需求和实际加工工艺的特点，对微流体管道进行了几何设计。最后设计了电化学检测电极体系。 2)论文研究了基于SU8光刻胶和PMMA的毛细 管电泳芯片样机的加工制作方法。该方法通过直接光刻得到SU8光刻胶微管道，代替了批量化制作工艺中的UV-LIGA工艺。利用lift-off工艺制作了微电 极、最后通过真空热压键合技术成功地进行了芯片封装。实现了快速制作高质量电泳芯片样机。 3)研究了芯片的批量化制作工艺方法。对UVLIGA工艺中的光刻和微电铸进行了改进和优化，并应用于毛细管电泳芯片微管道的加工制作；利用lift-off技术制作了金薄膜微电极，实现了电极的制 作和集成；利用PMMA表面改性键合技术对PMMA电泳芯片进行了键合封装，获得了较高的键合强度，提高了芯片的封装质量。 4)论文研究了PMMA常 规热压键合法，对常规热压键合中的温度、压力等因素对键合强度以及微细结构图形的影响进行了深入的考察，优化了键合工艺参数；另外针对PMMA热 压键合法的键合强度不高的特点，发展了利用MMA对PMMA表面改性的热压键合方法，在低温和低压下实现较高的键合强度。 5)建立了电化学检测的 PMMA集成毛细管电泳芯片的检测平台，通过等离子体处理改善了微管道内表面的润湿性，实现了毛细管电泳微管道的初始进样。测试了电化学检测微电 极的伏安特性。并对抗坏血酸和尿酸混合样品成功地进行了分离与检测。 5.期刊论文 朱学林.郭育华.刘刚.田扬超.褚家如.ZHU Xue-lin.GUO Yu-hua.LIU Gang.TIAN Yang-chao.CHU Jiaru 微流控芯片模具非平面微电铸技术 -功能材料与器件学报2008,14(2) 研究了微流控芯片中大线距/线宽比条件下的UV-LIGA制作工艺.针对微电铸的要求,优化了大面积SU8曝光的工艺;通过计算机模拟分析和实验验证手 段,提出了一种非平面微电铸方法,有效的解决了大线距/线宽比条件下的UV-LIGA工艺,为微流控器件的批量化制作成奠定了坚实的基础. 6.学位论文 黄新龙 若干微电子机械系统研制及相关LIGA工艺研究 2009 随着MEMS传感器芯片在物理、化学、生物和医学等方面的广泛应用，相应的微加工工艺成为当前微系统技术的一个研究热点。MEMS微加工技术涉及 微电子、材料、物理(力学及流体力学等)、化学、生物、机械学诸多学科领域，是多学科相互交叉的产物。MEMS器件是采用微电子和微机械加工技术将 所有的零件、电路和系统在整体设计下几乎同时制造出来，零件和系统是紧密结合在一起的，因此，开发MEMS器件需要采用新观念，在系统级上进行设 计和制造。 由于微系统器件在性能上对大深宽比微结构的需求，采用LIGA技术制作MEMS器件成为目前非常有潜力的一种加工方法。然而，MEMS与 微电子制造工艺不同，它必须进行微机械所特有的三维加工，必须克服大深宽比对加工工艺带来的影响，有时还要求与集成电路工艺兼容。要解决好这 一系列问题有一定的难度，研究人员需要不断努力，发展和完善MEMS制造技术。 对于每个特定功能的MEMS器件，都需要单独设计一套与之对应的 加工工艺流程，每一步工艺参数都需要重新摸索确定，以适应不同的微结构性能要求。