基于DMD动态掩膜微立体光刻系统的开发与研究

摘要

三维复杂结构微器件对于实现微机电系统的功能至关重要，但是加工三维复杂微结构对于传统的微细加工技术是一个挑战。面投影微立体光刻技术通过光引发光敏树脂固化，逐层制造并多层叠加来完成结构复杂、高分辨率、小尺寸的三维结构的制造，被认为是目前最有前景的微细加工技术之一。
　　 本文介绍了一套自行开发的动态掩膜面投影微立体光刻系统，系统中采用数字微反射镜(digital micro-mirror device，DMD)作为动态掩膜发生器，利用LED阵列作为光源，光源的功率以及波长可以满足光固化的要求，设计新的树脂槽和涂覆系统适用粘度大的复合纳米材料的加工。除了系统的设计与搭建以外，文中介绍了自行开发的基于AutoCAD的CAD模型的直接切片分层程序、基于LabVIEW设计的生成加工文件程序以及系统控制程序。
　　 文中分析得到微立体光刻系统加工分辨率由光学系统的分辨率以及光敏树脂的特性共同决定，通过测量微立体光刻系统中光学系统的分辨率以及光敏树脂与二二氧化硅纳米颗粒组成的纳米复合材料的工作曲线，最后确定微立体光刻系统的横向加工分辨率可以达到14/μm。在文中还研究了氧气的阻聚作用对树脂固化的影响以及消除氧气影响的方法。利用自行开发的微立体光刻系统和纳米复合材料进行初步加工实验，成功制作了微齿轮。