一种提高微电铸铸层厚度均匀性的超声辅助电铸方法技术

一种提高微电铸铸层厚度均匀性的超声辅助电铸方法，属于微制造技术领域，涉及到微电铸金属类，特别涉及到一种提高微电铸铸层厚度均匀性的超声辅助电铸方法。其特征是在超声辅助微电铸的工序中，将装有阴极背板、阳极和电铸液的电铸槽置于带有控温装置的超声清洗机中，电铸的同时施加超声振动。本发明专利技术的效果和益处是：克服了现有方法带来的通用性差、加工效率低等不足，能够在较高的电流密度条件下获得较均匀的铸层，且简单易行，通用性好，提高了生产效率以及电铸微器件的机械性能和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微制造
，涉及到微电铸金属类，特别涉及到。
技术介绍
随着器件微小型化以及微机电系统技术的发展,微电铸工艺作为一种重要的微细加工方法，已在航空航天、精密机械、生物医疗、模具加工、通讯等领域得到应用。在利用微电铸工艺制作器件的过程中，常出现铸层边缘区域和中间区域厚度不一致的问题，特别是当电流密度大于lA/dm2时，铸层的不均匀性更加明显。现有的改善铸层均匀性的技术多是从电流密度的分布和大小等方面入手，如《微细加工技术》2008年第5期第45-49页提出了一种通过添加阴极片内辅助极来改善微结构铸层厚度均匀性的方法，且辅助极线宽越大，铸层厚度均匀性越好。但这种方法需要对掩膜板进行单独设计，不具有通用性，且沉积到辅助极的金属为不需要的金属，容易造成材料浪费。《光学与精密工程》2008年第16卷第3期第452-458页提出了一种通过调节电流密度来获得均匀铸层的方法，并给出获得良好均匀性铸层的电流密度参数为i=0.Γ0.8A/dm2，但此电流密度值对于实际生产而言过小，加工效率低，不适用于快速生产。现有的改进方法虽然在一定程度上改善了铸层的均匀性，但通用性差、电铸效率低等缺点限制了其在实际中的应用，因此需要一种新型的提高铸层厚度均匀性的方法
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种超声辅助电铸方法，以解决现有方法带来的通用性差、力口工效率低等不足，使用本方法能够在大于1.5 A/dm2的电流密度下获得较为均匀的铸层。本专利技术的技术方案是一种在传统电铸过程中施加超声进行辅助电铸的方法。包括镍基板前处理、微电铸胶膜的制作、超声辅助微电铸以及去除胶膜工序。其特征是在超声辅助微电铸的工序中，将装有阴极背板、阳极和电铸液的电铸槽置于带有控温装置的超声清洗机中，电铸的同时施加超声振动。其制作步骤如下:(I)镍基板前处理:首先对镍基板进行研磨和抛光，使其粗糙度Ra值为0.03 0.04 μ m，然后依次使用丙酮和乙醇对镍基板进行超声清洗各20分钟，再用去离子水进行冲洗，经氮气吹干后放入120°C的烘箱中烘焙120分钟，取出后冷却至室温；(2)微电铸胶膜制作:使用台式匀胶机在镍基板上旋涂SU-8光刻胶，调节匀胶机转速以获得一定厚度的胶膜，经过静置、前烘、曝光、后烘和显影等工序得到所需的微结构胶膜。(3)超声辅助微电铸:将带有SU-8胶微结构的镍基板固定于阴极背板上，再将阴极背板，阳极和电铸液放入电铸槽中，最后将电铸槽置于带有控温装置的超声清洗机中，超声清洗机的频率为40kHz，调节水浴温度为50°C，超声功率为250W，电流密度为1.5A/dm2，电铸的同时施加超声振动，电铸后获得镍铸层；(4)去除胶膜:将电铸后的镍基板浸入装有SU-8胶去胶液的烧杯中，在85°C的水浴环境中浸泡，直至SU-8胶全部去除，取出带有微结构的镍基板用去离子水冲洗后，再用氮气吹干。本专利技术的效果和益处是:解决了现有方法带来的通用性差、加工效率低等不足，能够在较高的电流密度条件下获得较均匀的铸层，且简单易行，通用性好，提高了生产效率以及电铸微器件的机械性能和使用寿命。附图说明 图1是曝光工序不意图。图2是显影工序不意图。图3是电铸工序不意图。图4是去1父工序不意图。图广图4中:1镍基板，2 SU-8光刻胶，3掩膜板，12镍铸层，UV代表紫外光。图5是超声施加方式示意图。图5中:4阴极背板，5阳极，6电铸液，7电铸槽，8超声清洗机，9水，10超声换能器，11电铸机电源。图6是蛇形铸层掩膜板不意图。具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术具体的实施方式。例如:在镍基板I上电铸一蛇形铸层，铸层线宽为200 μ m，长20mm，相邻两线间距为200 μ m，掩膜板如附图6所示。