微筆直寫懸空微橋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的迅速發(fā)展，各種各樣的新工藝新材料不斷涌現(xiàn)，極大的推動了微機電系統(tǒng)（MEMS）制造技術(shù)的研究和應(yīng)用。與目前主流的制造技術(shù)相比，直寫技術(shù)具有無需掩膜、工藝簡單、柔性化程度高等優(yōu)勢，探索直寫技術(shù)在MEMS元件制造領(lǐng)域的應(yīng)用具有重大意義。 懸空微橋結(jié)構(gòu)是大多數(shù)MEMS元件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。本文以微橋結(jié)構(gòu)為制造對象，選擇由實驗室自主合成的聚酰亞胺（PI）為犧牲層，商業(yè)厚膜金漿料（Au）為結(jié)構(gòu)層材料，提出了基于微筆直

2、寫成型工藝制備微橋結(jié)構(gòu)的工藝流程，并分別對工藝流程中微筆直寫工藝、熱處理工藝及刻蝕工藝進(jìn)行了研究。 微筆直寫工藝中，通過系列實驗探索了微橋尺寸的工藝控制規(guī)律，分析了微筆直寫工藝參數(shù)如直寫速度、氣體壓力、筆頭高度、直寫次數(shù)和材料粘度等對微筆直寫PI層和Au層圖形的厚度和寬度的影響。結(jié)果表明，微橋尺寸可主要通過改變直寫速度和氣體壓力等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，筆頭高度的調(diào)節(jié)作用并不明顯。 熱處理工藝中，Au結(jié)構(gòu)層的熱處理溫度必須小于PI

3、犧牲層的玻璃化溫度，但又要使結(jié)構(gòu)層具有一定的強度使微橋結(jié)構(gòu)能夠站立。實驗證明，Au結(jié)構(gòu)層的熱處理溫度在250oC~350oC為宜。 刻蝕工藝中，采用氧等離子體干法刻蝕去除PI犧牲層，研究了氧流量、射頻功率以及微橋尺寸對刻蝕速率的影響規(guī)律。在PI層厚度為5 μm，Au層寬度為200 μm，射頻功率為250 W，氧流量為2 L/min時，典型的PI刻蝕速率約為670 nm/min。 通過優(yōu)化工藝參數(shù)，成功制備了形貌較好的懸空