本發(fā)明涉及金屬微結(jié)構(gòu)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在金屬基底上制備微同軸金屬結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)：

在微結(jié)構(gòu)中，通常稱在基體材料上進(jìn)行非常薄的微加工得到的微結(jié)構(gòu)為二維微結(jié)構(gòu)。對(duì)于那些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不含曲面或斜面的微結(jié)構(gòu)，稱之為準(zhǔn)三維微結(jié)構(gòu)，如側(cè)壁垂直于表面的深溝槽、臺(tái)階等。只有含有曲面或任意復(fù)雜形狀的微結(jié)構(gòu)，我們才稱之為三維微結(jié)構(gòu)。在MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))中，為了滿足功能和裝配等方面要求，很多元器件都需要具有斜面、自由曲面等三維微結(jié)構(gòu)，特別是微同軸結(jié)構(gòu)，目前已引起了大多數(shù)研究學(xué)者的關(guān)注。

微機(jī)械加工技術(shù)主要包括體微機(jī)械加工技術(shù)、表面微機(jī)械加工技術(shù)、LIGA(即光刻、電鑄和注塑的縮寫)技術(shù)、準(zhǔn)liga技術(shù)、晶片鍵合技術(shù)和微機(jī)械組裝技術(shù)等。由于側(cè)壁陡直、深寬比大的微結(jié)構(gòu)不僅可以提高微型器件的性能，而且還能增加微型器件的強(qiáng)度，防止因機(jī)械失效或應(yīng)力集中產(chǎn)生的破壞，因此，三維微結(jié)構(gòu)的制作技術(shù)成為了MEMS加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。

現(xiàn)有3D-微同軸結(jié)構(gòu)的加工制備工藝大都是利用光刻工藝制作出同軸傳輸線凹槽，然后進(jìn)行電鍍，光刻工藝與電鍍工藝對(duì)此交替使用，最后電鍍出微同軸結(jié)構(gòu)，將光刻膠剝離即可制得微同軸結(jié)構(gòu)。此方法制備的微同軸結(jié)構(gòu)側(cè)壁粗糙度較大且側(cè)壁垂直度較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在金屬基底上制備微同軸金屬結(jié)構(gòu)的方法，采用的技術(shù)手段是UV-LIGA、微電鑄及微電鑄后處理技術(shù)，金屬外殼一次性微電鑄成型，可解決目前的多層連續(xù)加工工藝存在的中心對(duì)準(zhǔn)難、金屬外壁粗糙度大以及垂直度低等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種在金屬基底上制備微同軸金屬結(jié)構(gòu)的方法，該方法具體包括以下步驟：

在金屬基底上涂覆一層負(fù)性光刻膠；將負(fù)性光刻膠在掩膜板下光刻、顯影得到微同軸金屬結(jié)構(gòu)的金屬底層的膠膜結(jié)構(gòu)；對(duì)膠膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行微電鑄，得到微 同軸金屬結(jié)構(gòu)的金屬底層；

在金屬底層上涂覆一層SU-8光刻膠；對(duì)SU-8光刻膠進(jìn)行光刻、顯影，得SU-8支撐體；在SU-8支撐體上涂覆負(fù)性光刻膠，對(duì)負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻、顯影，得金屬內(nèi)軸的膠膜結(jié)構(gòu)；對(duì)金屬內(nèi)膜的膠膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行微電鑄，獲得金屬內(nèi)軸；

將金屬基底上所有的負(fù)性光刻膠剝離，得三層微結(jié)構(gòu)，從下至上依次為金屬底層、SU-8支撐體和金屬內(nèi)軸；對(duì)三層微結(jié)構(gòu)涂覆負(fù)性光刻膠，對(duì)負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻、顯影，得倒U型金屬外殼的膠膜結(jié)構(gòu)；對(duì)倒U型金屬外殼的膠膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行微電鑄，得到倒U型金屬外殼；剝離倒U型金屬外殼內(nèi)的負(fù)性光刻膠，得到微同軸結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，在包含三層微結(jié)構(gòu)的銅基片上涂覆210微米厚的KMPR負(fù)性光刻膠，將涂覆KMPR負(fù)性光刻膠的銅基片置于鍍鉻掩膜版下，鍍鉻掩膜版上為刻有U型銅外殼圖案并且厚度為3mm的玻璃材質(zhì)，使用波長(zhǎng)約為365nm的紫外光曝光；將銅基片浸沒在TMAH中顯影，得U型銅外殼的膠膜結(jié)構(gòu)；將含有膠膜結(jié)構(gòu)的銅基片置于由9080g無水硫酸銅、1283ml硫酸、4ml鹽酸以及76g十二水硫酸鋁鉀混合配制的電鑄液內(nèi)，在32.2℃的電鑄溫度下進(jìn)行微電鑄，得到微同軸金屬結(jié)構(gòu)的U型銅外殼；用PG去膠劑完全去除銅基片上的KMPR膠膜，獲得U型銅外殼，即得到所需微同軸金屬結(jié)構(gòu)。

