本文關鍵詞：基于有限元分析的太赫茲光柵器件微加工研究

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【摘要】：太赫茲真空電子器件的結構尺寸縮小至毫米級、微米級,傳統(tǒng)的精密加工技術已經不能滿足加工精度和表面質量的要求。新型加工技術中,UV-LIGA技術能滿足該方面的要求,已在真空電子器件制造中進行實驗性的實踐。然而,UV-LIGA工藝仍面臨著很大的難題：光刻膠膠膜的內應力影響膠膜成型的質量,進而影響微結構器件的尺寸精度,電鑄過程中表面出現的缺陷和不平整性一直沒有得到很好的解決,這制約著高深寬比全金屬微結構的性能。有限元法能夠用來解決應力分析中的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、線性或非線性問題以及熱傳導、流體流動和電磁場問題。本文采用有限元法對UV-LIGA工藝中的膠膜內應力和電鑄均勻性問題展開了研究。首先對光刻工藝參數進行了優(yōu)化,通過改良旋涂儀的卡盤結構,提高了膠層的平整性；使用有限元分析模擬和定量研究工藝過程中的內應力問題,得到降溫速率對膠層內應力影響最大,定量分析當降溫速率降至6 ℃/h,內應力達到最小,進一步降低降溫速率,對內應力無明顯影響。并通過實驗驗證了仿真結果,膠層的內應力得到了很好的抑制。其次對在電鑄實驗過程中出現的沉積層均勻性差的問題進行了理論分析,采用有限元分析軟件對電鑄槽內鑄液的流速分布和電流密度分布進行模擬分析。結果表明：一定的鑄液流動有助于鑄液在鑄槽中的均勻分布；陰極附近添加屏蔽擋板可提高電場在陰極表面分布的均勻性。最后利用優(yōu)化后的工藝制作了光柵樣件,對樣件的槽寬、槽深、表面粗糙度和側壁傾斜度等進行測量,并通過計算機模擬仿真,定量的分析側壁傾斜度和表面粗糙度對光柵的色散關系、等效電阻率和傳輸損耗等高頻性能帶來的影響。
【關鍵詞】：光柵結構 有限元法 光刻工藝 電鑄工藝
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN105
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 太赫茲真空電子器件及微加工技術15-16
• 1.2 深反應離子刻蝕和UV-LIGA及其在太赫茲器件中的應用16-22
• 1.2.1 深反應離子刻蝕16-18
• 1.2.2 UV-LIGA工藝18-22
• 1.3 UV-LIGA工藝關鍵問題22-24
• 1.4 本文的主要內容24-25
• 第二章 光刻工藝參數優(yōu)化25-42
• 2.1 光刻工藝流程25-27
• 2.2 光刻工藝優(yōu)化27-32
• 2.2.1 光刻膠平整性優(yōu)化27-30
• 2.2.2 曝光優(yōu)化30-31
• 2.2.3 膠膜內應力優(yōu)化31-32
• 2.3 有限元分析32-40
• 2.3.1 有限元技術簡介32-33
• 2.3.2 熱應力33-34
• 2.3.3 SU-8光刻膠的粘彈性34-36
• 2.3.4 有限元模型的建立及加載36-38
• 2.3.5 模擬結果分析38-40
• 2.4 光刻工藝參數優(yōu)化40-41
• 2.5 本章小結41-42
• 第三章 微電鑄工藝研究42-56
• 3.1 電鑄過程分析及實驗平臺搭建42-45
• 3.2 微電鑄流場數值模擬分析45-49
• 3.2.1 陰極表面的傳質過程45-46
• 3.2.2 流場的有限元分析46
• 3.2.3 流體模型的建立46-47
• 3.2.4 流速對鑄層均勻性的影響47-49
• 3.3 微電鑄電場的數值模擬分析49-53
• 3.3.1 過電位對微電鑄反應速度的影響49
• 3.3.2 電流密度對鑄層均勻性的影響49-53
• 3.4 電鑄實驗53
• 3.5 SU-8膠的去除53-55
• 3.6 本章小結55-56
• 第四章 光柵工藝質量評價56-65
• 4.1 鑄層的測量57-60
• 4.1.1 光柵槽寬b和周期S的測量57
• 4.1.2 光柵深度t的測量57-59
• 4.1.3 鑄層表面粗糙度和傾斜度的測量59-60
• 4.2 工藝誤差對光柵的高頻性能的影響60-63
• 4.2.1 光柵粗糙度對性能的影響60-61
• 4.2.2 光柵尺寸誤差對性能的影響61-62
• 4.2.3 鑄層側壁垂直度誤差對性能的影響62-63
• 4.3 本章小結63-65
• 第五章 總結與展望65-67
• 5.1 總結65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻67-69
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況69

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：1132917