微电铸技术及其工艺优化进展研究

随着微机电系统(MEMS)和微影微电铸微模铸(LIGA)两种技术的发展,微电铸工艺正逐渐展现着其独特的魅力和发展潜力。然而,现有工艺中存在的缺陷也严重阻碍了其进一步发展。因此,对微电铸工艺进行深入研究,突破其工艺瓶颈,将对微加工工艺的应用和推广起着重要作用。着眼于目前微电铸工艺中存在的不足,从工艺缺陷的理论形成机理出发,总结了近期微电铸领域在工艺缺陷的改进方面所做出的努力及成果,并对微电铸工艺未来的发展趋势提出了一些看法。     

采用UV-LIGA技术制作340 GHz折叠波导慢波结构

紫外光刻、电铸和注塑(UV-LIGA)技术是制作太赫兹真空电子器件(包括谐振腔、电子注通道和输出波导等)的重要方法。采用 UV-LIGA技术制作340 GHz折叠波导慢波结构,研究前烘、曝光量、后烘对 SU8胶模的影响,着重讨论了曝光量的影响并分析其原因,得出最佳工艺。另外,本文还对去胶进行了初步研究,获得了全铜的340 GHz的折叠波导结构。     

LIGA/准LIGA技术微电铸工艺研究进展

微电铸是相对于常规电铸工艺而确立的新概念,它是适用于微小结构成型而建立的批量加工技术,既可以看作是在微细加工模具基础上的传统电铸技术的延伸,也可以认为是掩膜电镀在高深宽比方向发展的结果,微电铸工艺是LIGA/准LIGA技术的核心内容,在MEMS技术领域有广泛应用.介绍了电铸和微电铸的原理和特点,系统分析了微电铸过程的电化学本质,综述了微电铸技术研究的最新进展,给出了一些为大家所共识的微电铸镍基本工艺规范.     

金属微结构电铸成型的流场性能研究

为改善高深宽比金属微结构的电铸成型质量,在分析微细电铸的流场特性的基础上,深入研究了铸层厚度的不均匀现象及搅拌方式、流场分布对微细电铸的影响.由于高深宽比胶膜的存在,单一搅拌对电铸区域的影响只集中在微区的入口部分.扩散过程成为金属沉积的限制性因素;随着胶膜深宽比的增大,搅拌速度对电铸传质过程影响减小,导致电铸微区内金属离子传输能力不均匀.实验表明,微细电铸过程中,搅拌速度提高并不能改善金属沉积的传质条件;辅助超声的复合搅拌在相同条件下能提高金属沉积速度、减少铸层缺陷、改善传质.实现了高分辨率,侧壁陡直的金属微结构的电铸成型.     

有限元在金属微结构电铸特性分析中的应用

为改善高深宽比金属微结构的电铸成型质量,采用有限元方法分析微细电铸的电场和流场的分布特点,及搅拌方式、电场和流场分布对微细电铸质量的影响。研究表明:搅拌对电铸区域的影响只集中在微区的入口部分,深度小于55μm,扩散过程成为金属沉积的限制性因素;电力线曲率随电铸深宽比增大而提高,导致电铸微区内金属离子传输能力不均匀。微细电铸过程中,搅拌速度提高并不能改善金属沉积的传质条件;辅助超声的复合搅拌在相同条件下能提高金属沉积速度,减少铸层缺陷、改善传质。实现了表面光滑、侧壁陡直的金属微结构的电铸成型。     

电铸在LIGA技术中的应用

近年来，电铸在微细加工中的应用得到了较快发展，尤其在近几年高速发展的ＬＩＧＡ技术的掩模加工和其应用产品中，该技术充分体现出了字的优越性能和潜在的应用前景。本文结合ＬＩＧＡ技术掩模的加工及其电铸产品，用已取得的实验结果来说明电铸的应用潜力。     

