超声改善微电铸铸层均匀性研究

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1、硕士学位论文超声改善微电铸铸层均匀性研究ImprovementofThicknessUniformityofMicro—electroformedlayersbyUltrasonicAgitation国家自然科学基金项目(NO．51075057，50675025)资助国家863高科技研究发展计划项目(NO．2012AA040406)资助学号：21004128完成日期：2Q13生§旦§目大连理工大学DalianUniversityofTechnology本文由国家自然科学基金项目(NO．51075057，50675025)

2、与国家863高科技研究发展计划项目(NO．2012AA040406)资助完成，特此感谢!大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：丕童重缝耋塑监继丝鱼壁型查作者签名：——立陋牢醴———一日期

3、：—坦＆一年—￡月jL日大连理工大学硕+学位论文摘要随着MEMS技术的发展，微型器件的需求量逐渐增多，基于Uv．LIGA技术的微电铸工艺在航空航天、生物医药、电子通讯等领域得到广泛的应用。在微电铸过程中，铸层的不均匀性问题成为限制微电铸工艺发展的重要因素之一，严重制约着微器件的机械性能和使用需求。本课题主要通过在电铸过程中施加超声作用，以研究超声对铸层均匀性的影响。分析了铸层不均匀的机理，为了准确获得铸层的厚度分布，提出一种厚度测量方法，通过实验获得了超声改善铸层均匀性的方法，并对超声影响铸层均匀性的机理加以解释。从阴极

4、表面电流分布的角度分析了迁移电流和扩散电流对马鞍形形貌的影响，介绍流体摩擦．电泳模型解释了帽形形貌的形成原因。电铸后的铸层表现为何种形貌受到迁移电流、扩散电流以及流体摩擦．电泳现象三者共同的影响。提出一种厚度测量方法——基于电感测微仪的间接厚度测量法，该方法使用电感测微仪进行测量，是一种无损测量方法。使用该方法能够测量厚度只有几个微米的铸层，且测量的绝对误差小于0．29m。实验研究了电铸过程施加超声对单个微结构、光栅结构整体以及大面积铸层均匀性的影响。实验结果表明：电铸过程施加超声能够将微结构的马鞍形截面形貌转变为帽形形

5、貌，改善了铸层的均匀性；超声无法改变光栅结构整体的厚度分布形貌，但能在一定程度上改善均匀性；对于大面积铸层的均匀性，超声对其无改善作用。分析了超声改善均匀性的机理。超声对均匀性的改善作用源于其能够加强阴极表面附近的溶液对流，减小扩散层厚度，从而削弱由于扩散电流而导致的马鞍形形貌，但超声的空化腐蚀也会对微结构胶膜造成破坏，从而降低微结构的尺寸精度。针对已有的电铸设备进行改造，在电铸装置上添加一个超声装置。设计了固定装置、变幅杆、工具头等，为下一步超声电铸实验装置的改进奠定了基础。关键词：超声；微电铸；均匀性；扩散层；空化腐

6、蚀超声改善微电铸铸层均匀性研究ImprovementofThicknessUniformityofMicro-electroformedlayersbyUltrasonicAgitationAbstractWiththedevelopmentofMEMStechnology，thedemandformicrometaldevicesiSgraduallyincreasing．BasedonUV—LIGAtechnology，microelectroformingtechnologyhasbeenappliedinsuch

7、fieldsasaeronautics，astronautics，bio-medicineandelectroniccommunication．However,thethicknessuniformityhasseriouslylimitedthedevelopmentofmicroelectroformingtechnologyanddramaticallyinfluencedthedimensionalaccuracyofmicrometaldevicesfabricatedbyelectroforming．Inth

8、ispaper，ultrasonicagitationwasperformedforimprovingthethicknessuniformityofelectroformedlayersduringelectroformingprocessanditsinfluencemechanismwasinvestigate