平面微电机定子线圈制作工艺研究

为了在平面微电机有限大尺寸的定子上制作高深宽比结构的绕组线圈,对高深宽比微结构的制作工艺进行了研究,综合比较各方面因素,从中找出了成品率高、可重复性好、工艺步骤尽量简单的平面线圈制作工艺,即在硅沟槽里通过微电铸得到高深宽比平面铜线圈的深刻蚀成型电铸工艺,并分析了光刻工艺关键参数之间的关系及对后续工艺的影响。通过该工艺制作的直径为10 mm的定子线圈深宽比大(宽40μm、深80μm),无空洞,并且在工艺上还有很大的深宽比挖掘潜力。该工艺亦可应用于其他需要高深宽比平面线圈的微执行器的制作中。     

双转子平面微电机定子制作工艺研究

为减小平面微电机轴向尺寸，解决轴向单边拉力问题，制作了双转子平面微电机。定子采用平面结构，双面各呈辐射状均布平面线圈，正、反面相对应的线圈由穿过基底的引线相连。采用以准许LIGA技术为基础的制作方法。在双面线圈定子制作工艺中，通过设计适当的工艺步骤，并控制甩胶、前烘与曝光条件，在已腐蚀出引线通孔的衬底上完成双面光刻并电铸孔引线的工艺过程。定子直径为23mm，孔引线边长500μm，深约400μm，线圈线宽100μm，高度35μm。装配后的电机测试结果表明电机运行平稳，力矩波动小。     

MRI微型RF接收线圈的设计与制作

基于MEMS深刻蚀技术和微电镀工艺，介绍了一种用于核磁共振成像（MRI）系统的微型射频（RF）接收线圈的设计与微加工制作方法，研制出了线圈内径为100μm，线圈厚度200μm，线圈宽度30μm，深宽比大于6，品质因数为4的微型金属螺旋线圈。实验结果表明，该制作工艺可为高深宽比的金属微结构的研制和核磁共振成像系统微型化提供新的方法和支持。     

高能量密度微电磁驱动器的制作方法

提出了一种非闭合磁路型高能量密度微电磁驱动器的制作方法,即利用MEMS工艺在单位面积硅基体上制作多匝、高深宽比的平面线圈和高厚度的磁芯.通过先面电铸再线电铸的方式,以及动态控制电铸电流密度的方法进行平面线圈的制作;通过改变衬底表面粗糙度和种子层厚度的方法,改善合金镀层与衬底的粘附性能,可以在单位面积的硅片上,制作出厚度更大的磁性合金镀层.初步实验结果表明：该微型电磁驱动器在相同的输入功率下,比同类其他微电磁驱动器,能产生更大的电磁驱动力,具有更高的能量密度.     

高能量密度微电磁驱动器的制作方法

提出了一种非闭合磁路型高能量密度微电磁驱动器的制作方法,即利用MEMS工艺在单位面积硅基体上制作多匝、高深宽比.的平面线圈和高厚度的磁芯.通过先面电铸再线电铸的方式,以及动态控制电铸电流密度的方法进行平面线圈的制作;通过改变衬底表面粗糙度和种子层厚度的方法,改善合金镀层与衬底的粘附性能.可以在单位面积的硅片上,制作出厚度更大的磁性合金镀层.初步实验结果表明:该微型电磁驱动器在相同的输入功率下,比同类其他微电磁驱动器,能产生更大的电磁驱动力,具有更高的能量密度.     

UV-LIGA双层微齿轮加工工艺研究

利用SU-8光刻胶UV—LIGA技术制备了双层微齿轮，齿轮单层的厚度可达450μm。制备中分别采用了三种工艺路线：两次电铸、溅射种子层一次电铸和直接一次电铸，均成功地制备出了双层微齿轮，并讨论了三种工艺路线各自的适用范围，即两次电铸工艺路线适用于对机械强度要求不高的各类多层微结构器件，一次电铸工艺路线适用于对机械强度要求较高的结构，其中溅射种子层工艺适用于深宽比较小的多层微结构模具，而直接电铸工艺适用于深宽比较大且层间直径相差较小的多层微结构器件。     