波导电铸的若干问题

复杂波导的加工,存在着不少问题,以前曾有许多厂、所用电铸法进行尝试,一般均以成本高、效率低,质量差而终止试验。但是,能不能用电铸法来制造价廉物美的波导,一直是人们响往的问题。如果能有快速电铸的电解液与快速电铸的工艺技术,并且能在腊料模芯方面得到相当的进展,则波导的精密电铸,未始不是一条合适的途径。     

电铸铜的应用研究

电铸铜能制造某些难以用机械加工方法制造的特殊形状的金属制品,只需针对零件结构的特点,设计合理心模,便可实现零件的精密成型制造。本文对电铸铜工艺及工艺条件的影响进行了浅析,并结合工艺对电铸槽等关键部件进行了阐述。     

氢气退火在UV-LIGA制作折叠波导慢波结构中的影响

详细研究了利用紫外-光刻、电铸(UV-LIGA)技术制作全铜结构折叠波导各个阶段中氢气退火工艺对实验的影响。氢气退火工艺主要用于两个阶段：第一阶段为对铜基板的烧氢处理(前期),第二阶段为实现金属结构后对基板和铸层整体的烧氢处理(后期)。实验发现,前期氢气退火除清洁基板、降低内应力外,还能发生晶界迁移,使晶粒在高温下生长趋于稳定,利于生长与之结合更紧密的电铸层。但该处理需提前至基板抛光之前,否则会导致平整度变差。后期氢气退火除检测全铜结构能否经受高温焊接外,还有助于进一步去除光刻胶,并促进基板和铸层在高温下生长为结合紧密的共同体。     

适合高频波波纹喇叭的制造工艺

本文简述了适合频波波纹喇叭的迭片套装和镶嵌组合电铸两种制造工艺。着重介绍了其关键技术措施。     

毫米波腔体滤波器谐振腔平整度误差研究

平整度误差引起的寄生量变化对毫米波滤波器的自谐振频率及品质因数有重大影响,为获得低插损、高品质因数的滤波器结构,针对滤波器制作中存在的平整度误差,该文开展了一系列的研究。通过对基于SU-8胶的毫米波腔体滤波器电铸工艺实验的反复探索,制定出一套能减小毫米波滤波器谐振腔平整度误差的最优电铸方案,即利用脉冲小电流进行电铸。实验结果表明,利用50mA小电流密度电铸能快速获得平整致密高质量的滤波器谐振腔,其铸层表面平整度误差小于2μm;制作精度高,且能实现快速制作。可见,小电流脉冲电铸得到的铸层平整、致密,可有效减小毫米波滤波器的寄生效应,提高系统的精度及灵敏度。     

微细电铸电流密度的有限元分析

微细电铸过程中,阴极表面的电流密度分布直接影响沉积层的质量.通过对电沉积基本原理的分析,得到了电流密度及其分布对电沉积过程和沉积层质量的影响关系,结果表明,阴极表面金属层的沉积速率与电流密度成正比,沉积层厚度分布与电流密度分布一致.重点利用有限元方法对电沉积系统中电流密度进行了计算,对于不同形状和不同导电化处理方法的微结构,计算结果表明,在导电基底上制作微结构模型以有利于电沉积的结晶;设计用于微细电铸工艺的微结构时,应尽量避免侧壁与基板为锐角的结构,应选取较小的深宽比.从而为基于微细电铸工艺微结构设计的优化提供了基础.     

