微结构加工方法技术

本发明专利技术提供一种加工超材料的微结构方法，该方法利用蒸发镀膜装置，将附有图案化的掩膜板的超材料基片设置在蒸发源前，而将蒸发物质设置在蒸发源上；然后将蒸发镀膜装置的真空室抽成高真空；接着加热蒸发源达预定温度后经预定时间断开；最后从超材料基片上揭去掩膜板而得到所需要的金属微结构。根据本发明专利技术的方法来加工微结构，可大大提高铜箔与基片的结合力并大大节省了铜金属的用量，并且可以大批量高效率进行超材料的批量化加工生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超材料领域，尤其涉及一种超材料的。
技术介绍
超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而或得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料，因此为设计和合成超材料，人们进行了很多研究工作。超材料包括人造结构以及人造结构所附着的材料，该附着材料对人造结构起到支撑作用，因此可以是任何与人造结构不同的材料，这两种材料的叠加会在空间中产生一个等效介电常数与磁导率，而这两个物理参数分别对应了材料的电场响应与磁场响应。目前超材料的微结构加工都是采用电路板的化学刻蚀的方法，此方法所用的基片上的铜箔与基片间结合力差。需要提供一种新的，能够改善基片上的铜箔与基片间的结合力。
技术实现思路
本专利技术提供一种，采取蒸发镀膜的方式来加工微结构，可大大提高铜箔与基片的结合力并大大节省了铜金属的用量，并且可以大批量高效率进行超材料的批量化加工生产。蒸发镀膜是指通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面。蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间，或决定于装料量，并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。蒸发源可用三种类型。其一为电阻加热源:用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状，通以电流，加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质，电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。其二为高频感应加热源:用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。其三为电子束加热源:适用于蒸发温度较高的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜。根据本专利技术的一个主要方面，提供一种，该方法利用蒸发镀膜装置，包括以下步骤:a、获取超材 料基片；b、获取图案化的掩膜板；C、将图案化的掩膜板覆盖在超材料基片上；d、将超材料基片放置在蒸发源前方，并将蒸发物质放置在蒸发源上；e、将蒸发镀膜装置的真空室抽成高真空；f、使蒸发源加热至预定温度进行蒸发，经预定时间后停止蒸发；g、从超材料基片上揭去掩膜板即得到所需要的金属微结构。2、根据权利要求1的方法，其特征在于，超材料基片为环氧树脂基片、陶瓷基片或铁电体基片。根据本专利技术的一个方面，蒸发物质包括铜片、银片、金片。 根据本专利技术的一个方面，金属微结构包括多个阵列排布的微结构单元，微结构单元为工字型或工字衍生型金属线结构。根据本专利技术的一个方面，金属微结构包括多个阵列排布的微结构单元，微结构单元为开口环型或开口环衍生型金属线结构。 根据本专利技术的一个方面，利用电子束光刻方法来制备图案化的掩膜。根据本专利技术的一个方面，蒸发源是电阻加热源或高频感应加热源或电子束加热源。根据本专利技术的一个方面，蒸发源构造成热丝或坩埚的形式。根据本专利技术的一个方面，蒸发源是钨丝。根据本专利技术的一个方面，蒸发过程中，旋转该超材料基片。根据本专利技术的一个方面，设置有多个蒸发源。根据本专利技术的一个方面，超材料基片距蒸发源的距离为10-20cm。根据本专利技术的一个方面，超材料基片距蒸发源的距离为15cm。应当认识到，本专利技术以上各方面中的特征可以在本专利技术的范围内自由组合，而并不受其顺序的限制一只要组合后的技术方案落在本专利技术的实质精神内。附图说明为了更清楚地说明本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术的附图作简单地介绍，其中:图1为用于实施本专利技术的的一种蒸发镀膜装置的示意图。图2则示意性地显示了实施本专利技术的的流程。