Influence of the structure of multilayer thin Ni/Cu films on their mechanical properties and MEMS devices fabrication applications
Uticaj strukture višeslojnih tankih filmova nikla i bakra na njihova mehanička svojstva i primenu u izradi MEMS naprava
Апстракт
Multilayer Ni/Cu films were alternately electrochemically deposited on polycrystalline Cu substrate by dual-bath technique. Change of the parameters such as total film thickness, sublayer thickness and sublayer thickness ratio influences the mechanical properties of the multilayer Ni/Cu films and gives the possibilities for different MEMS fabrication applications. Thin Ni and Cu films with sublayer thickness from 75 nm to 5 µm have good interlayer adhesion. Decreasing the sublayer thickness leads to increase in the composite microhardness value. Delamination of the layers is noticed for the sublayer thickness greater than 5 µm. Three-dimensional Ni microstructures can be fabricated using multilayer Ni/Cu film by selective etching of Cu layers in in acidic thiourea solution („surface micromachining“ technique).
Tehnikom elektrohemijske depozicije iz dva kupatila (DBT), dobijeni su višeslojni filmovi Ni i Cu naizmeničnim deponovanjem na polikristalni bakarni supstrat. Promena parametara kao što su ukupna debljina filma, debljina pojedinačnog sloja i odnos debljina pojedinačnih slojeva Ni i Cu u filmu, utiče na mehanička svojstva višeslojnih filmova i omogućava formiranje različitih struktura za njihovu primenu u MEMS-u. Tanki filmovi Ni i Cu sa debljinom slojeva od 75 nm do 5 μm pokazuju dobru međuslojnu adheziju. Smanjenjem debljine pojedinačnog sloja do 300 nm i povećanjem odnosa debljina slojeva Ni:Cu na 1:4, došlo se do višestrukog povećanja vrednosti Vikersove mikrotvrdoće u odnosu na jednoslojne metalne filmove. Filmovi sa debljinom slojeva većom od 5 mikrometara, nemaju dobru medjuslojnu adheziju i uočava se delaminacija slojeva. Sve strukture višeslojnih filmova Ni i Cu se mogu primeniti za izradu trodimenzionalnih MEMS struktura od nikla, metodom selektivnog nagrizanja sloja bakra u k...iselom rastvoru tiouree (tehnikom „površinskog mikromašinstva“).
Кључне речи:
Elektrohemijska depozicija Ni i Cu / Višeslojni tanki filmovi / Vikersova mikrotvrdoća / Adhezija slojeva u filmu / Selektivno nagrizanjeИзвор:
Zbornik 59. konferencije za elektroniku, telekomunikacije, računarstvo, automatiku i nuklearnu tehni, 2015, MO2.1.1-MO2.1.4Издавач:
- Belgrade: ETRAN – Society for electronics, telecommunication, computing, automatics and nuclear engineering
Финансирање / пројекти:
Институција/група
Tehnološko-metalurški fakultetTY - CONF AU - Mladenović, Ivana AU - Lamovec, Jelena AU - Jović, Vesna AU - Radojević, Vesna PY - 2015 UR - http://TechnoRep.tmf.bg.ac.rs/handle/123456789/2871 AB - Multilayer Ni/Cu films were alternately electrochemically deposited on polycrystalline Cu substrate by dual-bath technique. Change of the parameters such as total film thickness, sublayer thickness and sublayer thickness ratio influences the mechanical properties of the multilayer Ni/Cu films and gives the possibilities for different MEMS fabrication applications. Thin Ni and Cu films with sublayer thickness from 75 nm to 5 µm have good interlayer adhesion. Decreasing the sublayer thickness leads to increase in the composite microhardness value. Delamination of the layers is noticed for the sublayer thickness greater than 5 µm. Three-dimensional Ni microstructures can be fabricated using multilayer Ni/Cu film by selective etching of Cu layers in in acidic thiourea solution („surface micromachining“ technique). AB - Tehnikom elektrohemijske depozicije iz dva kupatila (DBT), dobijeni su višeslojni filmovi Ni i Cu naizmeničnim deponovanjem na polikristalni bakarni supstrat. Promena parametara kao što su ukupna debljina filma, debljina pojedinačnog sloja i odnos debljina