双层双面平面微线圈制作的方法技术

本发明专利技术属于微机械构件，涉及双层双面平面微线圈的制作步骤如下：硅片双面抛光，双面氧化，双面光刻、腐蚀形成通孔；双面生长电铸阴极，厚胶双面光刻、电铸，形成上、下一层微线圈及通孔引线，去胶；进行第二次厚胶双面光刻后电铸磁芯；去胶，刻蚀掉电铸阴极；双面光刻形成绝缘层，双面溅射电铸阴极；进行第三次厚胶双面光刻、电铸形成上、下二层微线圈，去胶；进行第四次厚胶双面光刻、电铸形成上、下附加磁芯；去胶及电铸阴极；制作双面保护层。本发明专利技术提供了一种平面微线圈的电磁力大、减少了体积的双层双面平面微线圈制作方法。采用本发明专利技术制造的平面电磁微电机可应用于工业、航天、军事、医学及科学研究等领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微机械构件，涉及一种对微型平面线圈及制作方法的改进。
技术介绍
军事上的武器装备急需小型化与微型化，目前研制的微型化驱动器均将微机械平面线圈制作于衬底的上表面，为单面微线圈。当需要制作两层或多层微线圈时，则在一层微线圈上表面制作绝缘层，然后再制作另一层微线圈(章吉良，杨春生等，Φ2mm微马达驱动旋转式微泵，微细加工技术，2000年，第一期，55-60)。其结构如图1所示。它包括衬底1-1，电铸阴极1-2，第一层微线圈1-3，绝缘层1-4、1-6，第二层微线圈1-5，三氧化二铝耐磨层1-7。电铸阴极位于衬底的上表面并与之接触，第一层微线圈位于电铸阴极上表面并与之接触，绝缘层位于第一层微线圈之间及上表面并与之接触，第二层微线圈位于绝缘层的上表面并与之接触，绝缘层位于第二层微线圈之间及上表面并与之接触，三氧化二铝耐磨层位于绝缘层上表面并与之接触。其工艺步骤如图2所示首先在铁氧体衬底表面淀积一层金属薄膜作为电铸阴极(如图2-1)；涂胶、曝光、显影后形成电铸掩模(如图2-2)；电铸铜后去除光刻胶，刻蚀电铸阴极形成第一层微线圈(如图2-3)；涂光刻胶并高温处理形成绝缘层(如图2-4)；重复工艺2-1-2-2形成第二层微线圈(如图2-5)；最后用三氧化二铝作为耐磨层和润滑层(如图2-6)。
技术实现思路
为了解决已有技术采用单面微线圈的结构，当应用于平面微电机时易出现的单边拉力，使微线圈在相同体积的情况下电磁力矩小的问题，本专利技术的目的是将要提供一种电磁力矩大、体积小的双层双面平面微线圈制作方法。本专利技术的制作方法步骤如下a、首先将硅片双面抛光；b、在硅片的上、下表面各生长一层薄膜；c、用普通光刻胶双面光刻、腐蚀上述的薄膜形成腐蚀窗口；d、对上述腐蚀窗口处的硅进行腐蚀形成通孔，如图5-1所示；e、对步骤d双面生长金属薄膜作为上、下一层电铸阴极，如图5-2所示；f、对步骤e进行第一次厚胶双面光刻，显影后形成上、下一层微线圈胶模，如图5-3所示；g、对步骤f精密脉冲电铸，形成上、下一层微线圈及通孔引线，如图5-4所示；h、去除步骤g光刻胶，如图5-5所示；i、对步骤h进行第二次厚胶双面光刻，光刻胶遮盖微线圈而使通孔引线暴露出来，如图5-6所示；j、在步骤i通孔引线的内壁电铸形成坡莫合金磁芯结构，如图5-7所示；k、去除步骤j双面的光刻胶，并刻蚀掉步骤e生长的上、下一层电铸阴极，如图5-8所示；l、在步骤k的上、下表面光刻形成上、下绝缘层，如图5-9所示；m、在步骤l的上、下表面再次溅射金属薄膜作为上、下二层电铸阴极，如图5-10所示；n、在步骤m的上、下表面进行第三次厚胶双面光刻，显影后形成上、下二层微线圈胶模，然后电铸形成上、下二层微线圈，去除光刻胶，如图5-11所示；o、在步骤n的上、下表面进行第四次厚胶双面光刻，显影后电铸形成坡莫合金上、下附加磁芯，如图5-12所示；p、去除步骤o的光刻胶及上、下二层电铸阴极，如图5-13；q、在步骤p的上、下表面制作上、下保护层，如图5-14。本专利技术采用双层双面平面微线圈，解决了已有技术采用单面微线圈的结构，使平面微电机易出现的单边拉力，使微线圈在相同体积的情况下电磁力矩小的问题。采用硅材料作衬底使微线圈便于与电路及其它微器件集成。同时因结构设计中充分利用坡莫合金的电、磁特性，使坡莫合金即充当通孔导线又同时作为磁芯可降低磁阻，为此本专利技术提供了一种平面微线圈的电磁力大、减少了体积的双层双面平面微线圈制作方法。采用本专利技术制造的平面电磁微电机可应用于工业、航天、军事、医学及科学研究等领域。附图说明图1已有技术微线圈结构2已有技术微线圈结构及工艺流程图3本专利技术的第一、二层微线圈结构示意4本专利技术的结构5本专利技术双面微线圈的工艺步骤流程图具体实施例方式本专利技术的图3中图3-1为第一层微线圈，图3-2为第二层微线圈结构示意图。实施例如图5所示a步骤中硅片材料选用厚度为380μm的P型(100)。