为微系统应用提高SU-8压电复合膜的可制造性
Irma Rocio Vazquez1, Zeynel Guler1, Nathan Jackson1,2
1Department of Mechanical Engineering, University of New Mexico, Albuquerque, NM 87131, USA.
Micromachines
|March 28, 2024
概括
这项研究引入了使用SU-8和陶粉末用于微电子机械系统 (MEMS) 的新型可光定义的压电复合膜. 这些材料提供高分辨率和厚度,提高了压电应用的可制造性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 压电薄膜对于微电子机械系统 (MEMS) 来说至关重要,但当前的陶和聚合物选择面临着制造挑战.
- 现有的聚合物压电材料具有较低的基里温度,限制了微型制造,而聚合物复合材料很难形成图案.
- 可光定义的压电薄膜通过简化制造提供了一个解决方案,但往往由于分辨率和厚度控制不佳而受到影响.
研究的目的:
- 通过优化工艺参数和基于SU-8的压电复合材料的合成,提高压电复合膜的可制造性.
- 开发高分辨率,厚厚的压电薄膜,与非洁净室环境兼容.
- 为了研究酸泰坦酸 (BTO) 和酸酸泰坦酸 (PZT) 粉末的集成到SU-8光电阻.
主要方法:
- 将压电陶粉末 (BTO和PZT) 集成到SU-8光电阻的配方中.
- 优化光刻加工参数,包括I线 (365nm) 曝光和SU-8配方 (SU-8 3050和SU-8 3005) 的变化.
- 复合薄膜的表征使用UV-Vis光谱检测透射率和X射线衍射 (XRD) 检测晶度.
主要成果:
- 实现了高分辨率的SU-8/piezo复合材料,分辨率<2μm.
- 保持的散装压电系数 (d33) 大于5pm/V.
- 开发了厚度超过10微米的薄膜,并在堆叠层中显著增强d33特性.
结论:
- 基于SU-8的优化压电复合材料为MEMS的高分辨率厚薄膜制造提供了可行的解决方案.
- 开发的材料克服了传统压电材料的局限性,使得更容易的图案和非洁净室制造.
- 堆叠层的进一步开发表明,可以显著提高压电性能.
