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微电铸的工艺技术研究

作　者: 聂时振
导　师: 王翔
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 微细加工微电铸电沉积工艺参数光刻胶
分类号: TQ153.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

微细加工技术作为MEMS技术从设计到产品化的整个过程中最关键和基础的环节,已成为当前MEMS技术研究的热点。而在众多的微细加工技术中,微细电铸作为应用最广泛非硅微器件的加工手段之一,受到越来越多的关注。在国家高技术研究开发计划(863)的支持下,本文基于微电铸工艺理论,分析了影响微细电铸过程的主要因素。自行研制了微电铸系统,进行微电铸工艺参数的优化,并利用其实现了几种不同功能微器件的电铸成型。现将主要工作归纳如下:1.基于电沉积理论,分析了微细电铸过程中金属离子的运动情况,明确了电流密度和电铸速度以及电流效率之间的定量关系,给出了电铸速度和电流效率的概念和计算方法;2.根据微电铸工艺实施的需要,自行研制了一套微电铸实验系统,制定了微细电铸工艺优化的实验方案;采用直流电铸和脉冲电铸两种方式,结合其电铸速度、电流效率以及铸层表面形貌,得到了较优化的电流参数;3.对SU-8光刻胶厚膜光刻工艺展开了探索研究,分别进行了单层胶和双层胶光刻实验,针对具体的实验环境对其工艺参数进行了调整和优化,制作了几种典型的微结构光刻胶模型,并利用其作为电铸母型,微电铸成型了其模具型腔;4.利用AZ光刻胶热熔法制作了微透镜胶模阵列,利用优化后的微电铸工艺参数电铸成型了微透镜阵列模具。通过本研究的工作,进一步明确了影响微电铸工艺的主要因素。随着整个微电铸工艺的实施,加深了对微电铸工艺过程的认识,为后续的进一步工艺优化提供了实验依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 微系统及微细加工技术  9-10
  1.2 微电铸技术及其发展  10-17
    1.2.1 微电铸的原理及其特点  12-13
    1.2.2 微电铸的研究现状及发展  13-17
  1.3 本研究的意义与主要内容  17-18
  1.4 本章小结  18-19
第2章微电铸工艺理论分析  19-27
  2.1 金属电沉积原理  19-24
    2.1.1 液相传质过程  19-20
    2.1.2 阴极极化与过电位  20-22
    2.1.3 金属电结晶过程  22-24
  2.2 微电铸工艺特性评价  24-26
    2.2.1 电铸速度与电流效率  24-25
    2.2.2 电铸层质量评价  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章微电铸工艺参数优化  27-40
  3.1 微电铸工艺系统的研制  27-31
  3.2 微电铸工艺参数优化实验方案  31-33
    3.2.1 工艺参数分析  31-33
    3.2.2 实验方案的拟定  33
  3.3 工艺参数优化实验  33-39
    3.2.1 电流参数的优化  33-38
    3.2.2 环境参数的调整  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章微结构的电铸成型  40-55
  4.1 微电铸母型制作方法探索  40-43
    4.1.1 导电基底处理  40-41
    4.1.2 微电铸母型制作  41-43
  4.2 SU-8 光刻胶模型制作  43-50
    4.2.1 SU-8单层胶光刻工艺  43-49
    4.2.2 SU-8 双层胶光刻工艺  49-50
  4.3 典型微结构电铸成型  50-52
  4.4 微透镜阵列的电铸成型  52-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章结论与展望  55-57
  5.1 工作结论  55-56
  5.2 工作展望  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
攻读学位期间发表的学术论文  61

微电铸的工艺技术研究

内容摘要

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