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超声改变SU-8胶溶胀性的机理及试验研究

作　者: 刘亚萍
导　师: 杜立群
学　校: 大连理工大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 超声 SU-8光刻胶溶胀微电铸 UV-LIGA
分类号: TQ433.437
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 80次
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内容摘要

环氧树脂型SU-8光刻胶是UV-LIGA工艺金属微器件制作中最常用的一种负胶,它对紫外光十分敏感,并具有良好的机械及耐化学腐蚀等性能。然而,SU-8胶模的溶胀导致电铸出的微器件结构尺寸及图形严重偏离预期设计值,制约了微器件性能的进一步提高,并且限制了高深宽比金属微结构的制作。本文旨在利用超声处理改变UV-LIGA工艺中SU-8胶的溶胀性,从而获得提高电铸微器件尺寸精度的方法,并进一步探讨超声处理改变SU-8胶溶胀性的机理。根据聚合物溶胀理论及交联SU-8胶分子结构特点,分析了SU-8胶在显影及电铸过程中的溶胀机理。依据体积法测定聚合物溶胀度,给出了SU-8胶模溶胀率的测量计算模型和胶模溶胀去除率的计算方法,从而为定量描述超声作用效果提供了一种判断依据。试验研究了超声处理对显影及电铸过程中SU-8胶模溶胀的影响,分析了不同超声时间下SU-8胶表面亲水性的变化趋势,计算了不同超声时间下胶模的溶胀去除率,并讨论了超声处理对不同深宽比结构尺寸精度的影响。试验结果表明：SU-8胶模在显影过程中的溶胀不明显,并且超声处理对显影过程中胶模的溶胀影响很小,超声处理主要影响SU-8胶模在电铸过程中的溶胀。随着超声时间的增加,胶模溶胀及其表面亲水性均呈现先减小后增大的趋势。当超声时间为10min时,胶模溶胀最小,其溶胀去除率α值可高达70%,并且超声处理后电铸微器件的尺寸误差与结构深宽比无关。本文根据超声波的机械断键作用与聚合物吸水机理,从亲水性及内应力两个方面探究了超声处理改变SU-8胶溶胀性的机理。本文提出的减小SU-8胶溶胀进而提高电铸微器件尺寸精度的方法不依赖于工艺参数也不会增加掩膜图形设计的复杂性,是一种实用化的减小SU-8胶溶胀的新方法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 UV-LIGA工艺中SU-8胶的溶胀问题  10-12
  1.2 减小SU-8胶溶胀的研究现状  12-14
  1.3 超声波技术在聚合物中的应用现状  14-15
  1.4 课题研究内容  15-16
2 交联SU-8胶的溶胀机理及测量方法研究  16-21
  2.1 SU-8胶模的溶胀机理分析  16-19
    2.1.1 聚合物溶胀理论  16-17
    2.1.2 交联SU-8胶分子结构  17-19
  2.2 胶模溶胀测量方法  19-20
  2.3 本章小结  20-21
3 超声改变SU-8胶溶胀性的试验研究  21-39
  3.1 SU-8胶溶胀的超声处理试验  21-28
    3.1.1 试验材料与装置  21-24
    3.1.2 掩膜板的设计  24-25
    3.1.3 试验步骤  25-28
  3.2 试验结果与讨论  28-37
    3.2.1 超声对显影过程中SU-8胶模溶胀的影响  28-31
    3.2.2 超声对电铸过程中SU-8胶模溶胀的影响  31-35
    3.2.3 超声对微器件尺寸精度的影响  35-36
    3.2.4 SU-8胶模表面接触角分析  36-37
  3.3 本章小结  37-39
4 超声改变SU-8胶溶胀性机理  39-44
  4.1 SU-8胶亲水性与溶胀的关系  39-41
  4.2 SU-8胶内应力与溶胀的关系  41-43
  4.3 本章小结  43-44
结论  44-45
参考文献  45-48
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  48-49
致谢  49-50

超声改变SU-8胶溶胀性的机理及试验研究

内容摘要

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