[發明專利]金屬鎳基底上制備高密集微細鎳圓柱陣列的方法

有效

• 申請號: 201510969313.2
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105603468B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 杜立群;趙明;陶友勝;羅磊;李慶峰;鮑其雷
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 趙連明

一種金屬鎳基底上制備高密集微細鎳圓柱陣列的方法，屬于微制造技術領域，涉及金屬基底上微電鑄金屬陣列器件類，特別涉及到一種基于UV?LIGA工藝在金屬鎳基底上制備高密集型微細鎳圓柱陣列的方法。其特征是：在金屬鎳基底上，經過兩次勻膠、曝光及超聲顯影等工藝制作SU?8膠模，再通過超聲電鑄鎳、研磨、煮酸等工藝實現圓柱陣列的制作。最后通過退火工藝去除圓柱內的殘余應力。本發明的有益效果是：通過超聲顯影和超聲電鑄等手段解決了現有方法中盲孔電鑄中的“失鑄”以及微圓柱陣列與基底的結合力差等問題。制作的圓柱陣列直徑小于100μm、柱間距小于200μm、高度達數百微米。本發明具有工藝簡單、圓柱與金屬基底結合力好、表面形貌完好、微柱陣列的密度大等優點。

技術領域

本發明屬于微制造技術領域，涉及金屬基底上微電鑄金屬陣列器件類，特別涉及到一種基于UV-LIGA工藝在金屬鎳基底上制備高密集型微細鎳圓柱陣列的方法。

背景技術

金屬圓柱陣列可以作為陣列電極用于微細電火花加工，也可以作為模壓工藝的模具用來制作群孔結構。尤其是高密集微細圓柱陣列可制作具有降噪特性的群孔結構，在工業領域有著很好的應用前景。此外，金屬圓柱陣列所具有的消色差、聚焦、電旋轉、散射等特性，使其大量地應用于光學、聲學、電磁學等領域。因而其加工方法越來越受到科研人員的關注?，F有的金屬圓柱陣列制作方法有微細電火花線切割及電火花反拷技術、微細電解加工技術、LIGA及UV-LIGA技術。其中LIGA及UV-LIGA以其獨特的優勢成為制作微細、高深寬比結構的首選加工技術。如《電加工與模具》2011年第5期第14-17頁，《光學精密工程》2010年第18卷第3期第670-676頁和南京航空航天大學2010年博士論文《UV-LIGA與微細電加工組合制造金屬陣列網板技術研究》。文獻1利用LIGA技術在鈦基底上制作了具有盲孔陣列的PMMA光刻膠膠模，然后利用電鑄鎳工藝制備了直徑為100μm、高度為800μm、柱間距為200μm的鎳圓柱陣列。這種方法一方面由于LIGA技術設備昂貴，使得微柱陣列的制作成本較高；另一方面由于盲孔電鑄困難，造成部分圓柱陣列存在“失鑄”現象。文獻2和文獻3提出了一種制作高徑比小于4的微細圓柱陣列方法。首先利用UV-LIGA技術在銅基底上制作了具有盲孔陣列的SU-8膠膠模，然后通過電解置樁的方法對銅基底進行刻蝕，再使用電鑄銅工藝制備了直徑為300μm、高度為900μm、柱間距為700μm的銅圓柱陣列。這種方法制備的微柱陣列存在凹坑類的表面形貌缺陷。同時由于圓柱與基底的結合力差，使得部分圓柱陣列脫落。對于高密集型微細圓柱陣列(圓柱直徑小于100μm、柱間距小于200μm)，由于盲孔內鑄液的交換更加困難、電解置樁法容易造成膠膜的脫落，再加之柱間距小使得去膠更加困難。因此采用上述方法已不能制備滿足要求的高密集型微柱陣列結構。

目前，高密集微細圓柱陣列在微細電火花加工、降噪等工業領域有很大的市場需求。因此，制作工藝方面的一些瓶頸問題亟待解決。

專利(CN103913789A)金屬基底上制備高深寬比金屬微光柵的方法，公開了一種在高純鎳板基底上，經兩次勻膠、分層曝光以及一次顯影等光刻工藝過程得到SU-8膠膠膜，再微電鑄鎳、微電鑄后處理來實現金屬微光柵的制作；通過線寬補償的方法解決溶脹引起的線寬變小問題；在去膠工序中，采用了“超聲-浸泡-超聲-浸泡”循環往復的方法去膠；在退火工序中使用真空退火去除殘余應力。但是該方法不能解決盲孔電鑄存在的“失鑄”問題，同時采用去膠液“超聲-浸泡-超聲-浸泡”的方法存在光刻膠溶脹問題，會造成微柱結構的脫落，因此不適用于制備高密集微細鎳圓柱陣列。

發明內容

本發明克服了上述現有方法的不足，針對高密集微細圓柱陣列制作的瓶頸問題，提供一種在金屬鎳基底上制備高密集型微細鎳圓柱陣列的方法，主要包括在金屬鎳基底上，經過兩次勻膠、曝光及超聲顯影等工藝制作SU-8膠模，再通過超聲電鑄鎳、研磨、煮酸等工藝實現圓柱陣列的制作；最后通過退火工藝去除圓柱陣列的殘余應力；具體步驟如下：