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。     

基于同步辐射光刻工艺和电铸工艺的金属纳米光栅模具制备

随着微电子技术的发展,有必要研究在基板上制备高深宽比并拥有垂直侧壁的微纳结构。基于X射线可以制备高质量的纳米母光栅,利用精密纳米电铸技术从母光栅中复制出高质量的微纳金属光栅模具。研究了一种高深宽比的金属镍光栅模具的制备技术。基于同步辐射光刻技术,在硅基板上制备线宽分别为0.25,0.5,1μm,高2.0μm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光栅。利用精密电铸技术,得到线宽分别为0.25,0.5,1μm的金属镍纳米光栅模具,1μm的金属光栅深宽比达1.5。为了获得高质量的PMMA纳米光栅母模,使用了粘接剂,克服了光栅倒伏的缺陷,优化曝光参数,消除了结构底部出现的多余的小三角形结构。     

MEMS磁芯螺线管微电感的制作工艺研究

采用微机电系统(MEMS)技术制作了磁芯螺线管微电感,该技术包括UV-LIGA、干法刻蚀技术、抛光和电镀技术等。研制的微电感大小为1500μm×900μm×100μm,线圈匝数为41匝,宽度为20μm,线圈之间的间隙为20μm,高深宽比为5∶1。测试结果表明:在1～10MHz频率下,其电感量为0.408～0.326μH,Q值为1.6～4.2。     

双层悬空结构片状微电感研究

利用MEMS工艺制作了一种双层悬空结构的圆形片状微电感，并研究了其在S波段的性能。双层微电感的底层线圈制作在玻璃衬底平面上，外径为500μm，匝数为2，导线宽度70μm，导线间距15μm，顶层线圈的悬空高度为20μm，顶层线圈的匝数为1．5，其它结构参数与底层线圈相同。研究表明，所制作的双层结构微电感在2GHz～4GHz时其电感量达到2．2nH，其品质因数达到22。在制作过程中首次引入的光刻胶抛光工艺大大简化了微电感的制作过程。     

微型电磁继电器的制作和仿真分析

介绍了一种基于MEMS技术的微型电磁继电器的制作过程和仿真分析.这种微继电器的大小约是4mm×4mm×0.5mm,主要采用普通的微加工技术来完成全部制作工艺.与传统继电器相比,这种继电器采用平面线圈来代替螺线管线圈,有利于MEMS工艺,并且提出了一种双支撑的悬臂梁结构做为活动电极,具有较高的灵敏性和稳定性.另外,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真分析,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进一步优化.     

微型电磁继电器的制作和仿真分析

介绍了一种基于MEMS技术的微型电磁继电器的制作过程和仿真分析.这种微继电器的大小约是4mm×4mm×0.5mm,主要采用普通的微加工技术来完成全部制作工艺.与传统继电器相比,这种继电器采用平面线圈来代替螺线管线圈,有利于MEMS工艺,并且提出了一种双支撑的悬臂梁结构做为活动电极,具有较高的灵敏性和稳定性.另外,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真分析,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进一步优化.     

一种薄膜PCB平面变压器的研究

采用现代化印刷版技术,首先设计制作出一种基于柔性PCB板、线圈宽度为0.2mm、线间距为0.3mm、匝数比为6:18的空心变压器,然后采用直流磁控溅射在其上下表面镀上软磁薄膜,而最终制成了一种薄膜PCB平面变压器。研究了薄膜材料、膜厚等因素对该种变压器性能的影响。结果表明,制得的薄膜PCB平面变压器可以有效工作于4～14MHz的频率范围。采用上述方法制备变压器,可以把变压器从三维变成两维,从而为器件的表面贴装打下基础,并同时满足"更小,更轻,更薄"的要求。     

The application of advanced techniques for complex focused-ion-beam device modification

Advanced techniques for focused-ion-beam (FIB) device modification have been developed for complex, multistep modifications to circuitry on planar chip technology. Applying gas-assisted etching (GAE) techniques for high-aspect-ratio milling and the selective milling of both conductive and insulating films enhances process latitude. Localized ion-beam-induced deposition of an insulating film provides reconstructive capability in previously modified areas. The application of both techniques for complex device modification of VLSI devices fabricated with CMOS process technology is reviewed.     

