哈工大-精密和超精密加工技術(shù)-大作業(yè)

PAGEPAGE2《精密和超精密加工技術(shù)》課程大作業(yè)院（系）英才學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓名xxx學(xué)號(hào)612xxx班號(hào)1236xxx完成日期2015.7.8哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2015年精密和超精密加工技術(shù)（大作業(yè)）PAGEI目錄1前言 -1-2LIGA工藝[2] -2-3UV-LIGA工藝[3] -3-4LIGA技術(shù)的應(yīng)用[5] -4-5結(jié)論[6] -5-參考文獻(xiàn) -5-哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）精密和超精密加工技術(shù)（大作業(yè)）1-LIGA工藝中的主要制作步驟b)典型LIGA工藝流程圖圖SEQ圖\*ARABIC1LIGA技術(shù)的典型工藝流程3UV-LIGA工藝[3]該技術(shù)使用紫外光源對(duì)光刻膠曝光，光源來自于汞燈，所用的掩膜板是簡(jiǎn)單的鉻掩膜板。其原理步驟如圖2所示。該工藝分為兩個(gè)主要的部分：厚膠的深層UV光刻和圖形中結(jié)構(gòu)材料的電鍍。其主要困難在于穩(wěn)定、陡壁、高精度的厚膠模的形成。對(duì)于UV-LIGA適用光刻膠的研究，做得較多的是SU-8膠[4]。SU-8膠是一種負(fù)性膠,即曝光時(shí)，膠中含有的少量光催化劑(PAG)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種強(qiáng)酸，能使SU-8膠發(fā)生熱交聯(lián)。SU-8膠具有高的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和良好的力學(xué)性能，在近紫外光范圍內(nèi)光吸收度低,整個(gè)光刻膠層可獲得均勻一致的曝光量。因此，將SU-8膠用于UV-LIGA中，可以形成圖形結(jié)構(gòu)復(fù)雜、深寬比大、側(cè)壁陡峭的微結(jié)構(gòu)。其不足之處是存在張應(yīng)力,以及烘烤量大時(shí)在工藝的后段難以除去。值得指出的是，SU-8膠在X光輻照下無膨脹、龜裂等現(xiàn)象,且對(duì)X光的靈敏度比PMMA高幾百倍,因此有人[4]研究將它用于標(biāo)準(zhǔn)LIGA技術(shù)中替代PMMA,以降低光刻過程的成本費(fèi)用。UV-LIGA技術(shù)也可以采用了商品化的AZ4562光刻膠[5]。該光刻膠粘性大、透過性好，涂膠厚度可以達(dá)到100μm。厚膠的烘烤工藝要求很嚴(yán)格,它將決定結(jié)構(gòu)圖形的最小特征尺寸和最大深寬比。烘烤溫度和時(shí)間取決于光刻膠的厚度。但是為了獲得無龜裂的光刻膠，其溫度一般不能超過120℃。一般情況下,用紫外光對(duì)光刻膠進(jìn)行大劑量曝光時(shí),光刻膠不宜太厚。用紫外線作光源和多層光刻膠技術(shù)來代替同步輻射X光深層光刻的多層光刻膠LIGA工藝,可以看作是改進(jìn)型的UV-LIGA技術(shù)。此技術(shù)是先對(duì)最上層膠用紫外光刻蝕的方法加工圖形,然后以此作掩膜用RIE刻蝕下面部分，實(shí)現(xiàn)光刻圖形向下層的轉(zhuǎn)移。圖SEQ圖\*ARABIC2UV-LIGA工藝技術(shù)4LIGA技術(shù)的應(yīng)用[5]4.1在射頻技術(shù)上的應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了平面型單片微波集成電路(MMICs)的發(fā)展，使得在一塊芯片上設(shè)計(jì)小型化、多功能化、高性能化的RF電路成為可能。然而，隨著通信系統(tǒng)中頻率的使用達(dá)到Ka波段(25～40GHz)以及寬帶性能的需要，傳統(tǒng)電路技術(shù)受到了技術(shù)上的局限。