該方法可以使得微同軸金屬結(jié)構(gòu)的外壁一次成型，可解決目前的多層連續(xù)加工工藝存在的中心對(duì)準(zhǔn)難、金屬外壁粗糙度大以及垂直度低等問題。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明的在金屬基底上制備微同軸金屬結(jié)構(gòu)的方法中金屬外殼可以一次性微電鑄成型；所得金屬外殼的側(cè)壁粗糙度小和垂直度良好，其中金屬內(nèi)軸位于金屬外殼的正中心，需要不導(dǎo)電的支撐體作為支撐，SU-8通過光刻工藝形成的膠膜結(jié)構(gòu)完全符合支撐體的要求，此方法制備步驟簡(jiǎn)練，工藝簡(jiǎn)單，成本低，效果優(yōu)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例加工工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例微同軸金屬結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-金屬基底、2-倒U型金屬外殼、3-SU-8支撐體、4-金屬內(nèi)軸

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種在金屬基底上制備微同軸金屬結(jié)構(gòu)的方法。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1和圖2所示，一種在金屬基底上制備微同軸金屬結(jié)構(gòu)的方法，該方法具體包括以下步驟：

在銅基底1(圖1中a)上涂覆一層負(fù)性光刻膠KMPR(圖1中b)；將負(fù)性光刻膠在掩膜板下光刻、顯影得到微同軸金屬結(jié)構(gòu)的金屬底層的膠膜結(jié)構(gòu)(圖1中c)；對(duì)膠膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行微電鑄，得到微同軸金屬結(jié)構(gòu)的金屬底層(圖1中d)；

在金屬底層上涂覆一層SU-8光刻膠(圖1中e)；對(duì)SU-8光刻膠進(jìn)行光刻、顯影，得SU-8支撐體3(圖1中f)；在SU-8支撐體3上涂覆負(fù)性光刻膠(圖1中g(shù))，對(duì)負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻、顯影，得金屬內(nèi)軸的膠膜結(jié)構(gòu)(圖1中h)；對(duì)金屬內(nèi)膜的膠膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行微電鑄，獲得金屬內(nèi)軸4(圖1中i)；

將金屬基底上所有的負(fù)性光刻膠剝離，得三層微結(jié)構(gòu)(圖1中j)，從下至上依次為金屬底層1、SU-8支撐體3和金屬內(nèi)軸4；對(duì)三層微結(jié)構(gòu)涂覆負(fù)性光刻膠(圖1中k)，對(duì)負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻、顯影，得倒U型金屬外殼2的膠膜結(jié)構(gòu)(圖1中l(wèi))；對(duì)倒U型金屬外殼2的膠膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行微電鑄，得到倒U型金屬外殼2(圖1中m)；剝離倒U型金屬外殼2內(nèi)的負(fù)性光刻膠，得到微同軸結(jié)構(gòu)(圖1中n)。

進(jìn)一步的，對(duì)SU-8光刻膠進(jìn)行光刻、顯影，具體為：采用紫外光刻技術(shù)對(duì)SU-8光刻膠進(jìn)行光刻。

在包含三層微結(jié)構(gòu)的銅基片1上涂覆210微米厚的KMPR負(fù)性光刻膠，將涂覆KMPR負(fù)性光刻膠的銅基片1置于鍍鉻掩膜版下，鍍鉻掩膜版上為刻有U型銅 外殼圖案并且厚度為3mm的玻璃材質(zhì)，使用波長(zhǎng)約為365nm的紫外光曝光；將銅基片1浸沒在TMAH中顯影，得U型銅外殼的膠膜結(jié)構(gòu)；將含有膠膜結(jié)構(gòu)的銅基片置于由9080g無水硫酸銅、1283ml硫酸、4ml鹽酸以及76g十二水硫酸鋁鉀混合配制的電鑄液內(nèi)，在32.2℃的電鑄溫度下進(jìn)行微電鑄，得到微同軸金屬結(jié)構(gòu)的U型銅外殼；用PG去膠劑完全去除銅基片1上的KMPR膠膜，獲得U型銅外殼，即得到所需微同軸金屬結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的在金屬基底1上制備微同軸金屬結(jié)構(gòu)的方法中金屬外殼2可以一次性微電鑄成型；所得金屬外殼2的側(cè)壁粗糙度小和垂直度良好，其中金屬內(nèi)軸4位于金屬外殼的正中心，需要不導(dǎo)電的支撐體作為支撐，SU-8光刻膠通過光刻工藝形成的膠膜結(jié)構(gòu)完全符合支撐體的要求，此方法制備步驟簡(jiǎn)練，工藝簡(jiǎn)單，成本低，效果優(yōu)。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。