基于纳米压痕技术的兆声辅助电铸微器件残余应力研究

微电铸已成为制作金属微器件的关键技术之一,然而微电铸层中过大的残余应力会给微器件的尺寸精度与使用寿命带来极大的影响。针对一款悬臂型后座保险锁微器件在电铸阶段出现的变形现象进行分析,基于纳米压痕技术,以有、无兆声辅助电铸微器件为被测样片开展了应力测试实验,讨论了纳米压痕技术中两种常用的计算模型对应力测试结果的影响。结果表明:兆声辅助电铸器件中的残余应力相对无兆声辅助电铸器件减小了57.84%,验证了兆声辅助电铸能有效减小铸层中残余内应力,并从声流和稳态空化两种理论解释了兆声辅助电铸过程中铸层残余内应力减小的原因。

兆声波精密微电铸设备及相关工艺研究

兆声波具有高声强、低空化、声流扰动的特点,将其应用于电化学沉积领域有着明显的优势。设计了一种贴片式双向兆声辐照的兆声波反应器,组合其他功能模块,制作了一款集成化的兆声精密电铸设备。以铜基底上镍的电沉积过程为研究对象,考察了不同兆声波作用形式对铸层厚度均匀性及表面形貌的影响,对比了无兆声作用、单侧兆声作用、双侧交替兆声作用下的电铸层厚度均匀性及电铸层表面形貌。电铸完成后,镍铸层的平面度值分别为:无兆声15.03μm、单侧兆声15.36μm、双侧兆声10.91μm。单侧兆声振动产生的驻波条纹及偏向推积现象影响了铸层的厚度均匀性及表面形貌。双侧交替兆声辐照克服了单侧兆声作用存在的偏向推积问题。相对于无兆声作用及单侧兆声作用,双侧兆声辅助电沉积获得了更均匀的电铸层厚度以及更好的沉积层表面形貌。

高密集金属微通道散热器成形及封装工艺研究

对高密集金属微通道散热器的成形及封装工艺进行了研究。基于UV LIGA技术制作了通道宽度为100μm、高度大于500μm的高密集金属微通道底板,并将微通道底板与盖板进行封装。针对高密集金属微通道散热器封装中存在的封装面无法完全贴合的问题,提出了一种基于过渡层补偿的封装方法。为了满足封装气密性及强度的要求,制作了标准试样,进行了剪切试验,对比了银浆、环氧树脂和金属锡浆3种过渡层材料的剪切强度。结果表明金属锡浆的剪切强度最大,并进一步探究了封装面的表面粗糙度对结合强度的影响。基于上述工艺制作出了金属微通道散热器,经2MPa水压密封性检测无泄漏,满足使用要求。

金属微通道散热器结构微电铸均匀性研究

基于微电铸工艺,通过添加片外辅助阴极的方法制作一款金属微通道散热器。首先,利用Comsol有限元软件对微电铸过程中金属微通道散热器结构的铸层厚度分布进行模拟分析,同时通过仿真模拟的正交试验研究了不同参数下的片外辅助阴极对微通道铸层厚度均匀性的影响。仿真结果表明:采用正交试验的最优水平组合,即片外辅助阴极与阴极的水平距离为3 mm、片外辅助阴极的宽度为3 mm、施加在片外辅助阴极上的电流密度为1 A/dm^2时,电沉积10 h后的微通道铸层厚度均匀性提高了27.5%,这与实验结果基本相符。经过10 h的连续电铸实验,添加最优片外辅助阴极后的铸层厚度均匀性提高了54.2%。