[发明专利]微结构加工方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种超材料的微结构加工方法。

【背景技术】

超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而或得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料，因此为设计和合成超材料，人们进行了很多研究工作。超材料包括人造结构以及人造结构所附着的材料，该附着材料对人造结构起到支撑作用，因此可以是任何与人造结构不同的材料，这两种材料的叠加会在空间中产生一个等效介电常数与磁导率，而这两个物理参数分别对应了材料的电场响应与磁场响应。

目前超材料的微结构加工都是采用电路板的化学刻蚀的方法，此方法所用的基片上的铜箔与基片间结合力差。

需要提供一种新的微结构加工方法，能够改善基片上的铜箔与基片间的结合力。

【发明内容】

本发明提供一种微结构加工方法，采取蒸发镀膜的方式来加工微结构，可大大提高铜箔与基片的结合力并大大节省了铜金属的用量，并且可以大批量高效率进行超材料的批量化加工生产。

蒸发镀膜是指通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面。蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间，或决定于装料量，并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。

蒸发源可用三种类型。其一为电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状，通以电流，加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质，电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。其二为高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。其三为电子束加热源：适用于蒸发温度较高的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。

蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜。

根据本发明的一个主要方面，提供一种微结构加工方法，该方法利用蒸发镀膜装置，包括以下步骤：

a、获取超材料基片；

b、获取图案化的掩膜板；

c、将图案化的掩膜板覆盖在超材料基片上；

d、将超材料基片放置在蒸发源前方，并将蒸发物质放置在蒸发源上；

e、将蒸发镀膜装置的真空室抽成高真空；

f、使蒸发源加热至预定温度进行蒸发，经预定时间后停止蒸发；

g、从超材料基片上揭去掩膜板即得到所需要的金属微结构。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，超材料基片为环氧树脂基片、陶瓷基片或铁电体基片。

根据本发明的一个方面，蒸发物质包括铜片、银片、金片。

根据本发明的一个方面，金属微结构包括多个阵列排布的微结构单元，微结构单元为工字型或工字衍生型金属线结构。

根据本发明的一个方面，金属微结构包括多个阵列排布的微结构单元，微结构单元为开口环型或开口环衍生型金属线结构。

根据本发明的一个方面，利用电子束光刻方法来制备图案化的掩膜。

根据本发明的一个方面，蒸发源是电阻加热源或高频感应加热源或电子束加热源。

根据本发明的一个方面，蒸发源构造成热丝或坩埚的形式。

根据本发明的一个方面，蒸发源是钨丝。

根据本发明的一个方面，蒸发过程中，旋转该超材料基片。

根据本发明的一个方面，设置有多个蒸发源。

根据本发明的一个方面，超材料基片距蒸发源的距离为10-20cm。

根据本发明的一个方面，超材料基片距蒸发源的距离为15cm。

应当认识到，本发明以上各方面中的特征可以在本发明的范围内自由组合，而并不受其顺序的限制——只要组合后的技术方案落在本发明的实质精神内。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对本发明的附图作简单地介绍，其中：

图1为用于实施本发明的微结构加工方法的一种蒸发镀膜装置的示意图。

图2则示意性地显示了实施本发明的微结构加工方法的流程。