一种微机电系统的运动部件及其加工方法技术方案

本发明专利技术涉及一种微机电系统的运动部件及其加工方法，属于微机电系统的加工工艺技术领域，降低运动部件侧壁的摩擦力，提高其耐磨损性。运动部件的侧壁形成有包括凸起结构以及与凸起结构交叉的波纹状结构的微纳米图案。加工方法采用反应离子深刻蚀工艺将光刻胶层形成的凸起结构转移到运动部件的侧壁上，并通过刻蚀工艺交替进行的刻蚀和钝化在运动部件的侧壁形成波纹状结构，从而在运动部件的侧壁面形成凸起结构和波纹状结构构成的网状微纳米图案。本发明专利技术提供的微机电系统的运动部件及其加工方法可用于微机电系统。

【技术实现步骤摘要】
一种微机电系统的运动部件及其加工方法
本专利技术涉及一种微机电系统的加工工艺，尤其涉及一种微机电系统的运动部件及其加工方法。
技术介绍
微机电系统(MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem)是独立的智能系统，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，具有体积小、重量轻、功耗低、性能稳定等特点，广泛应用于汽车、消费电子、医疗等领域。微机电系统中包括多个运动部件(滑动部件和/或转动部件)，运动部件存在严重的磨损问题。现有技术中，通常采用材料表面改性技术或分子润滑膜技术来减少磨损。但是，上述方法无法用于存在遮挡结构的运动部件的侧壁，并且后续进行表面改性或分子润滑膜的操作比较复杂，从而造成时间和成本的浪费。目前，微纳米纹理技术被认为是一项非常有潜力的提高表面摩擦磨损性能的先进技术。但是，由于微机电系统的运动部件尺寸相对较小(厚度为几十个微米)，且表面的粗糙度质量较难控制，往往会遗传加工形成的丰富微观形貌和较大的粗糙度，使得微纳米纹理技术很难应用于微机电系统的运动部件。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种微机电系统的运动部件及其加工方法，降低运动部件侧壁的摩擦力，提高运动部件的耐磨损性能。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种微机电系统的运动部件，运动部件的侧壁形成有网状的微纳米图案；微纳米图案包括凸起结构以及与凸起结构交叉的波纹状结构。进一步地，凸起结构通过刻蚀工艺形成，凸起结构平行于刻蚀方向；波纹状结构通过刻蚀工艺中交替进行的刻蚀和钝化过程形成，波纹状结构垂直于刻蚀方向。进一步地，凸起结构包括多个相互平行的凸起；波纹状结构包括多条相互平行的条带纹。进一步地，运动部件的特征尺寸为0.1mm-1mm，多个凸起之间的间距为0.1μm-300μm，凸起的宽度为0.1μm-300μm，凸起的高度为0.1μm-100μm。进一步地，运动部件的特征尺寸为0.1μm-100μm，多个凸起之间的间距为0.01μm-10μm，凸起的宽度为0.01μm-10μm，凸起的高度为0.01μm-10μm。进一步地，多个条带纹之间的间距为0.01μm-10μm，条带纹的宽度为0.01μm-10μm，条带纹的高度为0.01μm-10μm。进一步地，运动部件的侧壁的表面形成有表面改性层和/或分子润滑膜。进一步地，沿垂直于刻蚀方向，凸起的横截面的形状为正弦波形或者周期性的脉冲波形。进一步地，其特征在于，沿垂直于刻蚀方向，凸起的横截面的形状为矩形、梯形或弧形。本专利技术还提供了一种微机电系统的运动部件的加工方法，包括如下步骤：步骤S1：在运动部件基体的上表面涂覆光刻胶层；步骤S2：通曝光和显影工艺，在光刻胶层形成凸起结构的横截面的形状；步骤S3：通过反应离子深刻蚀工艺，在运动部件的侧壁形成凸起结构，在刻蚀工艺交替进行的刻蚀和钝化过程中在运动部件的侧壁形成波纹状结构，使得凸起结构和波纹状结构构成网状的微纳米图案，得到侧壁形成有微纳米图案的微机电系统的运动部件。与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：a)本专利技术提供的微机电系统的运动部件在制备过程中，通过刻蚀工艺在运动部件的侧壁形成凸起结构，通过刻蚀工艺中交替进行的刻蚀和钝化过程形成波纹状结构，两者相互交叉耦合构成满足耐磨要求的网状的三维微纳米图案，在保证运动部件的侧壁具有一定力学强度的基础上，弱化了加工遗传的微形貌对摩擦磨损性能的负面影响，提高了侧壁的磨粒存储能力，磨粒在微纳米图案之间能够减少了两个运动部件相接触的侧壁之间的动摩擦力，同时，微纳米图案还能够进一步减小两个运动部件相接触的侧壁之间的接触面积和静摩擦力，将微纳米纹理技术能够应用于微机电系统的运动部件，提高了微机电系统的运动部件的侧壁的耐摩擦和耐磨损性能，实现对存在遮挡结构的运动部件的侧壁进行减摩抗磨处理。