本课题提出屏蔽模板随动式微细电铸技术,可以制造高深宽比金属微细结构件。该方法采取与LIGA技术相近的工艺步骤,但是技术内涵显著不同。主要创新点在于屏蔽模板/感光胶层随电沉积层的增加而微量移动,从而可以用厚度有限的感光胶层制造出原理上高度不受限制的金属沉积层。实现随动微细电铸有两种方案。第一种方案将表面覆有特定图案感光胶的阳极安装在精密数控平台上。在微细电铸过程中,表面覆有特定图案感光胶的阳极周期性往复微量移动。这样周而复始的过程使沉积金属沿一空间包络壁面定向生长,从而可以获得高深宽比微细结构件。第二种方案感光胶层涂覆在一绝缘材料微孔板上,在沉积过程中,微孔板随电沉积层厚度增加而缓慢移动,金属离子通过微孔板在感光胶层镂空部位对应的阴极上生长出微细结构。该技术可望解决许多领域的微细加工难题,也将在微机电系统领域得到应用。该项技术属首次提出,研究工作将获得具有自主知识产权的原创性成果。
本项目提出屏蔽膜板随动式电沉积技术,对其关键技术进行了研究探索。根据相关理论建立了描述随动微细电铸液相传质的一维和二维理论模型,数值分析表明由密度梯度和温度梯度引起的自然对流是传质的主导力量。根据随动式电沉积的特点,研制了试验系统和纳秒脉冲电源。超窄脉宽脉冲电沉积试验结果表明使用纳秒脉冲可显著增强电沉积的定域性。以SU-8 100光刻胶为屏蔽膜材料,通过大量试验,对影响光刻的各种因素进行了优化研究,制造了性能优良的屏蔽膜板。在理论分析的基础上,开发了交变压力去气泡电铸、热梯度辅助电沉积技术,单独或综合运用这些技术可以改善电铸微小结构件的形貌质量,减少沉积缺陷。通过对影响随动沉积的各种工艺参数进行系统研究,成功制造出多种微结构。为了制造微磁性元器件,开展了Ni-Fe合金电沉积试验,获得的合金镀层磁性能指标显著优于传统方法生产的坡莫合金,已成功用于制造电涡流传感器。总结了工艺规范。发表学术论文6篇,录用待发表3篇。其中SCI、EI源期刊文章7篇。申报发明专利3项。共培养博士生4名、硕士生2名。