镍基板I的尺寸为63 X 63 X 5_，具体步骤如下:(1)镍基板前处理:将镍基板I进行研磨和抛光，使其粗糙度Ra值为0.03 0.04 μ m,然后依次使用丙酮和乙醇对镍基板I进行超声清洗各20分钟，用去离子水冲洗后再用氮气吹干，放入120°C的烘箱中烘120分钟，取出后冷却至室温；(2)甩胶及前烘:利用台式甩胶机在镍基板I上旋涂SU-8光刻胶，设定甩胶机转速为800r/min，时间为18s，则可获得厚度为60 μ m的胶层，然后水平放置基板使其自平整30min，再将涂有SU-8光刻胶的镍基板放置于电热鼓风干燥箱中，调节干燥箱内温度至65°C烘40分钟，再将温度升高至85°C继续烘40分钟，取出后冷却至室温；(3)曝光及后烘:利用紫外曝光机对前烘后的涂有SU-8胶的镍基板进行接触式曝光，曝光剂量为400mJ/cm2,时间为5分钟,见附图1。然后将曝光后的镍基板放置于85°C的热板上后烘90秒后冷却至室温；(4)显影:将曝光后的镍基板浸没于SU-8胶显影液，直至没有受到紫外光照射的胶体全部溶解，将镍基板取出后用去离子水冲洗干净，见附图2 ；(5)微电铸:将带有SU-8胶微结构的镍基板固定于阴极背板4上，将阴极背板4，阳极5和电铸液6放入电铸槽7中，再将电铸槽7置于带有控温装置的超声清洗机8中，超声清洗机的频率为40kHz，设置水浴温度为50°C，超声功率为250W，调节电铸机电源11设置电流密度为1.5A/dm2，电铸的同时施加超声振动，得到镍铸层12，见附图3和附图5。电铸液的配方为氨基磺酸镍:365 375g/L、氯化镍:6 10g/L、硼酸:55 60g/L，电铸液PH值:3.8 4.I ；(6)去除胶膜:将电铸后的微模具浸入装有SU-8胶去胶液的烧杯中，在85°C的水浴环境中浸泡，直至铸层内SU-8胶全部去除，用去离子水冲洗得到微结构，见附图4。采用本专利技术提出的在电铸过程中施加超声振动进行辅助电铸的方法，可以在较高电流密度下，仍能获得较为均匀的铸层。在电流密度1.5A/dm2、超声功率250W、温度50°C的条件下电铸，施加超声所得到 的铸层对比未施加超声所得到的铸层，厚度均匀性提高22%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高微电铸铸层厚度均匀性的超声辅助电铸方法，包括镍基板前处理、微电铸胶膜的制作、超声辅助微电铸以及去除胶膜工序，其特征是在超声辅助微电铸的工序中，将装有阴极背板、阳极和电铸液的电铸槽置于带有控温装置的超声清洗机中，电铸的同时施加超声振动，其制作步骤如下：（1）镍基板前处理：首先对镍基板进行研磨和抛光，使其粗糙度Ra值为0.03～0.04μm，然后依次使用丙酮和乙醇对镍基板进行超声清洗各20分钟，再用去离子水进行冲洗，经氮气吹干后放入120℃的烘箱中烘焙120分钟，取出后冷却至室温；（2）微电铸胶膜制作：使用台式匀胶机在镍基板上旋涂SU?8光刻胶，调节匀胶机转速以获得一定厚度的胶膜，经过静置、前烘、曝光、后烘和显影等工序得到所需的微结构胶膜；（3）超声辅助微电铸：将带有SU?8胶微结构的镍基板固定于阴极背板上，再将阴极背板，阳极和电铸液放入电铸槽中，最后将电铸槽置于带有控温装置的超声清洗机中，超声清洗机的频率为40kHz，调节水浴温度为50℃，超声功率为250W，电流密度为1.5A/dm2，电铸的同时施加超声振动，电铸后获得镍铸层；?（4）去除胶膜：将电铸后的镍基板浸入装有SU?8胶去胶液的烧杯中，在85℃的水浴环境中浸泡，直至SU?8胶全部去除，取出带有微结构的镍基板用去离子水冲洗后，再用氮气吹干。...

【技术特征摘要】
1.一种提高微电铸铸层厚度均勻性的超声辅助电铸方法，包括镍基板前处理、微电铸胶膜的制作、超声辅助微电铸以及去除胶膜工序，其特征是在超声辅助微电铸的工序中，将装有阴极背板、阳极和电铸液的电铸槽置于带有控温装置的超声清洗机中，电铸的同时施加超声振动，其制作步骤如下: (O镍基板前处理:首先对镍基板进行研磨和抛光，使其粗糙度Ra值为0.03 .0.04 μ m,然后依次使用丙酮和乙醇对镍基板进行超声清洗各20分钟，再用去离子水进行冲洗，经氮气吹干后放入120°C的烘箱中烘焙120分钟，取出后冷却至室温； (2)微电铸胶膜制作:使用台式匀胶机在镍基板上旋涂SU-8光刻胶，调...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜立群，刘冲，刘剑飞，王翱岸，李成斌，徐征，宋满仓，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：