代 俊,石庚辰

(机电工程与控制国家级重点实验室北京分部,北京 100081)

0 引言

LIGA技术是MEMS(微机电系统)领域里的一种加工工艺,目前应用于引信安全系统的加工工艺主要有体硅工艺、LIGA(准 LIGA)工艺[1]。LIGA工艺可加工金属材料,加工精度高、加工厚度大、深宽比大,且加工出的零件侧壁垂直度好,表面平整,其加工出的零件的厚度可达到1 mm[2]。现已经用于加工引信片状零件、微齿轮等。

微齿轮具有体积小,传动紧凑等优点,其应用广泛,如在航天航空的微型卫星,以及在微型机器人中实现运动转换等功能[3]。使用LIGA技术加工微齿轮具有良好前景。

如同传统的机械加工技术,LIGA加工工艺也不可避免地存在误差,并且不同加工方法有不同的特点。误差的检测与分析,对LIGA加工的微齿轮的公差标准制定和设计至关重要。然而在MEMS领域,未见误差特点的研究文献。为此,本文采用Veeco光学轮廓仪对采用LIGA制造工艺加工的微型齿轮进行误差检测。

1 LIGA加工微齿轮的工艺过程

本文以中科院微电子所的掩膜版制造工艺和中科院高能所的工艺过程和工艺水平为依据,微齿轮由设计图纸[4]到最后的零件需经历的流程见图1。

如图1所示,一般由设计人员给出CAD设计图纸,应用Link CAD软件将其转化为制造掩膜版所需的GDSII格式文件(在L-edit软件中打开),利用电子束系统将图形绘制到电子敏感材料上制成掩膜版[5],再经过光刻、显影、电铸、磨削和去光刻胶等过程[6]最终制成微齿轮。

图1 LIGA技术加工微齿轮流程Fig.1 The manufacturing process of micro-gear based on LIGA technology

2 误差检测方法与检测项目

2.1 检测方法

对按传统方法加工的计时仪器用齿轮,一般采用投影样板法进行检测,即将齿轮放大100倍或50、20、10倍投影样板,再与设计图纸进行比对检测。……