微安全機構(gòu)引信的制備-XXX譯

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1、TheFabricationofMEMSFuzeSafetyDevice微安全機構(gòu)引信的制備Jiashengfang1,aDuLiqun1,bNieWeirong2LiQilei2(1微機械中心,大連技術(shù)學院,大連,遼寧,中國;1,2機械電子學院,南京科技大學,南京,江蘇,中國;ajeffrey2008aoyun@163.com;bduliqun@dlut.edu.cn)8摘要:本文介紹了一種微安全機構(gòu)引信的新微加工方法,該方法包含了厚的SU-8光刻紫外光刻過程,微電鑄過程,無支撐板生長過程和SU-8犧牲

2、層工序。與其他微機械加工方法不同,具有垂直側(cè)壁的微安全機構(gòu)引信采取了在鎳基體上直接電鑄鍍鎳的方法。在本文中,介紹了在金屬基體上直接制備兩種雙層置換設(shè)計的情況。另外,對制備中出現(xiàn)的問題進行了討論。關(guān)鍵詞:微安全機構(gòu)引信,紫外LIGA技術(shù),雙層置換設(shè)計,微電鑄Abstract:ThispaperpresentsanewmicrofabricationmethodofMEMSfuzesafetydevice,whichiscombinedwithSU-8thickphotoresistUVlithography

3、process,micro-electroformingprocess,nobackplategrowingprocessandtheprocessofSU-8assacrificelayer.Differentfromothermicrofabricationmethods,theMEMSfuzesafetydevicewithverticalsidewallswasfabricatedbymicronickelelectroformingdirectlyonNickelsubstrate.Inthis

4、paper,twokindsofdouble-layerlarge-displacementdeviceshadbeenfabricatedonmetalsubstratesdirectly.Besides,someproblemsinthefabricationprocesshadbeendiscussed.Keywords:MEMSFuzesafetydevice,UV-LIGAtechnology,double-layerlarge-displacementdevice,micro-electrof

5、orming1引言隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,微安全機構(gòu)引信作為一種新穎的方案得到了快速發(fā)展和越來越多的關(guān)注。為了得到高性能的引信,控制其體積大小顯得非常重要。而微安全機構(gòu)引信能很好的滿足這點,它比傳統(tǒng)引信小得多,能夠為其他探測設(shè)備提供空間,從而引信的安全度和破壞力得到了大幅度提升。另外,微安全機構(gòu)引信展示出了一系列引人注意的優(yōu)點,低成本,重量輕,高強度和高可靠性。引信中可動部件一般在很惡劣的環(huán)境下工作,有的需要承受幾千g的加速度。目前有幾種可加工微安全機構(gòu)引信微結(jié)構(gòu)的技術(shù),例如深度反應(yīng)離子刻蝕,LIG

6、A技術(shù),噴射模鑄法,熱壓制,紫外LIGA,粉末金屬燒結(jié),粉末金屬微結(jié)構(gòu)拉模鑄造。在這些技術(shù)中,紫外LIGA技術(shù)非常重要,其權(quán)重占到了7.2。紫外LIGA技術(shù)不僅繼承了LIGA的優(yōu)點,更得益于使用紫外光源替代了X射線發(fā)生器帶來的低成本經(jīng)濟效應(yīng)。通過控制參數(shù),可以得到具有高品質(zhì)、低成本的垂直側(cè)壁結(jié)構(gòu)樣品。在本文中,結(jié)合了紫外LIGA技術(shù)和無支撐板生長方法,使用在金屬基體上電鑄鎳的工藝方案制備了微安全機構(gòu)引信。2制備過程如圖1所示,制備過程由以下過程組成:2.1基體處理用鎳基體制造成可用的結(jié)構(gòu)。首先,把基體磨光

7、處理,然后把鎳基體放入丙酮溶液中,并用超聲波清洗機進行15分鐘清洗,去除掉表面的油和雜質(zhì),之后再放入乙醇溶液中,超聲波清洗15分鐘。2.2SU-8涂敷在基體上旋轉(zhuǎn)涂覆約70μm厚的SU-8光刻膠;在電烘干箱(WG-20)中65℃環(huán)境下慢慢烘干基體1小時,然后溫度逐漸上升到75℃,保持1小時;隨后溫度上升到85℃并保持烘干1.5小時。2.3光刻上述70μm厚的SU-8光刻膠需要照射劑量約為300mJ/cm2光;85℃環(huán)境中快速的曝光約3分鐘。理想模型在室溫下需要進行4~6分鐘的顯影。2.4電鑄電鑄環(huán)境和電解

8、液成分如下:Ni(NH2SO3)2?4H2O550g/L;NiCl210g/L;H3BO335g/L;添加劑0.1~0.15g/L;溫度:50℃;PH值約4.0;電流密度為1A/dm28,并進行攪拌。需要花費8小時得到第一層電鑄結(jié)構(gòu)。2.5濺射Cu把第一層結(jié)構(gòu)磨光,清洗,烘干;使用JS3X-808濺射系統(tǒng)在第一層結(jié)構(gòu)上濺射240nm厚的Cu膜(電鑄傳導層),功率為300W,時間約6分鐘。8圖1微安全機構(gòu)引信的詳細制備過程82.

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