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《南京航空航天大学》 2006年
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UV-LIGA-微细电火花加工组合制造技术基础研究

明平美  
【摘要】: MEMS (Micro Electromechanical System)技术作为新兴技术,受到学术界、产业界和政府部门的极大重视,已经在信息、精密机械、汽车、航空航天、生物医药和国防等领域得到较广泛应用。微细加工是MEMS和Micro/Meso尺度结构器件的实现基础和技术关键。以具有优越热力学、光学和化学性能的SU-8系列光刻胶为光敏材料、紫外光为曝光光源的UV-LIGA技术,是借用LIGA(德语:LIthograpie,Galvanoformung,Abformung三词缩写,由X射线光刻、电铸成型和塑铸成型等三个主要工艺步骤组成)工艺思路,且制造成本低廉、工艺可控性好、易于实现批量生产、胶模制作质量高的新型高深宽比三维Micro/Meso结构技术,是近年微细加工领域的研究热点。微细电火花加工作为一种低成本、高材料选择度的柔性非接触式加工技术,在微制造中具有独特的工艺优势,尤其在加工Micro/Meso尺度金属结构器件方面表现突出。整合UV-LIGA和MicroEDM各自工艺优点而形成UV-LIGA-MicroEDM组合加工技术以制造形状复杂、材料性能优越或特殊的Micro/Meso尺度结构器件,是微细加工的创新性思路。 本文在国家自然科学基金(50375073)和两项江苏省自然科学基金(BK2002206、BK2004214)的资助下,围绕UV-LIGA及其与微细电火花加工技术组合以制造Micro/Meso尺度金属结构器件的一些技术基础和工艺关键进行了探讨与研究。全文共七章: 第一章概述了UV-LIGA及其与微细电火花组合加工的研究现状、技术关键以及本文的研究内容。 第二章描述了SU-8胶光刻各操作环节的工艺基础和技术难点,以金属基片上制备厚度100~200μm胶模为对象,试验研究并优化了前烘、曝光、后烘等工艺环节的操作条件及工艺参数。相比硅基片SU-8胶光刻工艺,降低前后烘程度和适度提高曝光剂量,并辅助超声振动去除胶中气体、静置、随炉冷却等措施,能大大改善胶模质量。试验研究并分析了超声功率对不同特征类型(阳型和阴型)胶模结构显影质量的影响并优选了各自适宜的功率大小,阳型结构实施的超声功率要比阴型结构要低一定值。分析了不同金属片(不锈钢和铜)不同特征类型(阳型和阴型)胶模去胶的工艺特点,并开展了相应试验研究,用NMP去胶液作为去胶试剂,辅助加热、溶液超声振动搅拌、热胀冷缩等措施,获得较为理想的去胶效果。在此基础上,制备出了轮廓清晰,表面质量好,无明显缺陷,与基底粘结性强的平面微线圈、微型流道、微型柔性探针和筛网等胶模。 第三章在分析电沉积时电极过程液相传质方式及其作用规律的基础上,探讨了微细电铸时物质输运受限的影响因素,建立了微深槽类特征电沉积时液相传质的两种数值分析模型(一维模型和二维模型),分别描述多种物质组分的扩散、电离、电迁移和电沉积的动力学过程和单一物质组分在强制对流、自然对流和扩散等综合作用下的物质传输情
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG6661

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 明平美;朱荻;胡洋洋;曾永彬;;辅助交变低气压-温度梯度微细电铸技术[J];兵工学报;2008年06期
2 褚旭阳;狄士春;王振龙;;微细电火花加工技术在组合加工中的应用[J];电加工与模具;2010年04期
3 明平美;李英杰;王艳丽;王书卿;姜无疾;;微细电铸法制造高开孔率精细网片[J];电加工与模具;2011年04期
4 明平美;朱荻;胡洋洋;曾永彬;;UV-LIGA技术制备微型柔性镍接触探针[J];光学精密工程;2007年05期
5 李加东;吴一辉;张平;宣明;刘永顺;王淑荣;;掩模电镀镍微结构的镀层均匀性研究[J];光学精密工程;2008年03期
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7 明平美;朱荻;胡洋洋;曾永彬;;高深宽比微细结构电铸时传质过程数值分析[J];机械工程学报;2008年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 明平美;朱荻;胡洋洋;赵波;曾永彬;;基于UV-LIGA技术制备微型柔性镍接触探针[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王丹;硬脆非金属材料微结构微细加工关键技术研究[D];上海交通大学;2011年
2 王少华;微细电解线切割加工技术的试验研究与应用[D];南京航空航天大学;2010年
3 刘勇;微细电解铣削加工技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 钱双庆;表面织构电解加工技术的基础研究与应用[D];南京航空航天大学;2011年
5 张继成;(类)金刚石薄膜的微细加工、表征及其在ICF靶制备中的应用[D];中国工程物理研究院;2008年
6 禇旭阳;微细电火花集成加工技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 金超武;高温磁悬浮轴承若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吴涛;陶瓷微细结构的生坯加工方法研究[D];大连理工大学;2010年
2 李伟;微细电铸过程磁致对流效应数值分析[D];河南理工大学;2011年
3 宋曼;活动模板电解加工微小凹坑阵列研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 李鑫;微细电化学加工电源及检测系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐惠宇;微细电解加工系统及其相关工艺的研究[D];南京航空航天大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋建华;张红卫;;钡钨阴极中钡的供应机制研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年01期
