本文關(guān)鍵詞：慣性微開關(guān)的制作及正性厚膠工藝研究

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【摘要】：隨著微制造工藝技術(shù)的發(fā)展,具有特定功能的金屬微器件因?yàn)槠潴w積小、成本低、性能優(yōu)越而在信號(hào)檢測(cè)、疾病分析、武器裝備、航空航天、生物工程等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用�；谧贤夤饪毯臀㈦婅T的UV-LIGA工藝是制作金屬微器件的有效手段之一。本文基于多層UV-LIGA工藝制作了跨尺度高深寬比金屬慣性微開關(guān),探究了蜂窩結(jié)構(gòu)對(duì)大面積鑄層分層現(xiàn)象的影響,并研究了正性光刻膠AZ 50XT的制作工藝。采用多層UV-LIGA工藝在金屬基底上制作了跨尺度、高深寬比慣性微開關(guān)并測(cè)試了其動(dòng)態(tài)性能。工藝過程中,為了提高UV-LIGA工藝制作的金屬微結(jié)構(gòu)的深寬比,采用多層疊加的方法獲得了深寬比為17：1的微開關(guān)器件。針對(duì)多層金屬微結(jié)構(gòu)制作過程中層間結(jié)合力差的問題,通過小電流密度預(yù)鑄、等離子去膠的方式提高層間結(jié)合力,解決了微電鑄鑄層分層的問題。為解決高深寬比微結(jié)構(gòu)內(nèi)SU-8膠去除難的問題,通過濕法化學(xué)方式去除光刻膠,獲得了輪廓清晰的微結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,成功制作了跨尺度、高深寬比慣性微開關(guān)。其外形尺寸為14×11×0.6mm,最小線寬為29.8μm,最大深寬比為17：1。最后,采用轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試設(shè)備測(cè)試了慣性微開關(guān)的動(dòng)態(tài)性能,測(cè)試結(jié)果表明該開關(guān)能滿足設(shè)計(jì)要求。為減小金屬微結(jié)構(gòu)制作過程中鑄層與基底分離的風(fēng)險(xiǎn),采用仿真和實(shí)驗(yàn)的方法,研究了蜂窩結(jié)構(gòu)對(duì)大面積鑄層分層現(xiàn)象的影響。結(jié)果表明,在蜂窩孔幾何形狀、布局形式和排布數(shù)量不變的情況下,采用蜂窩結(jié)構(gòu)后,減小鑄層面積可以有效地降低鑄層的分層程度,減小了微器件與基底發(fā)生分離的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于邊長為7mm的正方形鑄層,60%的去除面積可以有效降低鑄層的分層程度。在鑄層上增加蜂窩孔數(shù)量并采用矩形蜂窩孔可以使得鑄層面積分布更加均勻,鑄層的分層程度被進(jìn)一步降低�；谝陨涎芯砍晒�,對(duì)微開關(guān)器件“基板”進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),并成功制作了改進(jìn)后的基板。為了解決高深寬比金屬微結(jié)構(gòu)制作后SU-8膠去除難的問題,研究了AZ 50XT正性光刻膠的制作工藝。采用等離子清洗的方式去除了多層光刻過程中AZ 50XT光刻膠表面的非極性污染物,提高了多層光刻過程中膠層表面的清潔度。研究了曝光時(shí)間對(duì)膠層表面質(zhì)量和尺寸誤差的影響。結(jié)果表明：隨著曝光時(shí)間的增加,膠層底部殘留的光刻膠厚度被降低。但隨著曝光時(shí)間的增加,微結(jié)構(gòu)的線寬誤差也會(huì)增大。當(dāng)曝光時(shí)間超過9min時(shí),隨著曝光時(shí)間的增加,膠層表面質(zhì)量變差。采用正性光刻膠作為模具進(jìn)行了電鑄銅實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明AZ 50XT和電鑄銅工藝具有良好的兼容性。
【關(guān)鍵詞】：慣性微開關(guān) UV-LIGA 蜂窩結(jié)構(gòu) AZ 50XT 高深寬比
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 慣性微開關(guān)制作工藝的研究進(jìn)展9-11
• 1.2 鑄層分層程度降低方法的研究進(jìn)展11-13
• 1.3 厚膠制作工藝研究進(jìn)展13-15
• 1.4 本文的研究內(nèi)容15-17
• 2 慣性微開關(guān)制作工藝研究17-35
• 2.1 慣性微開關(guān)工作原理17
• 2.2 慣性微開關(guān)的制作工藝17-25
• 2.2.1 彈簧制作工藝18-23
• 2.2.2 后座滑塊、隔爆板、轉(zhuǎn)銷制作工藝23-24
• 2.2.3 基板的制作工藝24
• 2.2.4 微裝配24-25
• 2.3 工藝問題研究25-33
• 2.3.1 層間結(jié)合力25-26
• 2.3.2 鑄層內(nèi)應(yīng)力26-27
• 2.3.3 高深寬比27-29
• 2.3.4 SU-8膠去除29-31
• 2.3.5 制作誤差31-33
• 2.4 慣性微開關(guān)的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 蜂窩結(jié)構(gòu)降低鑄層分層程度的研究35-50
• 3.1 蜂窩結(jié)構(gòu)35-37
• 3.2 鑄層分層程度的仿真分析37-42
• 3.2.1 仿真中的假設(shè)38
• 3.2.2 等效溫度載荷法38-40
• 3.2.3 邊界條件的施加40
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分40-41
• 3.2.5 仿真結(jié)果分析41-42
• 3.3 鑄層分層程度降低實(shí)驗(yàn)42-45
• 3.4 分層程度降低機(jī)理分析45-46
• 3.5 蜂窩結(jié)構(gòu)優(yōu)化46-47
• 3.6 慣性微開關(guān)結(jié)構(gòu)優(yōu)化47-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 4 正性厚膠AZ 50XT制作工藝研究50-64
• 4.1 AZ 50XT光刻膠光分解機(jī)理50-51
• 4.2 制作工藝流程51-54
• 4.2.1 甩膠52
• 4.2.2 前烘52
• 4.2.3 再潤濕52-53
• 4.2.4 曝光53
• 4.2.5 顯影53-54
• 4.3 工藝問題研究54-63
• 4.3.1 表面清洗54-57
• 4.3.2 曝光劑量57-59
• 4.3.3 線寬誤差59-62
• 4.3.4 電鑄銅工藝的兼容性62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

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本文編號(hào)：777176