[發明專利]一種大厚度、高深寬比的全金屬溝道型微結構的加工方法

有效

• 申請號: 201410011241.6
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103818873A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 阮久福;鄧光晟;盧怡如;張稱;單云沖;楊軍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明屬于全金屬微結構制造技術領域，特別涉及一種大厚度、高深寬比的全金屬溝道型微結構的加工方法。?

背景技術

全金屬溝道型微結構在太赫茲真空電子技術領域和微機電系統中有著廣泛的應用。隨著電子技術和微機電系統的發展，全金屬溝道型微結構的尺寸也發生著相應的改變，從傳統的微納加工可達到的尺度即納米、微米級別上升到了百微米的尺寸級別。100μm-1mm的尺寸級別是傳統機械加工領域和目前微加工領域的技術縫隙，目前，基于SU-8厚光刻膠的UV-LIGA技術和深反應離子刻蝕技術在該尺寸量級的微結構加工中進行了較多的嘗試，在厚度為200微米左右的微結構制造方面取得了一些較好的結果，但使用這兩種方法加工更大厚度如五、六百微米的微結構仍很難實現：?

（1）使用UV-LIGA技術制備大厚度、高深寬比的全金屬微結構，在紫外光刻時需多次涂膠。由于SU-8光刻膠的粘度大，多次旋涂后膠膜平整度差，易造成光刻效果不佳，使得膠膜殘留嚴重而無法獲得微電鑄所需的高質量母模。此外，大厚度、高深寬比的結構使得電鑄時電鑄液在如此狹窄的溝道中濃度不均勻，容易造成溝道底端的銅沉積比較稀疏，影響結構質量。?

（2）使用深反應離子刻蝕技術制備大厚度、高深寬比的結構，刻蝕時間長，并且刻蝕時離子束不易控制，容易造成微結構的損傷。?

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷和不足，本發明的目的在于，提出一種適用于大厚度、高深寬比的全金屬溝道型微結構的UV-LIGA技術結合銷接工藝的加工方法。?

為了實現上述目的，本發明采取如下技術解決方案：?

一種大厚度、高深寬比的全金屬溝道型微結構的加工方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：?

（1）基片的準備、打孔、涂膠以及掩模板的準備?

基片選擇兩個銅片，用于UV-LIGA工藝后形成兩個全金屬溝道型1/2結構；分別在銅片的最長邊鉆孔，該孔是后面的銷接工藝所必需的；然后分別在兩個銅片上旋涂一層厚度約為300微米的SU-8光刻膠；準備所需溝道圖形的掩模板，采用玻璃材料制作；?

（2）紫外光刻——前烘、光刻、后烘及顯影?

將銅片連帶其上旋涂后平整的光刻膠層放在熱板上烘烤，以蒸發掉光刻膠中的有機溶劑成分，使銅片表面的光刻膠固化；待膠層固化后放在光刻機上，其上覆蓋掩模板，采用波長為365nm的紫外光源進行曝光；接著再將曝光后的銅片放在熱板上烘烤，使曝光后的光刻膠層曝光區域發生充分的交聯反應，以便顯影后能得到高質量的微結構圖形；把曝光后烘后的樣品放入SU-8光刻膠專用顯影液中進行超聲顯影；?

（3）微電鑄?

把步驟(2)中制作完成的光刻模具放入以氨基磺酸銅為主成分的電鑄溶液中進行微電鑄加工成型；?

（4）去膠及打磨?

將進行完步驟(3)處理的微結構經過去膠液濕法處理、軟化、膨脹、灼燒和等離子體去除等一系列去膠處理，去除全金屬微結構上的光刻膠，得到全金屬微結構；?

（5）銷接過程?

把制作完成的兩個1/2結構通過(1)中的孔進行定位，然后插入圓柱銷進行聯接，最終得到所需要的全金屬溝道型微結構。?

所述的一種大厚度、高深寬比的全金屬溝道型微結構的加工方法，其特征在于，所述的基片的材料選擇為銅，并在其側面打兩個小孔，以用于在銷接過程中的精準對位和聯接。?

本發明的方法采用紫外光刻技術制備半結構的微電鑄母模，再利用微電鑄技術加工成型半結構，最后通過銷接技術將兩片半結構組合成一個整體的溝道型微結構。其主要特征在于：摒棄常規一次性整體加工的方式，將該結構的加工一分為二，首先，如圖3所示以銅基片的B面為加工基準面，運用UV-LIGA技術制?備得到兩片的半結構，再利用銷接技術將兩片半結構組合成整體的溝道型微結構。?

相比于常規的加工方法，本發明的有益效果在于：?

本發明將大厚度、深寬比結構拆解成兩個相同的1/2結構（半結構），利用UV-LIGA技術分別進行加工，待半結構光刻電鑄成型后再通過銷接工藝將其組合成一個整體。如圖3所示，由于制備半結構時以B面作為加工基準面（溝道型整體結構加工則必須以A面作為加工基準面），光刻和電鑄的高度為微結構寬度s，其值遠小于微結構的高度h，這大大降低了光刻和電鑄的高度，因此該加工方法僅采用一次旋涂工藝即可實現任何厚度的全金屬溝道型微結構的制備。?

附圖說明

圖1為全金屬溝道型系統的結構示意圖。?