2 刘春孝;靳孝峰;;NC加工过程几何建模与仿真研究[J];安阳工学院学报;2009年06期
3 雷卫宁;朱荻;张文峰;朱增伟;;基于高性能沉积层的精密电铸技术的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2005年06期
4 宋永刚;秦会峰;胡利方;鲁晓莹;孟庆森;;硼硅玻璃与硅阳极键合机理分析[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
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6 秦会峰;杨立强;孟庆森;;硼硅玻璃与硅阳极键合机理及其界面微观结构分析[J];兵器材料科学与工程;2009年01期
7 夏法锋;焦金龙;丁俊杰;苗亮;;超声波电沉积参数对Ni-SiC微铸件表面形貌的影响[J];兵器材料科学与工程;2012年03期
8 苏红兵,陈庭金,施兆顺,涂洁磊,张跃;电化学沉积多晶GaAs薄膜研究[J];半导体光电;2001年05期
9 王振宇,成立,祝俊;微/纳米级微电子机械系统制造新技术[J];半导体技术;2005年08期
10 聂磊;史铁林;廖广兰;钟飞;;Cr掩模在硅湿法刻蚀中的应用研究[J];半导体技术;2005年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 尤文艳;金鹏;肖力;;基于HCNR201的电池电压采集系统中隔离电路的设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
2 郭伟;宋欣;张雪;许红静;;水轮发电机流固热耦合仿真分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
3 徐加山;郭涛;孙宏明;郭航;;一种压电微驱动器的ANSYS仿真研究[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
4 李浩群;李德胜;刘本东;尚德广;;微电磁继电器衔铁结构的动态结构设计和分析[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
5 颜黄苹;黄元庆;;微/纳制造与微/纳测量技术综述[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
6 肖成榕;张建寰;;微位移机构及其控制技术研究现状和发展[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
7 孙倩;郑超瑜;蔡振雄;;基于MATLAB的潜艇耐压液舱结构优化设计[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
8 孟庆森;秦会峰;宋永刚;;功能陶瓷(玻璃)与金属材料阳极键合的机理研究及应用进展[A];2005年功能材料学术年会论文集[C];2005年
9 李海毅;汤洁;斯蔼;;TSP环境容量计算方法探讨[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
10 刘华昌;;高压电容器直流局部放电指纹的探索性分析[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐涛;电场作用下液体乙醇微细尺度层流扩散燃烧的实验与数值模拟[D];华南理工大学;2010年
2 徐瑞东;脉冲电沉积制备纳米颗粒增强金属基复合材料的研究[D];昆明理工大学;2008年
3 田野;聚合物微机械的飞秒激光加工及驱动研究[D];吉林大学;2011年
4 陶青;基于SOI波导非线性效应的光脉冲开关设计及分析[D];华中科技大学;2011年
5 黄金堂;基于激光干涉技术的微纳结构制造研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 吴志亮;特种小型机电引信设计及关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
7 黄毓晖;304不锈钢氯离子腐蚀的力—化学行为研究[D];华东理工大学;2011年
8 王庆伟;铅锌冶炼烟气洗涤含汞污酸生物制剂法处理新工艺研究[D];中南大学;2011年
9 刘少军;人工肾小球滤过膜的初步研究[D];复旦大学;2010年
10 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李青;微型PDMS SPR传感器研究[D];长春理工大学;2010年
2 苑海静;船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王初亮;远程气动灭火炮发射机构的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张春懋;齿啮式输出谐波传动柔轮变形函数与齿形研究[D];大连理工大学;2010年
5 吴涛;陶瓷微细结构的生坯加工方法研究[D];大连理工大学;2010年
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7 杨伦磊;微尺度相变测试微流控芯片集成设计及应用[D];大连理工大学;2010年
8 沈飞虎;材料微观结构对电火花微细加工的影响研究[D];大连理工大学;2010年
9 吕志平;SU-8胶模溶胀性及其隔离带控制工艺研究[D];大连理工大学;2010年
10 刘丽莉;电磁场驱动下的液体流动实验与模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周宏,赖建军,赵悦,柯才军,张坤,易新建;SF_6/O_2/CHF_3混合气体对硅材料的反应离子刻蚀研究[J];半导体技术;2005年06期
2 余国彬,姚汉民,胡松,陈兴俊;深紫外深度光刻蚀在LIGA工艺中的应用[J];微纳电子技术;2002年04期