为了对MEMS制造过程中微细加工工艺进行深入研究，总结分析 MEMS微细加工技术的设计规则和具体的工艺规范，设计并制作出具有大深宽比结构的MEMS器件，同时进行相应的性能分析和评价，本论文主要开展了以 下几个方面的工作： 1.LIGA/UV-LIGA光刻工艺 发展了X射线光刻中的掩模制作工艺，完善了硅基底开窗法制作高精度同步辐射掩模的方法 ；利用同步辐射X射线光刻技术和深紫外光刻技术制作大深宽比微结构；对紫外光刻工艺和SU-8厚胶工艺制作大高宽比结构进行工艺研究：采用了低温后 烘的方法有效降低胶结构内应力，并运用兆声辅助的方法有效提高的大深宽比微结构的显影效率。 2.Zn牺牲层技术 发展完善了沉积厚层 Zn牺牲层技术在LIGA/UV-LIGA工艺中的应用。对Zn牺牲层的电镀工艺，种子层对粘附性的影响，牺牲层的释放等工艺细节进行深入研究，将沉积厚层 Zn牺牲层工艺发展为一种完善成熟的牺牲层技术；同时将LIGA技术和厚Zn牺牲层工艺引入武器安全系统中的引信设计和制造中，制作出基于平面结构形 式的安全保险装置微结构。 3.极限大深宽比微结构电铸 对具有极限深宽比的微结构的深镀能力和均镀能力进行探索，分析了大深宽比微结 构电铸工艺中的离子传质过程对金属离子沉积的影响；运用了兆声辅助的方法提高离子的传质扩散能力，以获得具有较大深宽比的微结构。 4.纳 米颗粒复合电镀 利用纳米颗粒复合电镀工艺制作镍基复合微结构。为使纳米Al2O3颗粒较均匀地分散在微结构中，实验中搭建了低成本有效的小孔 喷流场进行辅助电镀，并获得了分散效果较好纳米颗粒复合镀件；同时对纳米颗粒复合镀件进行了微机械性能的测试，相比于纯镍微结构，其硬度由 HV0.2300增至HV0.2500，抗磨损率增强1倍，试验中还测试了微结构的抗压强度，其平均抗压强度约为960Mpa。这些结果表明，复合镀件在某些方面的微 机械性能有着显著提高：论文中运用流体动力学有限元分析方法模拟复合电镀中的小孔喷射流场的分布，分析喷射流场对纳米颗粒分散的影响，表明喷 流辅助电铸有助于纳米颗粒的分散和吸附沉积。 5.微型加速度触发开关研制 运用LIGA/UV-LIGA技术、微电铸以及Zn牺牲层技术，完成悬臂 梁式和螺旋形加速度开关的研制。 悬臂梁式微型加速度开关：采用了X射线深度光刻工艺，结合本论文开发的厚Zn牺牲层工艺，进行悬臂梁式微型 加速度开关的制作。实验中分析了大深宽比微结构电铸所出现的缺陷，并对电铸成品率进行统计分析，在此基础上优化结构设计和工艺流程，获得具有 大深宽比悬臂梁结构的微型加速度开关样品；并对微结构进行运动测试，结果表明，微结构的运动符合设计上的要求。 螺旋形微型加速度开关 ：采用了深紫外光刻技术，结合SU-8厚胶工艺，进行微型螺旋形加速度开关的制作。对牺牲层材料的特性进行分析与实验，解决了微结构脱落的问题 ，通过工艺优化，得到了平整的微弹簧结构；并对微结构的开关工作阈值和弹性系数进行测试，开关阈值从1g～10g，在设计的低阈值工作范围，所测微 结构弹性系数在140～200μN/nm范围，为所需的低刚度弹簧，满足设计者对系统低频响应的要求。 6.毫米波矩形封闭加速通道研制 运用UVLIGA技术，结合SU-8多层对准紫外光刻和微电铸工艺，进行封闭复杂的内部空腔结构的微型毫米波加速通道的制作。对SU-8的多层光刻电铸工艺、SU- 8热裂解去除，以及微结构内部空腔超声清洗等微细加工工艺进行了深入研究，并获得具有复杂的内部空腔结构的微型毫米波加速通道。 引证文献(1条) 1.庄俭.吴大鸣.赵中里.张洪波 微注射成型工艺的实验研究[期刊论文]-化工学报 2009(4) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wxjgjs200605011.aspx 下载时间：2010年2月15日