微接電開關(guān)及銅微光柵的制作工藝研究.pdf

1、隨著微機電技術(shù)的迅猛發(fā)展，具有體積小、能耗少、可靠性高等優(yōu)點的金屬微器件在軍工、醫(yī)療、精密儀器等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。同時，采用光刻和微電鑄工藝來制作金屬微器件的方法得到了廣泛關(guān)注。本文首先根據(jù)設(shè)計要求確定了微接電開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，同時研究了基于光刻和微電鑄制作微開關(guān)時的工藝難點，隨后開展了具有高深寬比結(jié)構(gòu)的鎳制微接電開關(guān)的制作工藝研究，通過借鑒微開關(guān)的制作工藝繼而開展了銅微光柵的制作工藝研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)現(xiàn)

2、有微接電開關(guān)和微光柵的制作方法，確定在金屬基底上采用光刻和微電鑄工藝的方法來制作開關(guān)和光柵微結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)選型確定了微接電開關(guān)的整體結(jié)構(gòu)，結(jié)合制作工藝和開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點對制作難點進行了深入研究，通過優(yōu)化微開關(guān)的結(jié)構(gòu)和改善電鑄工藝等方法降低了鑄層分層程度，引入超聲波輔助顯影的方式解決了高深寬比膠膜顯影困難的問題，通過曝光對比實驗得到了高深寬比膠膜合適的曝光參數(shù)。⑵基于研究得到的結(jié)論和方法，開展了微接電開關(guān)的制作工藝研究。選用不銹鋼板作為微開

3、關(guān)的制作基底，通過在基底上進行疊層光刻、微電鑄、濺射銅以及濕法腐蝕去膠等工藝制作了具有高深寬比結(jié)構(gòu)的鎳制微接電開關(guān)，對制作工藝所帶來的誤差進行理論分析并引入線寬誤差補償?shù)姆椒▉斫档椭谱髡`差。開關(guān)的整體結(jié)構(gòu)為4000×3900×360μm，最小結(jié)構(gòu)尺寸為20μm，最大深寬比為14：1。使用無引線陶瓷片式封裝載體對微開關(guān)進行了封裝，使用高倍工具顯微鏡對微開關(guān)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的寬度尺寸進行了測量，最后用旋轉(zhuǎn)試驗臺和落錘測試平臺對微開關(guān)的動態(tài)性能進行測

4、試，結(jié)果表明所制作的微開關(guān)滿足設(shè)計要求。⑶結(jié)合制作工藝和微光柵的結(jié)構(gòu)特點，開展了高深寬比銅微光柵的制作工藝研究。選用銅板作為制作基底，通過在基底上進行兩次勻膠、前烘和一次曝光、超聲顯影、微電鑄銅以及高溫真空退火去膠等工藝制作出了微光柵結(jié)構(gòu)，微光柵的周期寬度為130μm，凸臺尺寸為2400×220×65μm。采用高倍工具顯微鏡和Zygo表面輪廓儀對光柵結(jié)構(gòu)的尺寸和工作表面粗糙度進行了測量，結(jié)果顯示其尺寸相對誤差＜2%，粗糙度＜0.4μm。