基于UV-LIGA工艺的酸性电铸铜溶液最优化配比

为了获得镀层平整、致密的金属铜结构,经过反复实验研究获得了电铸铜溶液的最优化配比。首先采用UV-LIGA工艺制作出SU-8胶膜微结构,其次以此光刻固化后的结构作为模具,进行电铸试验。通过对电镀参数的反复调整,获得效果最优的镀液配比分别为:CuSO4·5H2O的质量浓度为180 g/L,98%的H2SO4为70 g/L,纯度为37%的HCl是0.188 mL/L,光亮剂210A、210B、210C分别为0.4 mL/L、0.3 mL/L、4 mL/L。实验结果表明,电铸获得的模具镜面光亮、无分界、质量高。同时,对电镀方法进行了改进,选择在常温下进行电铸实验并加入超声波完成辅助机械处理,得到了高纯度的电铸铜层,铜的重量百分比达到了96.22%,铸层表面显微组织结构明显改善,大大改良了电铸层的力学性能及物理性能。

基于UV-LIGA工艺的超窄带毫米波三频带通滤波器

针对当前6G无线通信系统对3 mm毫米波器件的需求急速增加,为了提前应对在这一频段的通信协议划分,利用金属谐振腔和矩形波导设计出一款中心频率为102.03 GHz的单频带通滤波器。然后,基于多模传输理论将其优化为一款中心频率分别为96.83和106.31 GHz的单通道双频带通腔体滤波器。采用交叉耦合的方式引入传输零点,设计出一款在98~105 GHz的工作范围内,具有98.49、99.79和104.20 GHz三个中心频率的超窄带三频带通腔体滤波器,其3 dB相对带宽分别为0.32%、0.63%和0.30%。采用基于SU-8负性光刻胶的UV-LIGA工艺对样品进行加工,并使用搭建的W波段电磁性能测试平台完成对样品射频性能的测试,测试结果与仿真结果具有良好的一致性。

基于UV-LIGA技术的微注塑金属模具的工艺研究

介绍了一种新颖的微注塑模具的制作方法———无背板生长法,它是利用负性厚SU-8光刻胶,通过低成本的UV-LIGA表面微加工工艺,直接在金属基板上电铸镍图形而制作完成的。讨论了SU-8胶与基底的结合特性以及几种去除SU-8胶的有效方法,所制作的微注塑模具已用于微注塑加工中。无背板生长工艺的突出优点是微电铸时间短、模具质量高,而且还适合于制作其他微机械组件,是目前MEMS领域中比较有发展前途的加工方法。

行波管折叠波导慢波结构UV-LIGA制备技术中的电铸工艺

UV-LIGA是制作行波管(TWT)折叠波导慢波结构的一项重要技术,能够满足行波管对于慢波结构小尺寸、高精度和低表面粗糙度的加工要求。简要介绍了采用UV-LIGA技术制备340 GHz折叠波导慢波结构的工艺流程,主要包括在铜基底上通过光刻工艺制备厚胶膜结构、在厚胶膜结构中进行高精度电铸以及将半封闭铜电铸窄通道中胶膜去除等。对大深度窄缝结构精密电铸工艺进行了详细研究,分析对比脉冲波及三角波的电铸结果,优化工艺参数并尝试工艺组合。结果表明,采用三角波电铸,狭缝和胶膜边缘厚度差为40μm;采用脉冲波和三角波电铸结合方法,得到的电铸结构表面平整,狭缝和胶膜边缘厚度差减小至15μm。最终制备的折叠波导慢波结构与基底结合良好,表面无缺陷,高温处理后无裂纹、无鼓泡,窄边尺寸精度优于2μm,能够满足行波管的应用需求。

100 GHz双频带通腔体滤波器的设计及制作工艺研究

针对当前双频或多频带通滤波器主要以30 GHz以内的工作范围为主,在高频毫米波范围内以单频超宽带设计为主这一现象,设计出一款可以在100 GHz~103 GHz工作范围内存在两个超窄带工作带宽的双频腔体滤波器。两个工作频段分别为100.67 GHz~101.36 GHz和102.67 GHz~102.78 GHz,与之对应的相对带宽分别为0.68%和0.11%。所设计腔体滤波器采用UV-LIGA工艺完成其样品的制备,并使用由矢量网络分析仪和扩频模块所搭建的测试平台完成测试,经测试,相对带宽的绝对误差分别为0.19%和0.02%。

微模具重复利用的高深宽比铜微结构微电铸复制技术

针对紫外线光刻、电铸成型和注塑(UV-LIGA)工艺的去胶难题,提出了一种以脱模代替去胶的改良工艺,用于批量制造高深宽比铜微结构。该工艺以可重复利用的硅橡胶软模具代替传统的SU-8光刻微模具,采用硅通孔(TSV)镀铜技术进行微电铸填充,然后通过直接脱模实现金属微结构的完全释放,既解决了去胶难题,又能够解决高深宽比微模具电铸因侧壁金属化导致的空洞包夹问题,同时可以大幅降低成套工艺成本。仿真和实验结果显示,热处理可以改善脱模效果,显著降低脱模损伤,支持微模具重复利用。采用初步优化的改良工艺已成功实现深宽比约3∶1的铜微结构的高精度复制。

在金属基底上制作高深宽比金属微光栅的方法

根据光学领域对高深宽比金属微器件的需求,利用UV-LIGA工艺在金属基底上制作了具有高深宽比的金属微光栅。采用分层曝光、一次显影的方法制作了微电铸用SU-8胶厚胶胶模,解决了高深宽比厚胶胶模制作困难的问题。由于电铸时间长易导致铸层缺陷,故采取分次电铸等措施得到了电铸光栅结构;同时通过线宽补偿的方法解决了溶胀引起的线宽变小问题。在去胶工序中,采用"超声-浸泡-超声"循环往复的方法。最终,制作了周期为130μm、凸台长宽高为900μm×65μm×243μm的金属微光栅,其深宽比达到5,尺寸相对误差小于1%,表面粗糙度小于6.17nm。本文提出的工艺方法克服了现有方法制作金属微光栅时高度有限、基底易碎等局限性,为在金属基底上制作高深宽比金属微光栅提供了一种可行的工艺参考方案。

超声时效技术在微注塑模具制作中的应用

针对金属微注塑模具UV-LIGA制作过程中由于SU-8胶内应力过大而引起的胶膜破裂、变形甚至脱落等问题,提出将超声时效技术应用于微注塑模具的制作工艺。首先,利用紫外光刻工艺制备了电铸胶膜,在显影前使用自制的超声时效装置对胶膜进行超声处理。然后,采用无背板生长方法在38CrNiMnMo模具钢基底上直接进行镍金属的电铸生长,讨论并解决了工艺过程中遇到的SU-8胶浮胶变形、非圆形基片的匀胶、胶膜中的气泡以及微电铸层结合不牢等问题。最后,制作出微通道宽度和高度分别为80μm和35μm的微注塑模具。实验结果表明,超声时效技术的使用避免了由于SU-8胶内应力过大引起的破裂、变形甚至从基底脱落等缺陷,增强了UV-LIGA技术制作微注塑模具的能力,提高了制作微注塑模具的成功率。