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航空制造技术 2023年第13期66卷 14-21页

作者：杜立群董雅坤郭柄江蔡小可王帅李经民大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024 大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室大连116024

在装配式惯性开关的电铸过程中,电场的边缘效应干扰了电力线在阴阳极间的均匀分布,导致铸层厚度均匀性问题突显,使得制作周期延长。为了缩短装配式惯性开关的制作周期,将兆声波引入到微电铸过程,以装配式惯性开关中电铸均匀性最差的滑... 详细信息

在装配式惯性开关的电铸过程中,电场的边缘效应干扰了电力线在阴阳极间的均匀分布,导致铸层厚度均匀性问题突显,使得制作周期延长。为了缩短装配式惯性开关的制作周期,将兆声波引入到微电铸过程,以装配式惯性开关中电铸均匀性最差的滑块结构为例,开展改善微电铸层均匀性的研究工作。首先,利用COMSOL仿真分析软件对滑块结构有、无兆声波辅助条件下的微电铸加工过程中的电流密度分布和铸层厚度分布进行仿真。仿真结果表明,相对于无兆声波辅助微电铸加工,兆声波辅助微电铸加工可以有效改善铸层厚度均匀性。兆声波功率密度越大,铸层厚度均匀性越好。在数值模拟的基础上,对兆声波辅助电铸过程展开试验研究。试验结果表明,相对于无兆声波辅助微电铸加工,双向加载2.4 W/cm^(2)的兆声波辅助微电铸加工的铸层厚度均匀性提高了51.78%,试验与仿真结果趋势一致。基于仿真和试验结果,将双向加载2.4 W/cm^(2)的兆声波引入微电铸工艺,制作了总体尺寸20 mm×20 mm、总高度900μm,符合设计要求的装配式惯性开关。与无兆声波辅助微电铸制作完成的装配式惯性开关相比,制作时间缩短了25%。

关键词：装配式开关电铸均匀性兆声波辅助电铸功率密度有限元分析

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50μm金属散热器微通道制作工艺研究

50μm金属散热器微通道制作工艺研究

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作者：李晓军大连理工大学

学位级别：硕士

随着电子技术的发展,电子线路的集成度越来越高,热流密度也逐渐增大,如何高效散热成为电子领域的研究热点。由于金属微通道具有的散热效率较高,其加工方式越来越受到人们的关注。本文基于UV-LIGA技术,制作了线宽为50μm、高度为250μm... 详细信息

随着电子技术的发展,电子线路的集成度越来越高,热流密度也逐渐增大,如何高效散热成为电子领域的研究热点。由于金属微通道具有的散热效率较高,其加工方式越来越受到人们的关注。本文基于UV-LIGA技术,制作了线宽为50μm、高度为250μm的铜微通道,并对制作过程中出现的问题进行了研究,主要工作包括以下几个方面:在确定微通道制作工艺方案的基础上,针对现有测量方法难以准确测量曝光前胶膜厚度的问题,提出一种基于折射率的厚光刻胶胶膜厚度的测量方法。即:利用显微镜测量胶膜的视觉厚度,再通过实验确定SU-8胶对显微镜光线的折射率,二者的乘积就是胶膜的实际厚度。同时,根据微通道的尺寸特征及制作要求,确定在铜基底上采用基于SU-8胶紫外光刻和微电铸的UV-LIGA技术,通过两次匀胶、一次曝光显影的方法进行微通道器件的制作。针对大厚度SU-8胶膜制作过程中胶厚不均匀和曝光参数选择的问题进行研究。首先提出采用磨削抛光工艺改善胶厚均匀性的方法,并进行对比实验。实验结果显示,磨削抛光处理使胶厚均匀性提高了79.4%,显影后胶膜的尺寸误差从5.1μm减小到了0.5μm,胶厚均匀性和尺寸精度得到显著改善。随后进行光刻实验,分析曝光剂量对SU-8胶膜的影响规律。实验结果显示,当曝光剂量为640mJ/cm时,胶膜质量最好。针对微通道电铸过程中铸层不均匀的问题进行仿真和实验研究。首先利用COMSOL仿真软件建立仿真模型,分析辅助阴极与结构的距离和辅助阴极的宽度对铸层均匀性的影响。仿真结果表明,均匀性随辅助阴极与结构距离的增大而变差,随辅助阴极宽度的增大而变好。然后进行有无辅助阴极的电铸对比实验,结果表明,添加辅助阴极后电铸10h的铸层均匀性提高了37.1%,电铸20h的铸层均匀性提高了72.2%。基于上述研究结果,在铜基底上完成铜微通道的制作,并针对微通道内SU-8胶去除困难的问题展开研究。由于微通道线宽小、深宽比高,高度交联的SU-8胶无法利用去胶液去除,因此本文通过实验对激光烧蚀去胶工艺、真空和氮气环境下高温灰化去胶工艺进行研究。实验结果表明,在保证电铸铜微通道结构完好的前提下,二氧化碳激光烧蚀辅以超声振动的方法可以有效地去除微通道内的SU-8胶。

关键词：金属微通道胶厚均匀性电铸均匀性胶厚测量去胶

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微三维可动机构的制作研究

微三维可动机构的制作研究

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作者：喻立川大连理工大学

学位级别：硕士

随着MEMS技术飞速发展,集成机械、电子、光学和生物功能的三维微器件或微机构得到了众多研究者的重视。三维微器件或机构可以广泛地用作传感器、执行器等,可以进行控制或能量传输。伴随着器件小型化、集成化的趋势,以UV-LIGA技术为代表... 详细信息

随着MEMS技术飞速发展,集成机械、电子、光学和生物功能的三维微器件或微机构得到了众多研究者的重视。三维微器件或机构可以广泛地用作传感器、执行器等,可以进行控制或能量传输。伴随着器件小型化、集成化的趋势,以UV-LIGA技术为代表的MEMS加工技术得到了广泛的运用,这使三维微结构和三维微机构的制作成为了可能。本文分析了现有的三维微结构制作工艺技术,确定了一种适用的、廉价的、易于实现的三维微结构制作工艺方法;这种工艺方法是一种以SU-8胶厚胶光刻工艺、微电铸工艺、无背板生长工艺和以SU-8胶为牺牲层的牺牲层工艺的组合工艺方法。利用这种工艺,本文直接在金属基底上制作完成了一种三维可动微机构。该机构的微结构部分是可运动的,结构的深宽比达到了8:1,其悬臂长与支撑柱宽度比则达到了33:1。该机构的制作方法可以为这一类微器件的制作提供有用的工艺指导。本文在三维微机构的制作过程中,解决了SU-8胶胶模制作以及微结构生长和可动结构释放等相关问题,并针对低深宽比电铸铸层高度不均匀的现象进行了深入的研究。提出运用阴极分割的方法来重构并改善电流密度在电铸阴极表面的分布,从而改善电铸铸层生长的均匀性。电铸阴极表面电流密度分布的有限元仿真分析和对应的电铸印证实验结果表明,对阴极导电区域进行合理的细分可以改善电流密度在阴极的分布情况,也就是说,阴极分割可以提高铸层生长的均匀性。在实验的结果中,电铸铸层结构中心与边缘的比值由分割前的2.91减小到了分割后的1.88,电铸铸层的均匀性得到了明显的改善。

关键词：三维微器件微加工工艺微机构电铸均匀性

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