基于SU-8厚膠鎳模具制作及其尺寸精度控制研究.pdf

1、基于SU-8膠的UV-LIGA技術已廣泛應用于微機電系統(tǒng)(MEMS)中，其具有微小結構成型、復雜結構成型、批量生產(chǎn)、能夠得到高深寬比和側壁近乎垂直的微結構等突出優(yōu)點。但SU-8膠存在熱溶脹性，微電鑄時會導致膠模變形，鑄層線寬縮小，成為影響模具尺寸精度的主要因素。隨著器件微小型化，對微器件尺寸精度的要求也越來越高，但SU-8膠的熱溶脹性限制了該技術的進一步發(fā)展。 本文采用基于SU-8厚膠的UV-LIGA技術，通過增設隔離帶的方法提

2、高鑄層尺寸精度，通過研究SU-8矩形膠模的熱溶脹性得出不同尺寸膠模的熱溶脹偏移量。在此基礎上，結合增設隔離帶和線寬補償兩種方法，制作了微型直接甲醇燃料電池(μDMFC)聚合物流場板熱壓用鎳模具。 首先，以高度200μm、圖形密集的蛇形溝道鎳模具為研究對象，針對SU-8厚膠的熱溶脹性導致膠模變形量較大的問題，本文采用在掩模圖形四周增設一條封閉等間距隔離帶的方法來提高鑄層尺寸精度。實驗結果表明，該方法顯著提高了該鑄層的尺寸精度，當掩

3、模線寬為220μm，鑄層線寬達到212.3μm，尺寸誤差僅為7.7μm。 其次，本文研究了SU-8矩形膠模的熱溶脹性，得出三種寬度的膠模不同厚度時的熱溶脹偏移量。實驗結果表明，相同尺寸膠模熱溶脹實驗的一致性、重復性較好。在膠模寬度一定的情況下，膠厚h<40μm時，熱溶脹偏移量δ隨著h的增大而增大；h>40μm時，δ變化趨于平緩。實驗得出的膠模熱溶脹偏移量即為掩模圖形的線寬補償量。 最后，本文結合掩模版增設隔離帶和線寬補償