UV-LIGA镍薄膜材料的力学性能测试与分析.pdfVIP

丝 丝 丝 壁 UV—I。IGA镍薄膜材料的力学性能测试与分析。 毛胜平，汪 红，刘 瑞，汤 俊，李雪萍，丁桂甫 (上海交通大学微纳科学技术研究院薄膜与微细技术教育部重点实验室 微米／纳米加工技术国家级重点实验室，上海200240) 摘 要： 利用LIGA或UV—I。lGA技术制备的镍，特其中单轴拉伸的力学模型简单，测试方法方便精确，数 别适合作为微器件的结构材料。材料的力学性能在微 据直观便于分析，具有显著的优势¨“]。 器件的仿真设计和实际使用中起到重要作用。主要利 先前的工作中报道了一种薄膜的单轴拉伸测试方 用常规的力学试验机和自行搭建的微拉伸平台，通过 法，利用该方法，能够比较精确地测奄厚度为几个微米 单轴拉伸方法测试了电流密度为20mA／cm2的Uv_的薄膜的弹性模量和抗拉强度等力学性能[5]。本文主 I，IGA镍薄膜的力学性能。3种测试方法的结果呈现 要利用常规的力学试验机和自行搭建的微拉伸平台， 了一致的规律性变化——弹性模量显著降低，强度显 通过3种方法测量r厚度从几微米至几百微米的Uv- 著提高，表明UV—LIGA镍具有与块体镍显著不同的 LIGA镍的力学性能。利用X射线衍射分析和场发射 力学性能。通过X射线衍射分析(xRD)，测量了该电 扫描电镜，并对其力学性能进行了初步的探讨分析。 流密度下试样的择优取向和晶粒尺寸，通过场发射扫 2实验 描电镜(SEM)观察了试样的表面形貌和拉伸断口，并 初步地分析了UV—LIGA镍力学性能的变化原因。该 2．1试样制备 测试结果为微器件的仿真设计提供了重要的参考依 拉伸试样采用本实验室中应用十分成熟的UV— 据。 LIGA技术制备，具体的制备工艺流程如下：(1)对玻 关键词： MEMS；UV-LIGA镍；电沉积；力学性能； 璃基片清洗，预处理基片；(2)甩5扯m正胶作为牺牲 单轴拉伸 层，并溅射Cr／Cu种子层；(3)根据试样的需要甩相应 中图分类号：TB301；TQl53文献标识码：A 厚度的正胶，光刻图形化，随后电镀镍；(4)去除图形 文章编号：1001—9731(2010)02—0354—04 化光刻胶。在丙酮溶液中缓慢释放试样，随后去除 1 引 言 Cr／Cu种子层，最后在600C烘箱中将试样烘干。 电镀镍采用表1所示的溶液成分及工艺条件。 I．IGA技术和Uv-LIGA技术的广泛应用，突破表l 电镀镍溶液成份及工艺条件 了微机电系统(MEMS)技术单纯应用硅材料的局限， Table1 ofnickel solutionand Compositionplating 使得金属、聚合物、陶瓷等能够用来制造微器件或者微 conditions process 结构。其中，利用UV—l。IGA技术制备的镍，具有沉积 电镀液