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在MEMS器件中,悬臂梁和膜桥是射频MEMS开关、微继电器、加速度计以及微机械光开关等微操作器实现其功能的关键微机械结构,悬臂梁和膜桥的性能直接决定了微操作器的性能好坏。
目前微机械结构绝大多数选用多晶硅、氮化硅等杨式模量很大的刚性材料。本论文则对有机材料光刻胶制作悬臂梁和膜桥微机械结构的方法进行研究。光刻胶是一种杨式模量很低的“柔性”有机材料,很小的外加载荷就可以使其产生较大的变形挠度,因此利用这种有机材料制作出的MEMS微操作器将具有更高的灵敏度、更低的驱动电压。
本论文在实验中主要采用光刻技术和牺牲层技术制作出结构完好的光刻胶悬臂梁和膜桥。针对实际加工过程中,由于表面粘连导致微结构失效的问题,本文提出离心分离牺牲层工艺,利用离心力克服液体下拉的表面张力,释放微结构,在实验中取得很好的效果。
同时为了检测和判断制作出的悬臂梁和膜桥微结构的质量,本文提出利用光刻胶对可见光是透明的特性,通过光学显微镜观察光刻胶微结构的悬空部分是否出现干涉条纹的方法,快速、准确的判断微结构的悬空情况。
本论文的主要创新点如下:1.提出离心分离牺牲层工艺。利用离心力来克服液体的表面张力,解决制作“柔性”悬臂梁和膜桥微结构中的粘连失效问题;2.提出通过光学显微镜观察是否出现干涉条纹,来快速判断光刻胶微结构悬空情况的方法;3.总结出一套用于制作光刻胶微结构的工艺流程及工艺条件;4.实际制作出光刻胶有机材料的“柔性”悬臂梁和膜桥微结构。本论文完成的光刻胶悬臂梁和膜桥微机械结构的理论和实验研究,为今后实际制作有机材料的MEMS微操作器打下基础。