哈工大-精密和超精密加工技术-大作业

PAGEPAGE2《精密和超精密加工技术》课程大作业院（系）英才学院专业机械设计制造及其自动化姓名xxx学号612xxx班号1236xxx完成日期2015.7.8哈尔滨工业大学机电工程学院2015年精密和超精密加工技术（大作业）PAGEI目录1前言 -1-2LIGA工艺[2] -2-3UV-LIGA工艺[3] -3-4LIGA技术的应用[5] -4-5结论[6] -5-参考文献 -5-哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）精密和超精密加工技术（大作业）1-LIGA工艺中的主要制作步骤b)典型LIGA工艺流程图图SEQ图\*ARABIC1LIGA技术的典型工艺流程3UV-LIGA工艺[3]该技术使用紫外光源对光刻胶曝光，光源来自于汞灯，所用的掩膜板是简单的铬掩膜板。其原理步骤如图2所示。该工艺分为两个主要的部分：厚胶的深层UV光刻和图形中结构材料的电镀。其主要困难在于稳定、陡壁、高精度的厚胶模的形成。对于UV-LIGA适用光刻胶的研究，做得较多的是SU-8胶[4]。SU-8胶是一种负性胶,即曝光时，胶中含有的少量光催化剂(PAG)发生化学反应，产生一种强酸，能使SU-8胶发生热交联。SU-8胶具有高的热稳定性、化学稳定性和良好的力学性能，在近紫外光范围内光吸收度低,整个光刻胶层可获得均匀一致的曝光量。因此，将SU-8胶用于UV-LIGA中，可以形成图形结构复杂、深宽比大、侧壁陡峭的微结构。其不足之处是存在张应力,以及烘烤量大时在工艺的后段难以除去。值得指出的是，SU-8胶在X光辐照下无膨胀、龟裂等现象,且对X光的灵敏度比PMMA高几百倍,因此有人[4]研究将它用于标准LIGA技术中替代PMMA,以降低光刻过程的成本费用。UV-LIGA技术也可以采用了商品化的AZ4562光刻胶[5]。该光刻胶粘性大、透过性好，涂胶厚度可以达到100μm。厚胶的烘烤工艺要求很严格,它将决定结构图形的最小特征尺寸和最大深宽比。烘烤温度和时间取决于光刻胶的厚度。但是为了获得无龟裂的光刻胶，其温度一般不能超过120℃。一般情况下,用紫外光对光刻胶进行大剂量曝光时,光刻胶不宜太厚。用紫外线作光源和多层光刻胶技术来代替同步辐射X光深层光刻的多层光刻胶LIGA工艺,可以看作是改进型的UV-LIGA技术。此技术是先对最上层胶用紫外光刻蚀的方法加工图形,然后以此作掩膜用RIE刻蚀下面部分，实现光刻图形向下层的转移。图SEQ图\*ARABIC2UV-LIGA工艺技术4LIGA技术的应用[5]4.1在射频技术上的应用半导体技术的进步推动了平面型单片微波集成电路(MMICs)的发展，使得在一块芯片上设计小型化、多功能化、高性能化的RF电路成为可能。然而，随着通信系统中频率的使用达到Ka波段(25～40GHz)以及宽带性能的需要，传统电路技术受到了技术上的局限。对于微波传输带，由于高频段上的损耗大，宽频带性能很难实现。为了克服传统传输线的缺点，提出了采用新的RFMEMS传输线结构。由于LIGA技术可以形成厚度大(10μm～1mm)、侧壁陡(垂直度优于89.9°)的导体，相比于传统集成传输线,这将增大电路的传导界面和耦合性。这些优点使得LIGA技术在微波、毫米波器件上的应用受到了重视。LIGA结构可以用于发射机、宽带滤波器的单片电路，而用传统的薄膜工艺技术难以实现。图3是用准LIGA技术制作的用于Ka波段的宽带滤波器。图中的金属导体侧壁陡峭，厚度为104μm，接近设计值100μm。图SEQ图\*ARABIC3LIGA带通滤波器的SEM照片4.2发展趋势 由于LIGA技术需要昂贵的同步辐射X射线光源和X射线掩模板，加工周期较长,这大大限制了LIGA技术的普及和推广。近几年来开发出了多种替代工艺，统称为准LIGA技术。虽然准LIGA技术达到的技术指标低于同步辐射LIGA技术，但由于其成本低廉，加工周期短，大大扩展了LIGA技术的应用范围。LIGA技术相对于其它微制造技术存在一些优势，且具有柔性。采用X射线深层光刻制造具有大结构高度，高深宽比的组件、系统或模具仍然是目前最为精确的批量生产技术。LIGA技术最令人感兴趣的是它可以通过复制技术提供各种材料的微结构，尤其是金属和聚合物。这种技术的实用性和加工的柔性正通过更先进的工艺、牺牲层技术、多层和倾斜曝光技术与其它微制造工艺通过多道加工或装配形成复合工艺等得以进一步加强和扩展。5结论[6]LIGA技术所胜任的几何结构不受材料特性和结构方向的限制，可以制造出各种金属、合金、塑料、玻璃、陶瓷等材料的微机械。因此，它是微机械制造技术的一个飞跃。LIGA技术作为微机械三维立体结构的首选制造工艺，已在各国得到更多、更广泛的重视。当前的主要应用领域为微机械器件、微光学、尤其是传感、光通信和数据通信网络。未来具有较大影响的领域可能包括大面积、高精度图形化以及应用于各种应用的铸造工具的制造。参考文献[1]张永华.LIGA相关技术及应用[J].传感器技术,2003,(22):60-64.[2]李永海.LIGA/准LIGA技术微电铸工艺研究进展[J].电子工艺技术,2005,(26):1-6.[3]孔祥东,张玉林.LIGA工艺的发展及应用[J].MEMS器件与技术,2004,(5):13-18.[4]吴广峰,胡鸿胜,朱文坚.LIGA工艺基础及其发展趋势[J].机电工程技术,2007,(36):89-95.[5]杜立群,莫顺培.