图3-6示意性地显示了根据本专利技术的方法得到的微结构的基本单元的形状。具体实施方式下文将结合本专利技术的优选实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。需要明白，下文的描述(包括附图)仅仅是示例性的，而非对本专利技术的限制性描述。在以下描述中会涉及到部件的具体数量，然而也需要明白的是，这些数量也仅仅是示例性的，本领域技术人员可以参照本专利技术任意选取适当数量的部件。并且，在本专利技术中所提及的“第一”、“第二”等字眼，并非表示对部件重要性的排序，仅仅作区别部件名称之用。参见图1可知，用于实施本专利技术的的一种蒸发镀膜装置10包括离子收集极1、励磁线2、极靴3、阳极4、发射体5、水冷坩埚6以及散射电子收集极7。当然，也可以使用其他合适的蒸发镀膜装置。参见图2可知本专利技术的实施流程。根据本专利技术的一个实施形式，首先利用已知的方法制备(或直接购买)超材料基片，优选为环氧树脂基片。该超材料基片的制备可以参照PCB基片的制备工艺。接着，利用电子束光刻方法制备图案化的掩膜板。这其中首先在石英表面旋涂一层电子束光刻胶；其次利用电子束(或激光)直写技术将图形转移到电子束光刻胶层上，其中电子源产生大量电子，这些电子被加速并聚焦(通过磁方式或者电方式被聚焦)成形投影到电子束光刻胶上，扫描形成所需要微结构的图形；再次曝光、显影形成线路图形；最后利用激光技术按照图案雕刻出镂空的微结构图形模板，即图案化的掩膜板。实际上，获取超材料基片和获取图案化的掩膜板的步骤并不分先后，可以按照需要改变其相互间的顺序。当取得超材料基片以及图案化的掩膜板之后，将图案化的掩膜板覆盖在超材料基片上，然后将该超材料基片放置在蒸发源前方，并将蒸发物质，例如铜片，然后置于坩埚形式(也可以构造成热丝、尤其是钨丝)的蒸发源上。其中，基片和蒸发源的距离为几十厘米，优选地10-20cm,更优选地15cm。为了保证膜层厚度的均匀性，可以设置多个蒸发源，并且还可以使超材料基片在蒸发过程中旋转。将超材料基片、蒸发物质(铜片)以及蒸发源分别放置妥当之后，将蒸发镀膜装置的真空室抽成高真空，使之气压小于IPa，优选地小于0.0lPa0然后，加热蒸发源至约1040°C，约5分钟(该时间长短取决于要沉积的薄膜厚度，还与其他参数有关，例如加热温度、真空室压强等等)后停止加热。 最后，从蒸发镀膜装置上取下超材料基片，从超材料基片上揭去掩膜板即得到所需要的金属微结构。图3-6示意性地显示了根据本专利技术的方法得到的微结构的基本单元形状，这些形状是在制备掩膜板的过程中预先设计好的。图3和图4所示为工字型及工字衍生型金属线结构的微结构单元。而图5和图6所示为开口环型或开口环衍生型金属线结构的微结构单元。金属微结构包括多个阵列排布的微结构单元。使用本专利技术的方法来加工超材料的微结构，在很大程度上改善薄膜的质量，可大大提高铜箔与基片的结合力并大大节省了铜金属的用量，并且可以大批量高效率进行超材料的批量化加工生产。需要明白，以上根据优选的实施方式对本专利技术作了详细的描述，不过需要理解的是，本专利技术的范围并不局限于这些具体的实施方式，而是包括本领域技术人员根据本专利技术的公开能够做出的任何改动和变更。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微结构加工方法，该方法利用蒸发镀膜装置，包括以下步骤：a、获取超材料基片；b、获取图案化的掩膜板；c、将图案化的掩膜板覆盖在超材料基片上；d、将超材料基片放置在蒸发源前方，并将蒸发物质放置在蒸发源上；e、将蒸发镀膜装置的真空室抽成高真空；f、使蒸发源加热至预定温度进行蒸发，经预定时间后停止蒸发；g、从超材料基片上揭去掩膜板即得到所需要的金属微结构。

【技术特征摘要】
1.一种微结构加工方法，该方法利用蒸发镀膜装置，包括以下步骤: a、获取超材料基片； b、获取图案化的掩膜板； C、将图案化的掩膜板覆盖在超材料基片上； d、将超材料基片放置在蒸发源前方，并将蒸发物质放置在蒸发源上； e、将蒸发镀膜装置的 真空室抽成高真空； f、使蒸发源加热至预定温度进行蒸发，经预定时间后停止蒸发； g、从超材料基片上揭去掩膜板即得到所需要的金属微结构。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，超材料基片为环氧树脂基片、陶瓷基片或铁电体基片。3.根据权利要求1的方法，其特征在于，蒸发物质包括铜片、银片、金片。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，赵治亚，法布里齐亚·盖佐，金晶，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，
类型：发明
国别省市：