对流-扩散传质对微电铸镀层均匀性的影响.pdf

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1、2010年第29卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)41对流一扩散传质对微电铸镀层均匀性的影响陈晖，李光杨，汪红，王艳，丁桂甫，赵小林(上海交通大学微纳科学技术研究院微米／纳米加工技术国家重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室。上海200240)摘要：利用有限元分析软件FLUENT对MEMS微电铸镀层均匀性进行了分析。对当物质传输成为金属沉积的控制步骤时，进行对流一扩散传质过程数值模拟，研究不同深宽比微结构中对流一扩散对传质的影响。模拟结果表明：当对流一扩散传质成为控制步骤时，渗透流影响镀层基本形貌，回流会引起镀层

2、形貌的微小起伏。关键词：微电铸；对流一扩散传质；渗透流；回流中图分类号：TQ153文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)08-0041-03Efect0fconvective．difusivemasstransfer0ncoating■■■●JlJ■●-Unl10rmltVeleCtr010rmlngCHENHui，LIGuang·yang，WANGHong，WANGYan，DINGGui—fu，ZHAOXiao-lin(NationalKeyLaboratoryofMicro／NanoFabricationTechnology，KeyLaboratoryfor

3、ThinFilmandMicrofabricationTechnologyofMimstryofEducation，ResearchInstituteofMicro／NanoScienceandTechnology，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：MEMSmicro—electroforminguniformityareanalyzedusingFLUENTsoftw~]。．Theconvective—diffusivemasstransfereffectsinsidedifierenthigh．

4、aspect．ratiomicro．structuresaresimulatedwhenthemasstransferturnsintothecontrolstep．TheresultsofsimulationsshowthatwhenthemasstransportiScontrolledmainlybyconvectionanddifusion，thepenetrationflowwithinthecavityeffectsthebumpshapesandthevorticesfloweffectstheminorupsanddowns．Keywords：micro—ele

5、ctroforming；convective—diffusivemasstransfer；penetrationflow；vorticesflow0引言分析了微电铸体系电极过程的动力学特性。KondoK等随着微机电系统(MEMS)技术的发展，各种微系统与人。将物质传递的概念引入微电铸体系并进行了研究，传感器不断涌现，并在实际应用中占据重要地位。其中，微指出物质传输对金属沉积有重要影响。YehYihmin等加工技术是MEMS器件从设计转化为产品过程中最重要人通过有限元软件CFX对电铸液流场特性进行了分析，的环节，是MEMS技术的关键和基础J。利用X射线深层并指出对于高深宽比的微结

6、构即便增大电极转速，质量传光刻、微电铸、微复制的LIGA技术以及在此基础上演变出输仍然受到限制。明平美等人针对高深宽比微结构电来的准LIGA技术在三维微加工领域扮演着重要角色。微铸时存在传质严重受限的问题，通过数值分析的方法得出，电铸作为LIGA／准LIGA技术实现的中问环节，是实现微系外部强制对流和内部自然对流的协同作用是高深宽比微结统和微器件的核心，对微加工器件的质量和性能起着至关构中电铸液相传质的重要保证。由于电铸过程的复杂性，重要的作用。在对该过程的系统性分析以及各因素之间的关联性方面仍微结构电铸均匀性问题一直是人们关注的热点之一，有待于进一步的研究。本文基于上述考虑，

7、在对微结构电已有许多科研人员对此进行过研究。WangWeihua等人j铸过程进行整体分析基础上，对当物质传输成为金属沉积提出一种“ProcessArchaeology”的电镀工艺方法以期改善的控制步骤时，利用有限元软件FLUENT对微电铸时对流一镀层的均匀性。BudevskiE和StaikovG利用极化曲线法扩散传质过程如何影响铸层形貌进行了初步探讨，为提高收稿日期：2009—11-02基金项目：上海市科委科研计划资助项目(0852nm02600)；国家重点实验室基金资助项目(9140C79