基于准LIGA技术制作微齿轮的研究

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LIGA 技术是近年来才开展起来的一门新技术,是微细加工的一种较理想新方法。其主要工艺有X 射线光刻,电铸成型和塑料铸模等。由于同步辐射X 光有非常好的平行性、极强的辐射强度、连续的光谱,使LIGA 技术能够制造出高宽比大到500、厚度几近1000μm 的微三维立体结构。它在制造很厚的微机械结构方面有其独特优点,在高深宽比微结构的制作上也占有很重要的地位。LIGA技术的出现,使原来难以实现的微机械结构能够制造出来。但是,LIGA 技术采用同步辐射X 射线进行光刻,设施昂贵,掩模制造工艺复杂,限制了它的广泛应用。因此,如能采用常规的紫外线光刻,结合其它的MEMS 技术制作可动微结构将会大大推动MEMS 的研究工作。本文以一种微齿轮传动结构的制作过程为例,探索了一种基于LIGA 的新型准LIGA 技术。该技术有如下三大特点:首先,光刻过程采用普通紫外线曝光,设备便宜;其次,结合三层光刻胶光刻工艺制作镀模,制作的微齿轮结构厚度能达到40μm,深宽比为2;最后,为控制微齿轮的内孔和轴之间的微小间隙,采用了金属牺牲层法,在内孔和轴之间通过电镀铜保证内孔和轴的配合间隙。通过本工艺的研究,为本MEMS 实验室获得了大量准LIGA 工艺的具体工艺参数,初步提出了一套完整的准LIGA 工艺,对国家“863”课题“微电磁继电器”和其它微机电产品的制作具有积极的借鉴意义。
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