谈述电铸模具铸层平整性及多样截面微结构制作策略

论文导读：.4本章小结53-545微电铸多样截面微结构镍模具的工艺探讨54-635.1三角形截面微结构镍模具的制作54-565.2矩形截面微结构镍模具的制作56-585.3拱门形截面微结构金属模具的制作58-625.3.1硅的各向同性湿法刻蚀实验探讨58-605.3.2制作工艺路线及实验结果60-625.412下一页
摘要：微电铸技术是MEMS领域中的一种重要的微加工办法。微电铸技术在制作具有微细结构的金属模具或器件方面具有突出优势,广泛运用于电子信息、生化检测、光学工程和国防工业等领域。然而,目前基于微电铸的金属微模具制作技术仍有着很多亟待解决的不足,本论文围绕其中的两个不足展开探讨,分别是：(1)铸层弯曲变形和电铸瘤会造成金属模具表面不平整,影响微结构的复制精准性。(2)缺少多样化截面形状微结构金属模具的制作工艺。本论文研究了改进金属镍模具弯曲变形和消除电铸瘤的办法,并且对三种截面形状(三角形、矩形、拱门形)微结构镍模具的制作工艺进行探讨。主要探讨内容如下：1.设计并搭建微电铸平台,为本论文的探讨提供了实验条件。对微电铸液组成成分和工艺参数进行了分析优化,使得电铸铸层的质量能满足微结构镍模具的基本利用要求。2.在分析金属模具弯曲变形理由的基础上,讨论了电流参数对模具弯曲变形的影响。将脉冲电铸和直流电铸与不同大小的电流密度进行组合,根据铸层弯曲曲线的高度差和曲率半径来评价铸层弯曲变形程度,以而获得最佳的电流参数组合。3.分析电铸瘤的产生理由,提出了设置阴极屏蔽结构来消除电铸瘤的办法。使用ANSYS有限元分析软件仿真了电流密度在阴极表面的分布状况,找出最优化的屏蔽结构高度。并且通过实际电铸实验对仿真结果加从验证。4.采取优化后的微电铸工艺与体硅工艺相结合,分别制作出三角形、矩形、拱门形截面形状微结构的镍模具。丰富了多样化截面形状微结构金属模具的制作工艺路线。实验结果表明,采取小电流密度脉冲电铸,在测量长度为2cm的条件下,铸层表面的高度差为10μm,可从有效地改进模具铸层弯曲变形。采取设置阴极屏蔽结构的办法,在屏蔽结构高度为2.4cm的条件下,消除了铸层边缘的电铸瘤。制作的多样化截面形状微结构镍模具,表面平整光亮,弯曲变形程度小,可运用于热压或注塑等聚合物微结构复制的工艺中。关键词：微电铸论文镍模具论文平整性论文弯曲变形论文电铸瘤论文多样化截面论文
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Abstract6-8
目录8-10
1 绪论10-22

1.1 MEMS介绍10-11

1.2 金属微结构模具的制作办法11-14

1.2.1 常用的金属微结构模具加工技术11-12

1.2.2 微电铸技术论述12-14

1.3 微电铸铸层表面不平整不足的探讨近况14-18

1.3.1 弯曲变形现象和电铸瘤现象14-16

1.3.2 改进模具铸层表面平整性的探讨近况16-18

1.4 微电铸多样化截面微结构镍模具的探讨近况18-20

1.5 本论文主要工作内容20-22

2 微电铸技术工艺基础22-30

2.1 微电铸平台的设计与搭建22-25

2.2 微电铸溶液成分与工艺参数的优化25-29

2.1 微电铸溶液成分的优化25-27

2.2 微电铸工艺参数的优化27-29

2.3 本章小结29-30

3 微电铸金属铸层弯曲变形不足的探讨30-43

3.1 金属铸层弯曲变形的论述探讨30-34

3.

1.1 铸层弯曲变形产生理由30-32

3.

1.2 电流参数对铸层弯曲变形的影响32-34

3.2 金属铸层弯曲变形程度的测量办法34-35

3.3 电流参数对铸层弯曲变形影响的实验探讨35-42

3.1 实验历程35-36

3.2 实验结果与分析36-42

3.4 本章小结42-43

4 消除铸层电铸瘤的阴极屏蔽结构设计43-54

4.1 电铸瘤的产生理由43-45

4.2 阴极屏蔽结构的仿真设计与实验探讨45-52

4.

2.1 电流密度分布论述模型分析45-46

4.

2.2 屏蔽结构对电流密度分布影响的仿真分析46-49

4.

2.3 实验结果与仿真结果对比分析49-52

4.3 阴极屏蔽结构的改善设计与实验结果52-53

4.4 本章小结53-54

5 微电铸多样截面微结构镍模具的工艺探讨54-63

5.1 三角形截面微结构镍模具的制作54-56

5.2 矩形截面微结构镍模具的制作56-58

5.3 拱门形截面微结构金属模具的制作58-62

5.

3.1 硅的各向同性湿法刻蚀实验探讨58-60

5.

3.2 制作工艺路线及实验结果60-62

5.4论文导读：本章小结62-63结论63-64参考文献64-67攻读硕士学位期间发表学术论文状况67-69攻读硕士学位期间获得的荣誉69-70致谢70-71上一页12
本章小结62-63
结论63-64
参考文献64-67
攻读硕士学位期间发表学术论文状况67-69
攻读硕士学位期间获得的荣誉69-70
致谢70-71