论文题目: 化学铸（镀）制备Ni-P合金微构件的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 杨长勇
导师: 蒋建清
关键词: 微机电系统,化学铸镀,准技术,微金属齿轮
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: MEMS是微电子技术与机械、光学领域结合而产生的,是20世纪90年代初兴起的新技术。MEMS与宏观机电系统相比,不仅几何尺寸大大缩小,其自身还有传统理论难以作出解释和预测的特定规律。MEMS的材料与加工技术是MEMS技术的主要组成部分。MEMS发源于微电子技术,其材料仍以硅为主,主要加工技术则借用了半导体工艺。不过,由于MEMS的应用涉及多个领域,其材料与加工手段要比集成电路丰富得多。MEMS所用的材料按性质可以分为结构和功能材料两类。在制造MEMS的微加工技术领域里,主要包括LIGA技术,硅加工技术,精密机械加工技术,激光加工技术等。LIGA技术是利用光刻技术进行微机械结构和零件的加工,而光刻技术又是电子器件生产的一种方法,因此在方法上就实现了微电子与微机械的结合,为微系统技术发展提供一种强有力的实现方法。由于LIGA技术具有精度高、结构深等优点,得到了许多国家政府和企业的高度重视,发展迅速,已经成为MEMS加工的主流技术。但是由于其设备非常昂贵,掩模制作复杂,严重限制了其进一步推广。于是人们试图开发出各种可以与LIGA技术效果接近的准LIGA技术,以期推动MEMS(特别是可动MEMS)的发展。目前,LIGA技术和各种准LIGA技术都是采用电铸的方法来沉积出微金属构件,而化学铸(镀)工艺与电铸工艺相比较,有着许多其所无法比拟的优点,如无需外加电源、没有边缘效应、镀层更均匀等;如果用化学铸替代电铸,可以进一步简化工艺,节约成本,提高性能。目前在国内还没有开展这方面的研究。本文对这种工艺的可行性进行了探索性的研究。首先对现有的化学铸(镀)工艺进行了配方改良和工艺参数优化,提高了其沉积速率,同时保证较好的镀层性能和表面质量,进一步研究了热处理对镀层的影响,对相关过程进行了理论分析;还初步探讨了镀层的前期沉积过程,并提出了镀层生长的宏观物理模型。同时通过系统试验,制定了化学铸(镀)微构件制备工艺,并进行了优化调整,成功制备出了具有一定厚度的复杂微构件——微镍齿轮。结果证明,本文开发出的新型的化学铸法制备微金属构件的准LIGA工艺是可行的,它能够满足多种形状微构件加工的需要。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 MEMS 概况及发展趋势
1.2 LIGA 技术简介
1.3 化学镀简介
1.4 本课题研究内容及意义
第二章 实验原理与方法
2.1 研究路线
2.2 试验设备
2.3 试验材料
2.4 化学铸（镀）Ni-P 工艺
2.5 微构件制备工艺
2.6 微观分析
2.7 成分分析
2.8 镀层硬度的测量
2.9 镀层厚度的测量
第三章 化学铸（镀）工艺及相关过程分析
3.1 温度对沉积镀层的影响
3.2 pH 值对沉积镀层的影响
3.3 络合剂对沉积镀层的影响
3.4 后处理工艺的确定
3.5 热处理对镀层的影响
3.6 优化过程的相关分析
3.7 镀层前期生长过程的初步研究
3.8 本章小结
第四章 微构件制备工艺的优化
4.1 光刻技术简介
4.2 工艺路线一流程及试验结果
4.3 工艺路线二流程及试验结果
4.4 工艺路线三流程及试验结果
4.5 除胶工艺的探索
4.6 本章小结
第五章 微金属(Ni-P)齿轮的制备研究
5.1 镍基微齿轮掩模版的制备
5.2 镍基微齿轮制备流程
5.3 模具尺寸对镍基微齿轮精度的影响
5.4 除胶工艺对镍基微齿轮的影响
5.5 光刻胶种类／厚度对镍基微齿轮精度的影响
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
附录:
图目录
攻读硕士学位论文期间的研究成果
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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