3 李艳宁,唐洁,饶志军,宋晓辉,胡晓东,傅星,胡小唐;脉冲激光MEMS加工技术[J];微纳电子技术;2003年Z1期
4 陈旭鹏,李勇,周兆英;微小型化学能推进器的研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期
5 孔祥东,张玉林,宋会英;LIGA工艺的发展及应用[J];微纳电子技术;2004年05期
6 史俊锋,张光国,王东生;任意三维表面微型光器件的灰度光刻技术[J];微纳电子技术;2004年10期
7 孔祥东,张玉林,宋会英,卢文娟;微机电系统的微细加工技术[J];微纳电子技术;2004年11期
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9 明平美,胡洋洋,朱健;微细电火花加工MEMS器件技术关键分析[J];微纳电子技术;2005年04期
10 李和委;硅的湿法化学腐蚀机理[J];半导体情报;1997年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 卢学军;贾云海;冯利斌;李建钢;赵占海;;放电参数对PCD表层材料微观结构影响的实验研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 张嗣伟;[N];中国教育报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
2 王军;磁悬浮轴承功率放大器建模及其软开关技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 赵伟;电火花加工中电极蚀除及其理论基础的研究[D];西北工业大学;2003年
4 姜志刚;高气压直流辉光放电及其等离子体化学气相沉积金刚石厚膜的生长特性与应用研究[D];吉林大学;2004年
5 冯益华;新型陶瓷喷砂嘴的研究开发及其冲蚀磨损机理研究[D];山东大学;2003年
6 胡玉景;超声振动—磨削—脉冲放电复合加工技术及其智能控制的研究[D];山东大学;2006年
7 廖晓明;新型金刚石薄膜辐射剂量计的基础研究及设计[D];四川大学;2006年
8 王明环;微细电解加工实验研究[D];南京航空航天大学;2007年
9 张朝阳;纳秒脉冲电流微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
10 岑继文;新型高效微推进技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈飞虎;材料微观结构对电火花微细加工的影响研究[D];大连理工大学;2010年
2 冀震晓;钛合金电火花加工脉冲电源的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 马国佳;应用于微机电系统上的类金刚石膜制备[D];大连理工大学;2003年
4 殷吉昊;纳米晶金刚石薄膜场致发射特性研究[D];电子科技大学;2003年
5 李智;单晶金刚石研磨方法与机理的研究[D];大连理工大学;2004年
6 吴跃新;内燃机活塞环——缸套材料摩擦磨损性能研究[D];昆明理工大学;2003年
7 孙心瑗;热丝化学气相沉积金刚石膜的研究[D];湖南大学;2004年
8 宋馨来;微细电火花加工中的CAD/CAM技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 张进;金刚石薄膜制备工艺与电学、辐射响应性关系的研究[D];四川大学;2005年
10 余宇翔;磁悬浮主轴全数字功率放大器的研究[D];武汉理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑晓虎;刘远伟;顾锋;;有限元在金属微结构电铸特性分析中的应用[J];微纳电子技术;2010年03期
2 陈晖;李光杨;汪红;王艳;丁桂甫;赵小林;;对流—扩散传质对微电铸镀层均匀性的影响[J];传感器与微系统;2010年08期
3 王星星;雷卫宁;刘维桥;姜博;邹旻;;MEMS微器件电沉积层均匀性的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2011年12期
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5 明平美;李英杰;王艳丽;王书卿;姜无疾;;微细电铸法制造高开孔率精细网片[J];电加工与模具;2011年04期
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9 明平美;朱荻;周锋;胡洋洋;曾永彬;;用UV-LIGA技术制造大通孔率精细镍网(英文)[J];光学精密工程;2009年06期
10 朱学林;王翔;褚家如;;Over-plating工艺过程的变网格数值模拟(英文)[J];光学精密工程;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘朝剑;李寒松;曲宁松;;基于SU-8胶过曝光工艺的微电铸金结构试验研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 张洪亮;几种光电材料的制备及性能研究[D];兰州大学;2011年
2 胡洋洋;UV-LIGA与微细电加工组合制造金属阵列网板技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 王丹;硬脆非金属材料微结构微细加工关键技术研究[D];上海交通大学;2011年
4 邵力耕;脉冲微纳米电铸相关问题的研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙鹏翔;鲨鱼皮微沟槽减阻机理与复制技术基础研究[D];大连理工大学;2010年
2 李伟;微细电铸过程磁致对流效应数值分析[D];河南理工大学;2011年
3 朱兵;厚不锈钢板的微细电解线切割加工技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 陈晖;微结构掩膜电铸均匀性研究[D];上海交通大学;2011年
