射频微机电系统开关软磁悬臂梁微电镀工艺

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1、第13卷第4期上海电机学院学报VolJ13NO．42010正JOURNALOFSHANGHAIDIANJIUNIVERSITY2O1O文章编号2095—0020(2010)04—0193—04射频微机电系统开关软磁悬臂梁微电镀工艺吴军民，汤学华(上海电机学院a．汽车学院；b．机械学院，上海200245)摘要：研究了一种电磁型射频(RF)微机电系统(MEMS)开关的软磁悬臂梁的制备工艺。为了得到适合MEMS器件应用的镍铁合金磁性薄膜，展开微电镀工艺分析，采用振动样品磁强计测量镍铁合金薄膜的磁参量。实验

2、结果：最大相对磁导率约为460，薄膜矫顽力约为490A／m，饱和磁感应强度约为0．9T，剩磁感应强度为0．03～0．06T。此结果为开关结构设计优化提供了依据。关键词：微机电系统；悬臂梁；镍铁；电镀；振动样品磁强计中图分类号：TQ153．2文献标识码：AMicroeIectroplati0nforSoftMagneticCantileverofRadioFrequencyMicroelectromechanicalSystemSwitchWUJunmin，TANGXuehua(a．Schoo1ofA

3、utomobile；b．SchoolofMechanical，ShanghaiDianjiUniversity，Shanghai200245，China)Abstract：Westudyasoftmagneticcantileverofmagneticradiofrequency(RF)microelectromechancalsvstem(MEMS)switchanditsfabrication．Microelectroplationisstudiedtoobtainevenandlowstres

4、sandanequalNiFealloyfilm．Asaresult，asetofparameterslSobtained，suitableformicroelectromechanicalsystem．ThemagneticparametersaremeasuredbyvibratingsamP1emagnetometer，withcoerciveforceofabout490A／m，saturatedmagneticinductionintensitvofabout0．9T，andresidua

5、lmagneticinductionintensityofabout0．O3～O．06T．Thisresearchisusefu1inthefutureoptimizationdesign．KeYwOrds：microe1ectromechanicalsystem(MEMS)；cantilever；NiFe；electroplating；vibra—tingsamplemagnetometer基于微机电系统(Microelectromechanical软磁薄膜功能材料的电磁器件，如电磁MEMS开Sy

6、stem，MEMS)技术的电磁型器件，特别是采用关等，因其工艺复杂而发展滞后。其中，电磁收稿日期：2010—05—20作者简介：吴军民(1966一)，男，讲师，专业方向为机械制造及其自动化，E-mail：wujm@sdju·edu·cn194上海电机学院学报2Ol0年第4期MEMS器件的发展落后于其他类型的MEMS器善镀层的质量。件，主要在于磁性薄膜材料的微加工工艺标准化电极程度低，磁性薄膜的形貌和磁性能容易受其他MEMS工艺步骤的影响。本文主要对射频(RadioFrequency，RF)微机MEM

7、S开关软磁悬臂梁的制备工艺进行研究。在MEMS工艺中，通过电沉积方法获得厚度较大的薄膜已经比较普遍[。将电镀沉积方法应用在MEMS工艺中，可以快速和准确地获得比较图1微电镀镍铁合金薄膜的工作原理图厚的金属或合金薄膜。】。应用于MEMS器件中Fig．1PrincipleofmicroelectroplafionofNiFealloyfilm的微电镀与以防腐和美观为目的的普通电镀原理一样，同属于电化学范畴，除膜厚度不受限制外，2实验系统及镀液配方它还具有生产周期短、设备简单、易于操作等优点，可以大大降低

8、MEMS工艺薄膜沉积的成本，2．1微电镀实验设备有利于产业化。通过对微电镀工作原理的分析，根据基底特点，要想达到比较好的成膜效果，除电镀设备外，l软磁材料选择及微电镀基本原理还需微电镀实验的辅助设备，如图2所示。电镀目前，软磁薄膜材料主要分为3类：晶体材设备选用上海辰华的电化学工作站CHI660C，阴、料、非晶态材料和纳米晶材料。非品态和纳米晶阳极采用专门的电极支架固定，用加热器直接加软磁合金具有软磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高热电镀槽，进行磁力搅拌。强度和高电阻率