本文關(guān)鍵詞：自由曲面灰度掩膜設(shè)計及微針工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的飛速發(fā)展,現(xiàn)有的二維和準(zhǔn)三維加工技術(shù)已難以滿足MEMS對微器件的種類及性能要求,亟需開發(fā)新的三維微加工技術(shù)。目前已經(jīng)有多種微加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維微結(jié)構(gòu)的加工,如微細(xì)電火花加工技術(shù)、微細(xì)銑削加工技術(shù)、激光三維微成型技術(shù)等。但上述加工技術(shù)都只能進(jìn)行單件加工,無法進(jìn)行批量化生產(chǎn),難以大范圍地應(yīng)用。因此,對可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的三維微加工技術(shù)的研究在MEMS研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。灰度光刻技術(shù)和背面曝光微成型技術(shù)是批量化制作三維微結(jié)構(gòu)的有效方法�；叶妊谀D的設(shè)計是灰度光刻技術(shù)重要組成部分,在應(yīng)用灰度光刻技術(shù)的三維微器件制作領(lǐng)域中,受限于自由曲面灰度掩膜圖的設(shè)計,通常只能加工出表面為初等解析曲面(如弧面、球面)的三維微結(jié)構(gòu),未能實(shí)現(xiàn)包含自由曲面的三維微結(jié)構(gòu)的制作。背面曝光微針成型工藝是批量制作微針陣列的方法之一,但由于缺乏具體的理論研究,對于該方法的微針成型機(jī)理尚不明確,且目前利用該方法制作出的微針針尖尺寸不夠小,傾斜度仍有增大的潛力。本文重點(diǎn)研究了灰度光刻技術(shù)中自由曲面灰度掩膜的設(shè)計方法和背面曝光微針成型工藝。 本文綜合了計算機(jī)輔助制造(CAM)中直線插補(bǔ)逼近刀軌生成原理、灰度光刻技術(shù)的編碼原理、鋪路法的基本原理,提出了適合于自由曲面灰度掩膜圖設(shè)計的算法。自由曲面灰度掩膜算法采用脈沖寬度和脈沖密度聯(lián)合調(diào)制的方法,并配合修改后的鋪路法來生成灰度掩膜圖。 利用AutoCAD開發(fā)平臺的二次開發(fā)工具ObjectARX,在Visual Studio2008開發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了算法的程序設(shè)計。利用微軟提供的開發(fā)類庫Microsoft Foundation Classes(MFC)設(shè)計了灰度掩膜系統(tǒng)設(shè)計界面。 利用自由曲面灰度掩膜系統(tǒng)設(shè)計出了四副自由曲面灰度掩膜圖,給出了算例的評價標(biāo)準(zhǔn)和誤差計算方法。結(jié)果表明,該算法可以有效地設(shè)計自由曲面灰度掩膜。本文的研究工作為自由曲面灰度掩膜的制作提供了技術(shù)積累。 利用標(biāo)量角譜衍射理論在Matlab中進(jìn)行了圓孔衍射模擬,確定了背面曝光微針成型工藝可用的最佳衍射光場范圍,提出了背面曝光微針成型工藝的優(yōu)化方法。根據(jù)上述理論,本文通過實(shí)驗(yàn)初步摸索了背面曝光微針成型工藝的基本參數(shù),制作出的微針與其他研究者采用該方法制作的微針相比,針尖尺寸減小,并且傾斜角度增大。本文的研究工作為背面曝光微針成型工藝的進(jìn)一步發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：灰度掩膜 自由曲面 灰度光刻 三維微結(jié)構(gòu) 灰度編碼 微針
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 三維微結(jié)構(gòu)制作方法的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2 灰度光刻技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀概述12-16
• 1.3 微針制作技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀概述16-18
• 1.3.1 微針及其分類16
• 1.3.2 微針制作工藝16-17
• 1.3.3 背面曝光微針成型工藝研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題的研究內(nèi)容18-20
• 2 自由曲面灰度掩膜設(shè)計方法20-26
• 2.1 灰度編碼原理20-21
• 2.2 設(shè)計思想21-22
• 2.3 設(shè)計方法實(shí)現(xiàn)過程22-25
• 2.3.1 目標(biāo)曲面設(shè)計及非線性校正的方法22-23
• 2.3.2 利用刀路模擬獲得目標(biāo)曲面模型的特征點(diǎn)23
• 2.3.3 自由曲面灰度掩膜圖的改進(jìn)鋪路法23-24
• 2.3.4 灰度掩膜振幅調(diào)制編碼方案24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 自由曲面灰度掩膜圖程序設(shè)計26-30
• 3.1 開發(fā)平臺及開發(fā)環(huán)境的選取26
• 3.2 系統(tǒng)的關(guān)鍵功能模塊設(shè)計26-27
• 3.3 用戶界面設(shè)計27-29
• 3.3.1 界面設(shè)計目的27-28
• 3.3.2 自由曲面灰度掩膜設(shè)計系統(tǒng)界面28-29
• 3.3.3 系統(tǒng)參數(shù)及運(yùn)行情況說明29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 4 灰度掩膜圖設(shè)計實(shí)例30-34
• 4.1 算例及相關(guān)參數(shù)30-32
• 4.2 算例誤差計算32
• 4.3 算例分析及評價32-33
• 4.4 本章小結(jié)33-34
• 5 背面曝光微針成型工藝原理34-44
• 5.1 圓孔衍射仿真及分析34-41
• 5.1.1 標(biāo)量衍射的角譜理論34-36
• 5.1.2 建模仿真36-38
• 5.1.3 衍射仿真結(jié)果及分析38-41
• 5.2 微針制作原理41-43
• 5.3 本章小結(jié)43-44
• 6 微針制作44-57
• 6.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備44-46
• 6.1.1 掩膜板設(shè)計44-45
• 6.1.2 基底材質(zhì)選擇45-46
• 6.1.3 其它實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備46
• 6.2 微針工藝流程46-50
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)方案確定46-48
• 6.2.2 工藝流程及實(shí)驗(yàn)方案48-50
• 6.3 微針制作實(shí)例及分析50-56
• 6.3.1 微針制作實(shí)例及分析50-52
• 6.3.2 微針制作中遇到的問題及分析52-55
• 6.3.3 微針制作工藝總結(jié)55-56
• 6.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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5 董賢子;段宣明;;雙光子三維微結(jié)構(gòu)快速制備技術(shù)[J];光學(xué)精密工程;2007年04期

  本文關(guān)鍵詞：自由曲面灰度掩膜設(shè)計及微針工藝研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：294294