平面微型弹簧精密蚀刻工艺研究

摘要平面微弹簧是微电子机械系统中的重要器件，起到力与能量传递的作用。本文利用金属精密蚀刻方法，设计正交试验方案，成功制备出0.5mm、0.25mm及0.1mm三种线宽的平面微弹簧。并对平面微弹簧进行了实际线宽和蚀刻侧面粗糙度的测量，并分析得到温度、腐蚀液配方、基片厚度和轧制压下量等工艺参数对粗糙度和实际线宽的影响趋势。通过对微弹簧进行疲劳拉伸试验，获得循环周次区间为：45-299次，疲劳性能明显优于LIGA技术电铸出的镍基平面微弹簧。得到金属精密蚀刻工艺制备平面微弹簧的最佳工艺参数：配方2，70%压下量，温度20°C以及0.1mm厚度。
关键词金属铜蚀刻平面微弹簧疲劳性能26059
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The process research of preparing planar Micro-spring by precision etching
Abstract
The planar Micro-spring is an important device in Micro-Electro-Mechanical System, which can deliver the force and energy. In this paper, precision etching was used to prepare planar micro springs, which had three kinds of line width: 0.5mm, 0.25mm and 0.1mm. The actual line width and the corrosion roughness were measured. The influences to the actual line width and corrosion roughness by process parameters, such as the temperature, the formula, the thickness and the rolling reduction, were analyzed. The fatigue life cycles of the micro springs were range from 45 to 200, according to the fatigue test. The fatigue property was obviously better than the nickel based planar micro spring produced by LIGA technology. And the best optimal portfolio was get in this paper: the formula 2, the rolling reduction at 70%, temperature at 40°C and 0.1mm thickness.
Keywords metallic copper etch planar Micro-spring fatigue property
目次
1绪论 1
1.1 微纳米加工技术简介 1
1.2 平面微弹簧性能的研究现状 1
1.3 微弹簧的制备材料与技术 2
1.4 金属精密蚀刻加工 3
1.5 本文的研究意义与主要内容 5
2微弹簧的制备与表征 6
2.1 实验的准备工作 6
2.2 精密蚀刻实验步骤 9
2.3 平面微弹簧的检测 12
3实验结果分析 14
3.1工艺参数对平面微弹簧线宽的影响 14
3.2工艺参数对蚀刻侧面粗糙度的影响 17
3.3工艺参数对微弹簧疲劳性能的影响 19
3.4本章小结24
结论 26
致谢 27
参考文献28
1 绪论
微机电系统是基于半导体工艺和微电子技术的多学科相结合的新型科技，已有近30年的发展。它集微型机械与微型集成电路为一体。在对于器件尺寸要求日益严格的今天，MEMS在军事、航天、人工智能等高端技术及日常数码设备等民用领域中起到愈加重要的作用。微弹簧作为一种重要的MEMS器件，因其弹性性能而起到力与能量转移的作用，受到广泛应用。然而器件尺寸的微小化不仅带来了便捷，也增加了制造加工的难度。机械切削式的传统加工在微小结构面前越来越无力，故此微纳米加工技术顺应而生。
1.1 微纳米加工技术简介
微纳米技工技术即制作具有实际用途的微纳米结构的工艺技术。与传统机械加工相比，本质区别在于加工部件本身尺寸在微米或纳米级。微纳米加工技术种类繁多，相同的微纳米构件可由不同手段制备所得。
依据制作流程中所采用的工艺手段、原理，微纳米加工技术大体可以分成三类：模型工艺、平面工艺以及探针工艺[1]。
模型工艺即通过模版得到相对应的图案或结构，由于模版尺寸处于微纳米量级，因而得到微纳产物。平面微型弹簧精密蚀刻工艺研究:http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_20100.html