辅助阴极对电铸微模芯厚度均匀性的影响.pdf

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1、VloI．33No．17辅助阴极对电铸微模芯厚度均匀性的影响吕辉，徐腾飞，刘佳，黎醒，蒋炳炎术(中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙410083)摘要：用Ansys有限元软件对微透镜阵列模芯电铸过程中的电backplaneandcanbeappliedtomicroinjectionmolding场线分布进行模拟分析，研究了辅助阴极的尺寸对电流密度分process．布的影响，预测了电铸模芯厚度均匀性的变化趋势。分析发现，Keywords：microlensarray：micro．moldinsea

2、；辅助阴极能提高电铸模芯厚度的均匀性，当框形辅助阴极与母electroforming；auxiliarycathode；numericalsimulation；板阴极的边长之比为1．5时，模芯表面的电流密度相对偏差由thicknessuniformity：curentdensitydistribution无辅助阴极时的82．8％降低至10．1％。通过电铸实验对模拟结果First—author’saddress：StateKeyLaboratoryofHigh进行验证。结果表明，所得铸层厚度偏差可降低到18．

3、89％，与PerformanceComplexManufacturing．CentralSouth模拟分析结果较为一致。电铸成型所得1mm厚的微透镜阵列University，Changsha410083，China模芯厚度均匀，微观形貌与母板一致，可应用于微注塑成型工艺。微透镜阵列(MLA)是重要的微光学元件，集成度关键词：微透镜阵列；微模芯；电铸；辅助阴极；数值仿真；高、单元尺寸小的特点使其具有传统光学元件无法实厚度均匀性；电流密度分布、现的功能，已广泛应用于光学连接、信号处理、传感中图分类号：TQ153

4、．43文献标志码：A文章编号：1004—227X(2014)17—0732—05检测、精密成像等领域Ll之J。微透镜阵列光学镜片现有Eflfectofauxiliarycathodeonthicknessuniformityof的生产方式存在成本高、周期长等问题L3J，难以满足与micro．electroformedmoldinsert／／LYUHui，XU日俱增的市场需求，急需发展稳定的高质量微透镜阵Teng—fei，LIUJia，LIXing，JIANGBing—yan列批量化制造手段。Abstract

5、：ThedistributionofelectricfieldlinesonmicrolensarraymoldinsertduringtheeleclroformingprocessLIGA(光刻、电铸和注塑)技术主要包括x射线光wassimulativelyanalyzedusingAnsysfiniteelement刻、微电铸和微注塑3个工序l4_，被广泛用于制作密集soflware．Theef-fectOfthesizeofauxiliarycathodeon程度高和特征尺寸小的微结构零件。随着ME

6、MS(微机currentdensitydistributionwasstudied，predictingthe电系统)技术的快速发展，微器件的需求量逐年增加【6J，variationofthicknessuniformityofelectroformedmoldinsert．Itwasfoundthatauxiliarycathodecanimprovethe成本低廉、操作方便的LIGA技术得到广泛关注。其thicknessuniformityofelec仃oformedmoldinsert．Whenthe

7、中微电铸作为LIGA技术中的关键工序，应用于微模lengthratioofauxiliarycathodeflametobackplanecathode具的制作可实现微型器件的制造由单件小批量向批量is1．5．therelativedeviationofcurrentdensityonthesurface化生产的转变，并将大大降低微器件的制造成本】。微ofmoldinsertisdecreasedfrom82．8％withoutauxiliarycathodeto10．1％．Thesimulationres

8、ultswereverified电铸过程中，由于电流的边缘效应，电场线容易在阴throughelectroformingexperiment．Theresultsshowedthat极的边角处集中，电流密度也相应较大，因此该区域thethicknessdeviationoftheobtainedelectroformedcoating铸层厚度大于平均厚度；而中间区域电力线相对稀少，canbedecreasedto