UV-LIGA制作超高微细阵列电极技术

采用UV-LIGA技术制作了超高金属微细阵列电极,并利用电解置桩的方法辅助去除SU-8胶。通过单次涂胶和提高前烘温度、降低后烘温度的方法制作了厚度达1mm的SU-8胶结构;采取反接电极法在金属基底上电解得到微坑,增强电铸金属电极与金属基底的结合力,保证去胶后电铸金属的完整性。选取优化的工艺参数:单次注射式涂胶,前烘110℃/12h,适量曝光剂量,分步后烘50℃/5min、70℃/10min、90℃/30min,反接电极电解10V/15min等,获得了高900μm、线宽300μm的金属微细阵列电极结构。试验表明,UV-LIGA技术是一种高效、经济的制造超高微细阵列电极的有效手段。     

电解转印表面织构的定域性研究

研究表明,摩擦副表面织构可以有效地改善表面摩擦学性能.电解转印工艺是加工摩擦副表面织构的有效途径.以加工阵列微坑为例.从电解转印的定域性角度出发,提出了以微坑腐蚀系数作为电解转印定域性的评价指标.根据电场理论,建立了电解转印过程阴阳极间电场理论模型,采用有限元电场分析方法探讨阴阳极间距对电解转印过程中阳极表面电场分布的影响.构建电解转印表面织构试验平台,通过试验研究考察了阴阳极间距和电解加工电压对微坑形貌和腐蚀系数的影响.试验结果表明,阴阳极间距由20岬增加到100 μm时,微坑直径由55μm增加到130 μm,微坑腐蚀系数由3减小到0.012 5,电解转印的定域性降低.加工电压对电解转印定域性有一定的影响,当其他参数不变,加工电压增加到20 V时,微坑腐蚀系数略有下降,微坑轮廓较为清晰.     

盐溶液管电极电解加工钛合金深小孔

管电极电解加工采用中空金属管作为阴极工具对工件进行电解蚀除,在深小孔加工方面具有独特优势。为了避免酸性电解液对环境造成的危害,管电极电解加工采用中性盐溶液替代酸性溶液作为电解液。通过研究初始加工间隙、进给速度、电解液压力、电参数对钛合金深小孔加工的影响,择优选取加工参数,在20 mm厚的TC4钛合金工件上加工出了深径比大于10的通孔。     

基于Ag纳米线的微纳电解加工研究

采用尖端自组装了Ag纳米线的扫描隧道显微镜探针作为微纳工具电极进行电解加工试验研究。加工过程中发现Ag纳米线与电解液发生反应而溶解。为了使Ag纳米线稳定用于电解加工,对其表面溅射金属Au。试验结果表明,当溅射层厚度为27 nm和55 nm时,溅射层不够致密,Ag纳米线仍会发生溶解;当溅射层厚度为310 nm时,过厚的溅射层使Ag纳米线发生弯曲,从而使Ag纳米线与扫描隧道显微镜探针尖端的结合力变小并发生脱落;当溅射层厚度为150 nm和240 nm时,Ag纳米线在电解加工中均能保持稳定。采用溅射层厚度为150 nm的Ag纳米线进行微纳电解加工。在0.1 mol/L的H2SO4电解液中,施加电压4 V、周期50 ns、脉宽6 ns的纳秒脉宽脉冲电流,在高温合金试件表面成功加工出微纳沟槽,沟槽深约110 nm,入口最宽处约1μm。     

基于光致抗蚀干膜的掩膜制备及其应用研究

在传统工艺流程中,必须先将干膜贴于工件表面,然后进行光刻,但干膜不可重复使用。现提出一种新型干膜光刻工艺流程,在干膜贴于工件表面之前,先对干膜单独进行光刻试验研究。基于该新型工艺流程,研究了杜邦干膜GPM220的曝光及显影特性。经过对曝光量（曝光时间）及显影时间的参数优化,最终在干膜上获得了平均直径为99.7μm的通孔阵列,并将其作为掩膜应用于微细电解加工,通过选择合理的加工参数,在工件表面获得了平均直径为125μm、平均深度为10μm的微坑阵列。电解实验后的干膜易与工件分离,可实现重复使用,提高了干膜的利用率。     

多阶柱状微电极加工模型及试验研究

为实现微电极的精确控制加工,对微细电极电化学刻蚀制备技术进行深入研究。针对单阶柱状电极的不足,分析多阶柱状微电极的加工原理及制备流程。针对分阶电极加工中的三种刻蚀状况,分析各段的刻蚀变化率,并由此推导出电极尺寸与形状控制函数。通过试验证实刻蚀过程中电流密度的不变性,讨论不同电流密度对电极直径的影响规律。通过试验归纳,建立加工电压、电流密度、浸入深度三者之间对应的函数关系,验证电极直径随时间呈线性变化的正确性。基于上述两组模型函数,建立多阶柱状微电极的加工控制模型,并对某三阶柱状微电极的形状及尺寸进行加工预测,实际加工结果显示,试验值与理论值具有很好的一致性。在加工控制模型的指导下成功制备出一批精度高的多阶柱状微电极。     

用高转速微电极电解钻削深小孔

针对难切削材料的深小孔加工,提出一种有效排屑、迅速补充电解液的新工艺——高转速微螺旋电极电解钻削加工工艺,并对该工艺进行了机理分析与试验研究。研究了电极转速、电压、脉冲频率、进给速度等工艺参数对深小孔电解钻削加工精度和稳定性的影响,提出合理匹配上述参数可在较高加工效率下获得高的加工精度和加工稳定性。基于硬质合金微螺旋电极用自行研制的高精度微细电解系统成功地在高温镍基合金GH4169上加工出了一组孔径小于0.5mm、深径比大于10、形貌较好,锥度较小,侧壁陡直,进出口边缘锐利的深小孔。试验结果表明,高速电解钻削加工工艺在深小孔加工方面很有潜力。     

基于BP神经网络的SU-8光刻胶工艺参数优选研究

SU-8是一种性能优异的厚胶,广泛应用于高深宽比的MEMS微结构中。本文首先用正交试验研究了前烘时间、曝光剂量、后烘时间以及显影时间对SU-8光刻胶图形尺寸精度的影响,得到了优化的工艺组合。在此基础上,运用BP神经网络对试验数据进行分析处理,预测了较正交试验分析结果更为优化的工艺组合,并用试验验证了其正确性。结果表明,经正交试验数据训练过的BP神经网络,很好地映射了工艺参数与优化指标之间的复杂非线性关系,此时应用BP神经网络对工艺参数进行优选研究能够得到更全面、准确的结果。