b步骤中上、下绝缘层材料选用二氧化硅薄膜，用氢氧合成方法生长，厚度约1μm。C步骤中光刻胶可选用BP212型正性光刻胶，或AZ1500系列光刻胶，腐蚀方式为湿法腐蚀。d步骤中硅腐蚀可采用40％KOH溶液进行各向异性湿法腐蚀，或用ICP设备进行干法刻蚀。e步骤中金属薄膜可选用铜/铬，用溅射方法生长，膜厚度为100-500nm。f步骤中光刻胶选用AZP4903、AZP4620等，表面胶厚为20μm-40μm。g步骤中上、下一层微线圈的材料为铜。h步骤中将样品在丙酮或去胶剂中浸泡以去除光刻胶。i步骤中此次表面光刻胶厚度为20-40μm，光刻胶型号与步骤f相同。j步骤中电铸材料为坡莫合金。K步骤中用丙酮或专用去胶剂去胶，用湿法或干法刻蚀去除电铸阴极。l步骤中光刻材料用光敏聚酰亚胺，光刻后将磁芯暴露而将一层微线圈掩蔽并绝缘。m步骤中溅射的金属与步骤e相同。n步骤所用的材料与条件与步骤I、j相同。o步骤工艺条件及材料与步骤j相同。p步骤工艺条件与步骤k相同。Q步骤上、下保护层材料选用聚酰亚胺，在80、150、180、220、250及300摄氏度下各一小时进行固化，然后缓慢降温以减小应力。利用本专利技术方法制作的微线圈结构如图4所示包括硅片1、上绝缘层2、下绝缘层3、上一层电铸阴极4、下一层电铸阴极5、上一层微线圈6、下一层微线圈7、上一层微线圈绝缘层8、下一层微线圈绝缘层9、上二层电铸阴极10、16、下二层电铸阴极11、17、上二层微线圈12、下二层微线圈13、上保护层14、下保护层15、上附加磁芯18、下附加磁芯19、磁芯20；上、下绝缘层2、3分别位于衬底1的上下表面并与之接触，上、下一层电铸阴极4、5分别位于上、下绝缘层2、3表面并与之接触，上、下一层微线圈6、7分别位于上、下一层电铸阴极4、5表面并与之接触，上、下一层微线圈绝缘层8、9分别位于上、下一层微线圈6、7表面并与之接触，上、下二层电铸阴极10、11分别位于上、下一层微线圈绝缘层8、9表面并与之接触，上二层电铸阴极16、下二层电铸阴极17分别位于磁芯20表面并与之接触，磁芯20穿过衬底1并与之接触，上、下附加磁芯18、19分别位于上、下二层电铸阴极16、17表面并与之接触，上、下二层微线圈12、13分别位于上、下二层电铸阴极10、11表面并与之接触，上、下保护层14、15分别覆盖于上、下二层微线圈12、13及上、下附加磁芯18、19表面并与之接触。权利要求1.双层双面平面微线圈制作，其特征在于其制作步骤如下a、首先将硅片双面抛光；b、在硅片的上、下表面各生长一层薄膜；c、用普通光刻胶双面光刻、腐蚀上述的薄膜形成腐蚀窗口；d、对上述腐蚀窗口处的硅进行腐蚀形成通孔；e、对步骤d双面生长金属薄膜作为上、下一层电铸阴极；f、对步骤e进行第一次厚胶双面光刻，显影后形成上、下一层微线圈胶模；g、对步骤f精密脉冲电铸，形成上、下一层微线圈及通孔引线；h、去除步骤g光刻胶；i、对步骤h进行第二次厚胶双面光刻，光刻胶遮盖微线圈而使通孔引线暴露出来；j、在步骤i通孔引线的内壁电铸形成坡莫合金磁芯结构；k、去除步骤j双面的光刻胶，并刻蚀掉步骤e生长的上、下一层电铸阴极；l、在步骤k的上、下表面光刻形成上、下绝缘层；m、在步骤l的上、下表面再次溅射金属薄膜作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
双层双面平面微线圈制作，其特征在于：其制作步骤如下：ａ、首先将硅片双面抛光；ｂ、在硅片的上、下表面各生长一层薄膜；ｃ、用普通光刻胶双面光刻、腐蚀上述的薄膜形成腐蚀窗口；ｄ、对上述腐蚀窗口处的硅进行腐蚀形成通孔 ；ｅ、对步骤ｄ双面生长金属薄膜作为上、下一层电铸阴极；ｆ、对步骤ｅ进行第一次厚胶双面光刻，显影后形成上、下一层微线圈胶模；ｇ、对步骤ｆ精密脉冲电铸，形成上、下一层微线圈及通孔引线；ｈ、去除步骤ｇ光刻胶；　 　ｉ、对步骤ｈ进行第二次厚胶双面光刻，光刻胶遮盖微线圈而使通孔引线暴露出来；ｊ、在步骤ｉ通孔引线的内壁电铸形成坡莫合金磁芯结构；ｋ、去除步骤ｊ双面的光刻胶，并刻蚀掉步骤ｅ生长的上、下一层电铸阴极；ｌ、在步骤ｋ的上、下 表面光刻形成上、下绝缘层；ｍ、在步骤ｌ的上、下表面再次溅射金属薄膜作为上、下二层电铸阴极；ｎ、在步骤ｍ的上、下表面进行第三次厚胶双面光刻，显影后形成上、下二层微线圈胶模，然后电铸形成上、下二层微线圈，去除光刻胶；ｏ、 在步骤ｎ的上、下表面进行第四次厚胶双面光刻，显影后电铸形成坡莫合金上、下附加磁芯；ｐ、去除步骤ｏ的光刻胶及上、下二层电铸阴极；ｑ、在步骤ｐ的上、下表面制作上、下保护层。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁静秋，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]