Technique for transfer of high-density,high-aspect-ratio nanoscale patterns in UV nanoimprint lithography and measurement of the release force

Ultraviolet nanoimprint lithography (UV-NIL) is a powerful tool for nanoscale fabrication. However, the replication of high-density, high-aspect-ratio mold patterns by UV-NIL is very difficult because of the strong forces required to release the replicate from the mold. We used a glassy carbon (GC) mold with an antireflective structure, fabricated by irradiation with an oxygen-ion beam, to produce a high-density, high-aspect-ratio pattern, and we evaluated its release properties. The fabricated GC surface contained high-aspect-ratio conical structures with pitch of less than 100 nm. After fabrication of the antireflective structure, the mold surface was coated with chromium and a fluorinated silane coupling agent. By using this treatment and a peel motion during mold release, faithful replication of the mold structure in photocurable resin was possible. The release force increased with increasing mold surface area; the surface area effect is therefore the main factor in the mold-release step.     

Microfabrication and Characterization of a Selectively Metallized W-Band Meander-Line TWT Circuit

Vacuum electronic devices offer significant potential for increased power and performance at millimeter-wave frequencies. However, new approaches are required to reliably manufacture the miniature electromagnetic circuits used at these high frequencies. In this paper, we describe the design, fabrication, and testing of an innovative meander-line slow-wave structure for a W-band traveling-wave tube (TWT). The unique challenge of metallizing only the top of a high-aspect-ratio serpentine dielectric ridge using conventionally planar microfabrication techniques is overcome using a novel selective masking and metallization process. The procedure is demonstrated by fabricating a W-band meander-line circuit for a 10-W continuous-wave TWT. Cold-test S -parameter measurements are presented.     

Modular, device-scale, direct-chip-attach packaging formicrosystems

A pressing challenge to the commercial implementation of prototype microsystems is the reduction of package size and cost. To decrease package size, a process was developed for the fabrication of high-aspect-ratio, through-wafer interconnect structures. These interconnects permit device-scale packaging of microsystems and are compatible with modern surface mount technology such as flip chip assembly. To minimize package cost, a modular wafer-level silicon packaging architecture was devised. Low temperature bonding methods were used to join package components, permitting integration of driving circuitry on the microsystem die. The reconfigurable architecture allows standard package components to serve a wide variety of applications     

MEMS永磁振动发电机的设计、制作和测试

提出了一种基于微电子机械系统技术的微型永磁振动发电机。该发电机能够采集自然界中存在的机械振动能并转换成电能。它主要包括1个固定的双层铜线圈和1个由永磁体和硅基平面弹簧构成的拾振系统。采用体硅微加工和微电镀技术制作硅基平面弹簧和微线圈。组装成功的样机A和样机B的区别在于线圈的尺寸不同。样机B中线圈面积为样机A中线圈面积的28%。测试表明,样机A和B的固有频率分别为222 Hz和247 Hz。在加速度为1 g的振动激励下,样机A在共振状态下产生的最大感应电压和最大负载功率分别为51 mV和5.89μW。但是,在相同的振动激励下,样机B产生的最大感应电压和最大负载功率分别为62 mV和6.4μW,相对于样机A,分别提高了21.6%和8.7%。文中最后对线圈尺寸不同引起的输出性能不同给予了解释。     

埋电阻台阶式多层微波印制板制造技术研究

目前来说,通讯用陶瓷粉填充、玻璃短纤维增强的聚四氟乙烯微波多层印制电路板的制造技术越来越显现出其重要性,对平面电阻印制板的制造工艺流程进行了简单的介绍,对埋电阻台阶式多层微波印制板制造所采用的工艺技术进行了较为详细的论述.     

聚四氟乙烯平面埋电阻台阶式多层板制造技术研究

目前来说,通讯用陶瓷粉填充、玻璃短纤维增强的聚四氟乙烯微波多层印制电路板的制造技术越来越显现出其重要性,文中对平面电阻印制板的制造工艺流程进行了简单的介绍,对聚四氟乙烯埋电阻台阶式多层微波印制板制造所采用的工艺技术进行了较为详细的论述。