5 余毅权;激光脉冲电解射流复合加工技术试验研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 许龙芳;聚合物微流控芯片压印成型模具关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
7 喻立川;微三维可动机构的制作研究[D];大连理工大学;2008年
8 邱勇;表面微小阵列凹坑微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
9 张雪鹏;电子器件冷却风扇叶片仿生柔性表面减阻降噪试验研究[D];吉林大学;2012年
10 刘亚萍;超声改变SU-8胶溶胀性的机理及试验研究[D];大连理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甘雪萍,戴曦,张传福;超声空化及其在电化学中的应用[J];四川有色金属;2001年03期
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3 赵正平,杨拥军;信息MEMS技术[J];微纳电子技术;2002年03期
4 张博军,赵湛,陈绍凤;MEMS电磁执行器CoNi MnP永磁体阵列的制备[J];微纳电子技术;2003年Z1期
5 梁春广,徐永青,杨拥军;MEMS光开关[J];半导体学报;2001年12期
6 黄新民,吴玉程,谢跃勤,宋皖英;Ni-P-纳米TiO_2化学复合镀层[J];中国表面工程;2001年03期
7 陈小华,王健雄,李学谦,李绍禄,邓福铭,成奋强;电沉积镍-碳钠米管复合镀层的工艺研究[J];表面技术;2002年02期
8 李小华,马美华,张长丽;Cu-Sn-P-ZnCr_2S_4纳米复合化学镀层制备初探[J];表面技术;2002年06期
9 杨建明,朱荻,雷卫宁;电沉积法制备纳米晶材料的研究进展[J];材料保护;2003年04期
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1 薛茂权;叶志平;;微细机械加工技术[J];精密制造与自动化;2008年02期
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4 徐伟;陈吉红;;微细电火花加工实现条件的研究[J];机床与液压;2007年04期
5 胡洋洋;朱荻;李寒松;曾永彬;明平美;;UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极[J];东南大学学报(自然科学版);2010年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡洋洋;朱荻;曾永彬;明平美;;UV-LIGA制作微细群电极工艺研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
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3 陈新隽;刘晓平;戴若犁;刘昊扬;;多MEMS传感器的嵌入式姿态测量系统设计[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
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6 ;Intel悄然推出手机MEMS模块[N];计算机世界;2004年
7 ;传感器热衷于MEMS市场将加速整合[N];电子报;2008年
8 本报记者 徐勐 通讯员 苏媛;国家高新区MEMS研究院落户淄博[N];淄博日报;2010年
9 记者 卫新华;我市全面启动MEMS研发和产业化工作[N];重庆日报;2001年
10 中电元协敏感元器件与传感器分会秘书长 齐文杰;MEMS传感器进驻汽车发动机[N];中国电子报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 明平美;UV-LIGA-微细电火花加工组合制造技术基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
2 郝秀春;电热驱动微夹钳的拓扑设计及相关问题研究[D];大连理工大学;2006年
3 付秀琢;压电自适应微细电火花加工技术及机理研究[D];山东大学;2012年
4 王丹;硬脆非金属材料微结构微细加工关键技术研究[D];上海交通大学;2011年
5 董良;MEMS集成室温红外探测器研究[D];清华大学;2004年
6 杨海波;多孔硅基MEMS非制冷红外探测器微结构与工艺研究[D];天津大学;2010年
7 王庆祎;多功能微型机床及其加工技术的研究[D];天津大学;2010年
8 张正元;射频微机械开关与放大器关键技术研究[D];重庆大学;2004年
9 王佩红;基于MEMS技术的微型电磁式振动能量采集器的研究[D];上海交通大学;2010年
10 肖功利;MEMS金属/电介质光子晶体的强透射特性研究[D];复旦大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王诗祺;基于MEMS技术的引信隔爆机构的结构设计及工艺研究[D];南京理工大学;2008年
2 汤俊;MEMS结构材料的微拉伸系统测试方法与应用研究[D];上海交通大学;2010年
3 宿智娟;MEMS宽带毫米波天线阵列研究[D];上海交通大学;2010年
4 付宇辉;基于MEMS航位推算系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 曾昊骋;MEMS开关与频率可重构天线的研究与设计[D];电子科技大学;2010年
6 华晨辉;MEMS超声分离器的二维简正模式的研究及实验分析[D];电子科技大学;2010年
7 赵明锐;基于MEMS硅基底L波段微带天线的研究与设计[D];电子科技大学;2010年
8 孟丽娜;基于MEMS的微驱动器研制及其特性研究[D];黑龙江大学;2005年
9 苑海静;船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 牛凯;4×4MEMS光开关阵列的设计与实验研究[D];清华大学;2004年
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