电铸超细晶Cu超高速变形机理的TEM研究

电铸材料由于具有独特的显微组织结构和晶粒生长方向的可控性而广泛地应用于工业及军事等领域。本文应用电铸法制备超细晶粒金属Ｃｕ ,对电铸工艺参数与形成的材料的微观组织的关系进行了探讨。运用扫描电子显微镜 (ＳＥＭ )、透射电子显微镜(ＴＥＭ)和ＥＰＳＤ等实验手段 ,对电铸Ｃｕ的显微组织及晶粒的生长方向进行了系统的研究 ,对超高速塑性变形机理进行了初步探讨。实验方法电铸法加工是在芯模上电沉积一定厚度的连续金属后再与之分离得到金属薄壳零件的成形技术 ,它是利用电解原理的相反过程来进行的[1] 。本研究采用不锈钢芯模作为阴…     

MEMS微结构电沉积层均匀性的有限元模拟

利用有限元软件ANSYS对MEMS微电铸Ni工艺进行电场模拟,研究了光刻胶厚度、线宽以及片内辅助电极参数对微结构表面电场分布均匀性的影响.根据模拟结果,利用微电铸试验研究了微结构单元尺寸以及辅助极距离和大小对于微结构层厚度均匀性的影响.模拟和试验结果均表明,微结构单元尺寸是影响其均匀性的主要因素之一,合理添加片内辅助极是提高微结构铸层厚度均匀性的有效方法.而且,有限元分析软件ANSYS可以对微结构的电镀过程进行有效的模拟分析.     

UV-LIGA工艺中SU-8光刻胶的热溶胀性研究

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AN-SYS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。     

一种封装后释放的准LIGA加工工艺研究

研究了一种准LIGA加工工艺.该工艺利用无氰电铸制作金结构层,采用PECVD制作的无定形硅作为牺牲层,利用二氟化氙(XeF2)干法腐蚀对材料选择性好的特点,采用先部分封装然后腐蚀牺牲层释放结构的工艺流程,避免了封装工艺对可动敏感结构造成的破坏.研究了无氰电铸结构中的应力梯度,发现应力梯度存在随时间缓慢释放的现象,利用热退火消除了结构中的应力梯度.同时还对厚胶光刻、类特氟隆防粘附层制备等关键工艺作了探讨.     

光纤连接器发展现状

介绍了国内外光纤连接器市场对插针的需求与研发现状，着重介绍了性价比较高的电铸法金属插针的特点以及良好的抗机械环境性能。     

一种利用PDMS工艺解决SU-8去胶问题的方法

提出了一种解决SU-8去胶难题的方法.该方法首先将SU-8微结构用PDMS进行复制,然后利用复制的PDMS微结构进行下一步的电铸,电铸完成后只要简单地将PDMS揭下即可释放出金属模具.通过该方法制备得到了深宽比达到10的金属模具,而且模具表面光滑,侧壁垂直.     

电铸机床的PLC控制

本文介绍了基于PLC控制的电铸机床控制系统的设计。主要介绍采用可编程序控制器和触摸屏技术的数控电解加工机床的结构特点、控制系统的软、硬件结构及其关键技术,和机床的主要先进功能。电铸就是利用金属离子阴极电沉积原理,在导电原模上沉积金属、合金或复合材料,并将其与原模分离以制取制品的原理,它是电镀的特殊应用。该系统利用触摸屏作为显示和外部控制终端,采用EB8000界面编辑软件,设计良好的人机交互界面。使用三菱FX系列PLC作为核心控制器,步进电机是通过FX2N-1PG脉冲输出模块改变脉冲频率以及方向信号来实现调速、正反转控制及位置控制。触摸屏作为人机接口,可以实现对运动和加工参数的修改、控制加工流程的执行、显示运动参数的变化,使系统控制界面友好,简单直观,便于操作。大大提高了电铸机床自动化程度,使电铸加工更加高效、快捷。     

脉冲电铸镍药型罩的微观组织和性能

大量研究表明电铸药型罩性能优异。纯镍药型罩破甲性能优异，特别是具有炸高大、射流头部速度高、连续射流长的特点。因而开展电铸镍药型罩的研究具有十分重要的意义。本文对电铸镍罩及其打靶后杵体进行性能分析，应用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)的电子背散射衍射(EBSD)等技术对它们的微观组织进行分析，并且初步探讨电铸镍药型罩在爆炸过程中的高速变形机理。