對(duì)于微波傳輸帶，由于高頻段上的損耗大，寬頻帶性能很難實(shí)現(xiàn)。為了克服傳統(tǒng)傳輸線的缺點(diǎn)，提出了采用新的RFMEMS傳輸線結(jié)構(gòu)。由于LIGA技術(shù)可以形成厚度大(10μm～1mm)、側(cè)壁陡(垂直度優(yōu)于89.9°)的導(dǎo)體，相比于傳統(tǒng)集成傳輸線,這將增大電路的傳導(dǎo)界面和耦合性。這些優(yōu)點(diǎn)使得LIGA技術(shù)在微波、毫米波器件上的應(yīng)用受到了重視。LIGA結(jié)構(gòu)可以用于發(fā)射機(jī)、寬帶濾波器的單片電路，而用傳統(tǒng)的薄膜工藝技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。圖3是用準(zhǔn)LIGA技術(shù)制作的用于Ka波段的寬帶濾波器。圖中的金屬導(dǎo)體側(cè)壁陡峭，厚度為104μm，接近設(shè)計(jì)值100μm。圖SEQ圖\*ARABIC3LIGA帶通濾波器的SEM照片4.2發(fā)展趨勢(shì) 由于LIGA技術(shù)需要昂貴的同步輻射X射線光源和X射線掩模板，加工周期較長(zhǎng),這大大限制了LIGA技術(shù)的普及和推廣。近幾年來開發(fā)出了多種替代工藝，統(tǒng)稱為準(zhǔn)LIGA技術(shù)。雖然準(zhǔn)LIGA技術(shù)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)低于同步輻射LIGA技術(shù)，但由于其成本低廉，加工周期短，大大擴(kuò)展了LIGA技術(shù)的應(yīng)用范圍。LIGA技術(shù)相對(duì)于其它微制造技術(shù)存在一些優(yōu)勢(shì)，且具有柔性。采用X射線深層光刻制造具有大結(jié)構(gòu)高度，高深寬比的組件、系統(tǒng)或模具仍然是目前最為精確的批量生產(chǎn)技術(shù)。LIGA技術(shù)最令人感興趣的是它可以通過復(fù)制技術(shù)提供各種材料的微結(jié)構(gòu)，尤其是金屬和聚合物。這種技術(shù)的實(shí)用性和加工的柔性正通過更先進(jìn)的工藝、犧牲層技術(shù)、多層和傾斜曝光技術(shù)與其它微制造工藝通過多道加工或裝配形成復(fù)合工藝等得以進(jìn)一步加強(qiáng)和擴(kuò)展。5結(jié)論[6]LIGA技術(shù)所勝任的幾何結(jié)構(gòu)不受材料特性和結(jié)構(gòu)方向的限制，可以制造出各種金屬、合金、塑料、玻璃、陶瓷等材料的微機(jī)械。因此，它是微機(jī)械制造技術(shù)的一個(gè)飛躍。LIGA技術(shù)作為微機(jī)械三維立體結(jié)構(gòu)的首選制造工藝，已在各國(guó)得到更多、更廣泛的重視。當(dāng)前的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槲C(jī)械器件、微光學(xué)、尤其是傳感、光通信和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。未來具有較大影響的領(lǐng)域可能包括大面積、高精度圖形化以及應(yīng)用于各種應(yīng)用的鑄造工具的制造。參考文獻(xiàn)[1]張永華.LIGA相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用[J].傳感器技術(shù),2003,(22):60-64.[2]李永海.LIGA/準(zhǔn)LIGA技術(shù)微電鑄工藝研究進(jìn)展[J].電子工藝技術(shù),2005,(26):1-6.[3]孔祥東,張玉林.LIGA工藝的發(fā)展及應(yīng)用[J].MEMS器件與技術(shù),2004,(5):13-18.[4]吳廣峰,胡鴻勝,朱文堅(jiān).LIGA工藝基礎(chǔ)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2007,(36):89-95.[5]杜立群,莫順培.