基于准LIGA技术制作微齿轮的研究

摘要

LIGA技术是近年来才开展起来的一门新技术，是微细加工的一种较理想新方法。其主要工艺有X射线光刻，电铸成型和塑料铸模等。由于同步辐射X光有非常好的平行性、极强的辐射强度、连续的光谱，使LIGA技术能够制造出高宽比大到500、厚度几近1000μm的微三维立体结构。它在制造很厚的微机械结构方面有其独特优点，在高深宽比微结构的制作上也占有很重要的地位。LIGA技术的出现，使原来难以实现的微机械结构能够制造出来。但是，LIGA技术采用同步辐射X射线进行光刻，设施昂贵，掩模制造工艺复杂，限制了它的广泛应用。因此，如能采用常规的紫外线光刻，结合其它的MEMS技术制作可动微结构将会大大推动MEMS的研究工作。 本文以一种微齿轮传动结构的制作过程为例，探索了一种基于LIGA的新型准LIGA技术。该技术有如下三大特点：首先，光刻过程采用普通紫外线曝光，设备便宜；其次，结合三层光刻胶光刻工艺制作镀模，制作的微齿轮结构厚度能达到40μm，深宽比为2；最后，为控制微齿轮的内孔和轴之间的微小间隙，采用了金属牺牲层法，在内孔和轴之间通过电镀铜保证内孔和轴的配合间隙。通过本工艺的研究，为本MEMS实验室获得了大量准LIGA工艺的具体工艺参数，初步提出了一套完整的准LIGA工艺，对国家“863”课题“微电磁继电器”和其它微机电产品的制作具有积极的借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于学位论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1引言

1.2 LIGA技术简介

1.2.1 LIGA技术的工艺特点

1.2.2 LIGA技术的优点

1.2.3 LIGA技术应用前景

1.3准LIGA技术简介

1.3.1准LIGA技术的现状

1.3.2准LIGA技术的工艺难点

1.3.3准LIGA技术的应用

1.3.4准LIGA技术的展望

1.4本文研究内容

第2章准LIGA的主要技术原理

2.1引言

2.2物理和化学覆层技术

2.2.1溅射工艺

2.2.2 CVD工艺

2.2.3氧化工艺

2.3光刻工艺

2.3.1掩模的生成

2.3.2投影法

2.4等离子刻蚀

2.4.1刻蚀设备的刻蚀机理

2.4.2制造精细图形的途径

2.4.3减少刻蚀损伤的途径

2.5电镀沉积

2.6牺牲层技术

2.7本章小结

第3章三层光刻胶工艺的准LIGA技术研究

3.1引言

3.2多层光刻胶工艺的研究

3.3利用多层光刻胶工艺的准UGA技术

3.4本章小结

第4章微齿轮的设计和制作工艺研究

4.1引言

4.2微齿轮结构的原理和设计

4.3制作微齿轮的掩模版设计

4.4关键工艺的摸索和研究

4.5实验结果分析

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