水平与垂直流动对微电铸镀层均匀性的影响.pdf

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1、20传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第6期水平与垂直流动对微电铸镀层均匀性的影响陈晖，汪红，李光杨，姚锦元，王艳，丁桂甫(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对微电铸镀层均匀性进行了分析。对当物质传递成为金属沉积的控制步骤时，进行铸层均匀性的数值模拟，研究不同流动方式对均匀性的影响。模拟结果表明：当物质传递成为控制步骤时，增强对流一扩散虽然有利于物质传输，但均匀搅拌更有利于镀层均

2、匀性；垂直流动相对于水平流动因离子到达阴极表面各处的传质阻力相同，故能有效改善镀层形貌的均匀性。关键词：微电铸；对流一扩散传质；传质阻力；流动方式中图分类号：TQ153文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)06-0020-04TlnnIlUenCe0In1n0ri●zont-alauc1IVernJ●Ca■In栩0Wpat·t·ernOncoat·i‘n~uniformityinsidemicro-structuresduringelectr0dep0siti0nCHENHui，WANGHong，LIGuang—yang，YAOJin—yuan，W

3、ANGYan，DINGGui—fu(NationalKeyLaboratoryofMicro／NanoFabricationTechnology，KeyLaboratorYforThinFilmandMicrofabricationTechnologyofMinistryofEducation，ResearchInstituteofMicro／NanoScielceandTechnology，ShanghmJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Micro—electroforminguniformityi

4、sanalyzedusingFLUENTsoftware．Effectsofdifferentflowpatternonuni~rmityisstudied．Itissimulatedwhenthemasstransferturnsintothecontrolstep．Theresultsofsimulationsshowthatwhentheuni~rmityiscontrolledmainlybymasstransfer，thoughenhancingconve(‘liotl_diffusionisconducivetothemasstransfer，mixi

5、ngismorebeneficialtothecoatinguniformity．Relativetotheholizontalflow，verticalflowcaneffectivelyimprovecoatinguniformityduetothesamemasstransferresistance．Keywords：micro—electroforming；convective—diffusivemasstransfer；masstransferresistance；flowpattern0引言YEHYih—min等人。利用有限元软件CFX对电铸液流场随着

6、微机电系统(MEMS)技术的发展，各种微系统与特性进行了模拟，指出对于高深宽比的微结构即便增大电传感器不断涌现，并在实际应用中占据重要地位。其中，微极转速，质量传输仍然受到限制。李加东等人通过实验加工技术是MEMS器件从设计转化为产品过程中最重要指出，电流密度是影响镀层均匀性的主要因素之一。尽管的环节，是MEMS技术的关键和基础。利用x射线深层对微电铸镀层均匀性问题已有很多研究人员进行过探讨，光刻、微电铸、微复制的LIGA技术以及在此基础上演变而但由于电铸过程的复杂性，在对该过程系统性分析和各因来的准LIGA技术在三维微加工领域扮演着重要角色。微素之间的关联性方面

7、仍有待于进一步研究。本文基于上述电铸作为LIGA／准LIGA技术实现的中间环节，是实现微系考虑，在对微结构电铸过程进行整体分析与把握基础上，对统和微器件的核心，对微加工器件的质量和性能起着至关当物质传递成为金属沉积的控制步骤时，利用有限元软件重要的作用。FLUENT对流动方式如何影响铸层形貌进行了初步探讨，微结构电铸均匀性问题一直是人们关注的热点之一，为提高电铸均匀性打下基础。已有许多科研人员对此进行过研究。BudevskiE和Staikov1微结构电铸均匀性理论分析G利用极化曲线法分析了微电铸体系电极过程的动力学1．1镀层厚度与电流密度的关系特性。KondoK等

8、人将物质传