[发明专利]一种微纳悬梁臂结构弹性接触器的制备方法

说明书

本发明公开了一种微纳悬梁臂结构弹性接触器的制备方法，具体步骤如下：（1）光刻：采用光刻工艺将掩膜的图形转移到Si基体上；（2）刻蚀：利用刻蚀机在Si基体上刻蚀半圆球形硅槽；（3）镀膜：在半圆球形硅槽内镂空镀膜，所述镀膜材料为铜合金；（4）钎焊：将镂空镀膜钎焊在另一材料基体上；（5）去除Si基体：采用物理方法或者化学方法将Si基体去除，即可得到弹性接触器。本发明提供的弹片或弹性接触器制备工艺简单，干法刻蚀、镀膜，几乎不污染环境，克服了电铸工艺以及化学腐蚀工艺污染环境的缺点，加工效率高，能够保证尺寸与加工精度。

技术领域

本发明属于微机电技术领域，具体涉及一种微纳悬梁臂结构弹性接触器的制备方法。

背景技术

随着微机电系统广泛应用于各类行业，微机电系统接触性能的可靠性越来越受到人们重视，在可分离的弹性接触器的导电性能、弹性、使用寿命上产生了很多问题。纳米弹簧、弹簧针、微弹簧片等其他微纳弹簧器件已经制备出来，他们可以实现两个微纳器件，或者芯片与基体之间产生弹性连接。可是，没有一种通用的弹性接触器件能够达到所有的设计性能要求，甚至在一个具体应用的元器件上，一些弹性接触器也达不到使用的性能的要求。

在工业生产中，可以采用3D打印技术、激光切割技术，制备出微纳弹片，但是，这两种技术加工效率较低；采用冲压模具加工，容易产生毛刺，同时，冲压模具很难达到直径为50μm左右器件的加工精度；电铸工艺以及化学腐蚀工艺污染环境。由于这些弹性器件广泛应用在线性马达、电机、医疗、物探设备精密零件等装置上，微型电子电路接触的可分离弹性接触器是一个急需解决的问题。

深圳卓力达主要采用铍铜湿法蚀刻加工的方式进行加工制备出二维的弹片，但是，光刻，湿法腐蚀很难做出三维弹片。

专利号US 7371073B2中论述了三维弹片的制备方法，它首先利用等离子刻蚀设备，在Si基体上刻蚀出圆柱状台阶，然后将圆柱状台阶刻蚀成半圆球状，利用半圆球凸台的外表面，作为基体制备接触弹片。其缺点为圆柱状台阶刻蚀成半圆球状凸台这道工艺难以控制，半圆球凸台表面的粗糙度大，不利于脱模。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种微纳悬梁臂结构弹性接触器的制备方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种微纳悬梁臂结构弹性接触器的制备方法，具体步骤如下：

(1)光刻：采用光刻工艺将掩膜的图形转移到Si基体上；

(2)刻蚀：利用刻蚀机在Si基体上刻蚀半圆球形硅槽；

(3)镀膜：在半圆球形硅槽内镂空镀膜，所述镀膜材料为铜合金；

(4)钎焊：将镂空镀膜钎焊在另一材料基体上；

(5)去除Si基体：采用物理方法或者化学方法将Si基体去除，即可得到弹性接触器。

所述步骤(1)中，利用化学膜层光刻胶掩膜，采用厚胶工艺，在Si基体上表面涂上7-10μm厚的光刻胶，再通过强光照射在光刻胶上制备出掩膜图形。

所述强光照射的曝光照度为10-15W/cm²，曝光时间选择为20-30s。

所述步骤(2)中刻蚀工艺条件为：上电极功率为400-600W，下电极功率为50-200W，SF₆气体流量为40-60sccm，气压为10-20Pa，刻蚀时间3-4h。

当步骤(2)中的Si槽刻蚀深度大于200μm，步骤(1)中采用物理气相沉积法或化学气相沉积法制备掩膜。