b)本专利技术提供的微机电系统的运动部件，由于微纳米图案与运动部件整体设计、一次加工形成，不需要特殊的加工技术和额外工序，方法简单、可操作性强。c)本专利技术提供的微机电系统的运动部件通过设计刻蚀工艺中掩膜版以及调整刻蚀工艺中刻蚀和钝化过程的参数，可以精确地控制微纳米图案的尺寸，从而优化微机电系统的运动部件的侧壁的耐摩擦和耐磨损性能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例一的微机电系统的运动部件的结构示意图；图2为本专利技术实施例一的微机电系统的运动部件的凸起结构的第一种形状的示意图；图3为本专利技术实施例一的微机电系统的运动部件的凸起结构的第二种形状的示意图；图4为本专利技术实施例一的微机电系统的运动部件的凸起结构的第三种形状的示意图；图5为本专利技术实施例一的微机电系统的运动部件的凸起结构的第四种形状的示意图；图6为本专利技术实施例而的微机电系统的运动部件的加工方法的流程图。附图标记：1-凸起；2-条带纹；3-运动部件基体；4-光刻胶层。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。实施例一本实施例提供了一种微机电系统的运动部件，如图1至图5所示，其侧壁形成有网状的微纳米图案，该微纳米图案包括凸起结构和波纹状结构，凸起结构与波纹状结构相互交叉来形成网状的微纳米图案。其中，凸起结构通过刻蚀工艺形成，凸起结构平行于刻蚀方向；波纹状结构通过刻蚀工艺中交替进行的刻蚀和钝化过程形成，波纹状结构垂直于刻蚀方向。与现有技术相比，本实施例的微机电系统的运动部件，在制备过程中，通过刻蚀工艺在运动部件的侧壁形成凸起结构，通过刻蚀工艺中交替进行的刻蚀和钝化过程形成波纹状结构，两者相互交叉耦合构成满足耐磨要求的网状的三维微纳米图案，在保证运动部件的侧壁具有一定力学强度的基础上，弱化了加工遗传的微形貌对摩擦磨损性能的负面影响，提高了侧壁的磨粒存储能力，磨粒在微纳米图案之间能够减少了两个运动部件相接触的侧壁之间的动摩擦力，同时，微纳米图案还能够进一步减小两个运动部件相接触的侧壁之间的接触面积和静摩擦力，将微纳米纹理技术能够应用于微机电系统的运动部件，提高了微机电系统的运动部件的侧壁的耐摩擦和耐磨损性能，实现对存在遮挡结构的运动部件的侧壁进行减摩抗磨处理。并且，由于微纳米图案与运动部件整体设计、一次加工形成，不需要特殊的加工技术和额外工序，方法简单、可操作性强。此外，通过设计刻蚀工艺中掩膜版以及调整刻蚀工艺中刻蚀和钝化过程的参数，可以精确地控制微纳米图案的尺寸，从而优化微机电系统的运动部件的侧壁的耐摩擦和耐磨损性能。为了进一步优化微纳米图案的尺寸，上述凸起结构可以包括多个相互平行的凸起1，当运动部件的特征尺寸为0.1mm-1mm时，多个凸起1之间的间距为0.1μm-300μm，凸起1的宽度为0.1μm-300μm，凸起1的高度为0.1μm-100μm；当运动部件的特征尺寸为0.1μm-100μm时，多个凸起1之间的间距为0.01μm-10μm，凸起1的宽度为0.01μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统的运动部件，其特征在于，所述运动部件的侧壁形成有网状的微纳米图案；所述微纳米图案包括凸起结构以及与所述凸起结构交叉的波纹状结构。

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统的运动部件，其特征在于，所述运动部件的侧壁形成有网状的微纳米图案；所述微纳米图案包括凸起结构以及与所述凸起结构交叉的波纹状结构。2.根据权利要求1所述的微机电系统的运动部件，其特征在于，所述凸起结构通过刻蚀工艺形成，所述凸起结构平行于刻蚀方向；所述波纹状结构通过所述刻蚀工艺中交替进行的刻蚀和钝化过程形成，所述波纹状结构垂直于刻蚀方向。3.根据权利要求1所述的微机电系统的运动部件，其特征在于，所述凸起结构包括多个相互平行的凸起；所述波纹状结构包括多条相互平行的条带纹。4.根据权利要求3所述的微机电系统的运动部件，其特征在于，所述运动部件的特征尺寸为0.1mm-1mm，多个凸起之间的间距为0.1μm-300μm，所述凸起的宽度为0.1μm-300μm，所述凸起的高度为0.1μm-100μm。5.根据权利要求3所述的微机电系统的运动部件，其特征在于，所述运动部件的特征尺寸为0.1μm-100μm，多个凸起之间的间距为0.01μm-10μm，所述凸起的宽度为0.01μm-10μm，所述凸起的高度为0.01μm-10μm。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩静，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32