The invention belongs to the field of micro-fabrication technology, and provides a mega-acoustic assisted electroforming method for reducing residual stress of micro-electroforming layer. The method prepares metal microstructures by applying mega-acoustic vibration during micro-electroforming process, including \substrate pretreatment_micro-electroforming mold film fabrication_mega-acoustic assisted micro-electroforming\, which solves the existing technology. The defects and limitations of process parameters optimization, heat treatment, ultrasonic vibration aging and ultrasonic assisted electroforming can effectively reduce the residual stress of the micro-electroforming layer and do no harm to the structure of the micro-electroforming film. It has the characteristics of wide application, simple and high efficiency, thus improving the yield of metal micro-devices. Service life.
【技术实现步骤摘要】
减小微电铸层残余应力的兆声辅助电铸方法
本专利技术属于微制造
,涉及到减小微电铸层残余应力的方法,尤其涉及一种减小微电铸层残余应力的兆声辅助电铸方法。
技术介绍
利用微电铸技术制备金属微器件的工艺过程中,微电铸层内不可避免地会产生残余应力。过大的残余应力容易使铸层出现鼓泡、翘曲、变形等问题,严重时导致铸层脱落,极大地影响了金属微器件的制作成品率和使用寿命。为了减小微电铸层内的残余应力,通常采用工艺参数优化、热处理、超声振动时效和超声辅助电铸等方法:杂志《材料保护》1996年第29卷、第3期、第5-7页中通过工艺参数优化的方法,即通过对氨基磺酸盐浓度、阴极电流密度、电解液温度、电解液PH值和添加剂含量的优化获得了使镍镀层残余应力最小的最佳工艺条件。但这种方法在研究过程中需要进行大量的重复性实验才能获取最优的工艺参数,并且针对不同的电铸液体系,工艺参数的影响规律不同,因此实验成本高、应用范围小。杂志《机电元件》2004年第24卷、第1期、第15-16页中提出采用真空热处理的方法可以消除电化学镍镀层中的部分残余应力。然而,这种方法通常操作费用较高,耗时长。杂志NanotechnologyandPrecisionEngineering2010年第8卷、第2期、第143-148页中对电铸完成后的试样进行超声振动去除其铸层内的残余应力。当超声振动时间为50min时,其去除残余应力的作用效果最佳,去除率为47.9%。然而,超声振动时效与热处理均属于后处理方法,耗时长,且去应力效果有限。杂志KeyEngineeringMaterials2015年第645-646卷、 ...
【技术保护点】
1.一种减小微电铸层残余应力的兆声辅助电铸方法,其特征在于以下步骤:步骤一,基板预处理对金属基板进行粗磨、精磨、抛光处理后,超声清洗基板表面;步骤二,制作微电铸型膜在金属基板表面旋涂SU‑8光刻胶,将涂覆SU‑8光刻胶的金属基板置于烘箱内进行前烘,前烘结束后冷却至室温后进行曝光,将曝光后的基板放置在热板上进行后烘,冷却至室温后对微电铸胶膜进行显影,最后去离子水冲洗干净,氮气吹干即可得到具有微电铸型膜的金属基板;步骤三,兆声辅助微电铸电铸阴阳极板5阳极为纯镍板,阴极板上固定具有微电铸型膜的金属基板,将电铸阴阳极板5放入电铸槽4内进行微电铸,所述兆声发射器2与电铸阴阳极板5阴极不锈钢基板相连,二者之间设有时间继电器3,用于控制兆声发射器输入电压和兆声振动时间间隔;微电铸温度为45‑50℃,微电铸时间为5h,电流密度为1‑3A/dm2;启动兆声发射器2,在微电铸过程中施加兆声振动减小微电铸层残余应力,通过调节输入电压改变兆声功率;所述输入电压范围为0‑40V,兆声功率密度范围为0‑3W/cm2,兆声振动时间间隔范围为0.1‑999.9s,兆声频率为1MHz;兆声作用时间与微电铸时间等同。
【技术特征摘要】
1.一种减小微电铸层残余应力的兆声辅助电铸方法,其特征在于以下步骤:步骤一,基板预处理对金属基板进行粗磨、精磨、抛光处理后,超声清洗基板表面;步骤二,制作微电铸型膜在金属基板表面旋涂SU-8光刻胶,将涂覆SU-8光刻胶的金属基板置于烘箱内进行前烘,前烘结束后冷却至室温后进行曝光,将曝光后的基板放置在热板上进行后烘,冷却至室温后对微电铸胶膜进行显影,最后去离子水冲洗干净,氮气吹干即可得到具有微电铸型膜的金属基板;步骤三,兆声辅助微电铸电铸阴阳极板5阳极为纯镍板,阴极板上固定具有微电铸型膜的金属基板,将电铸阴阳极板5放入电铸槽4内进行微电铸,所述兆声发射器2与电铸阴阳极板5阴极不锈钢基板相连,二者之间设有时间继电器3,用于控制兆声发射器输入电压和兆声振动时间间隔;微电铸温度为45-50℃,微电铸时间为5h,电流密度为1-3A/dm2;启动兆声发射器2,在微电铸过程中施加兆声振动减小微电铸层残余应力,通过调节输入电压改变兆声功率;所述输入电压范围为0-40V,兆声功率密度范围为0-3W/cm2,兆声振动时间间隔范围为0.1-999.9s,兆声频率为1MHz;兆声作用时间与微电铸时间等同。2.根据权利要求1所述的一种减小微电铸层残余应力的兆声辅助电铸方法,其特征在于,步骤二中SU-8胶膜采用阶梯式升温方式进行前烘干:65℃时烘20-40min,75℃时烘20-40min,85℃时烘1-2h。3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜立群,宋畅,翟科,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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