pojedinačnih slojeva Ni i Cu u filmu, utiče na mehanička svojstva višeslojnih filmova i omogućava formiranje različitih struktura za njihovu primenu u MEMS-u. Tanki filmovi Ni i Cu sa debljinom slojeva od 75 nm do 5 μm pokazuju dobru međuslojnu adheziju. Smanjenjem debljine pojedinačnog sloja do 300 nm i povećanjem odnosa debljina slojeva Ni:Cu na 1:4, došlo se do višestrukog povećanja vrednosti Vikersove mikrotvrdoće u odnosu na jednoslojne metalne filmove. Filmovi sa debljinom slojeva većom od 5 mikrometara, nemaju dobru medjuslojnu adheziju i uočava se delaminacija slojeva. Sve strukture višeslojnih filmova Ni i Cu se mogu primeniti za izradu trodimenzionalnih MEMS struktura od nikla, metodom selektivnog nagrizanja sloja bakra u kiselom rastvoru tiouree (tehnikom „površinskog mikromašinstva“). PB - Belgrade: ETRAN – Society for electronics, telecommunication, computing, automatics and nuclear engineering C3 - Zbornik 59. konferencije za elektroniku, telekomunikacije, računarstvo, automatiku i nuklearnu tehni T1 - Influence of the structure of multilayer thin Ni/Cu films on their mechanical properties and MEMS devices fabrication applications T1 - Uticaj strukture višeslojnih tankih filmova nikla i bakra na njihova mehanička svojstva i primenu u izradi MEMS naprava EP - MO2.1.4 SP - MO2.1.1 UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_2871 ER -
@conference{ author = "Mladenović, Ivana and Lamovec, Jelena and Jović, Vesna and Radojević, Vesna", year = "2015", abstract = "Multilayer Ni/Cu films were alternately electrochemically deposited on polycrystalline Cu substrate by dual-bath technique. Change of the parameters such as total film thickness, sublayer thickness and sublayer thickness ratio influences the mechanical properties of the multilayer Ni/Cu films and gives the possibilities for different MEMS fabrication applications. Thin Ni and Cu films with sublayer thickness from 75 nm to 5 µm have good interlayer adhesion. Decreasing the sublayer thickness leads to increase in the composite microhardness value. Delamination of the layers is noticed for the sublayer thickness greater than 5 µm. Three-dimensional Ni microstructures can be fabricated using multilayer Ni/Cu film by selective etching of Cu layers in in acidic thiourea solution („surface micromachining“ technique)., Tehnikom elektrohemijske depozicije iz dva kupatila (DBT), dobijeni su višeslojni filmovi Ni i Cu naizmeničnim deponovanjem na polikristalni bakarni supstrat. Promena parametara kao što su ukupna debljina filma, debljina pojedinačnog sloja i odnos debljina pojedinačnih slojeva Ni i Cu u filmu, utiče na mehanička svojstva višeslojnih filmova i omogućava formiranje različitih struktura za njihovu primenu u MEMS-u. Tanki filmovi Ni i Cu sa debljinom slojeva od 75 nm do 5 μm pokazuju dobru međuslojnu adheziju. Smanjenjem debljine pojedinačnog sloja do 300 nm i povećanjem odnosa debljina slojeva Ni:Cu na 1:4, došlo se do višestrukog povećanja vrednosti Vikersove mikrotvrdoće u odnosu na jednoslojne metalne filmove. Filmovi sa debljinom slojeva većom od 5 mikrometara, nemaju dobru medjuslojnu adheziju i uočava se delaminacija slojeva. Sve strukture višeslojnih filmova Ni i Cu se mogu primeniti za izradu trodimenzionalnih MEMS struktura od nikla, metodom selektivnog nagrizanja sloja bakra u kiselom rastvoru tiouree (tehnikom „površinskog mikromašinstva“).", publisher = "Belgrade: ETRAN – Society for electronics, telecommunication, computing, automatics and nuclear engineering", journal = "Zbornik 59. konferencije za elektroniku, telekomunikacije, računarstvo, automatiku i nuklearnu tehni", title = "Influence of the structure of multilayer thin Ni/Cu films on their mechanical properties and MEMS devices fabrication applications, Uticaj strukture višeslojnih tankih filmova nikla i bakra na njihova mehanička svojstva i primenu u izradi MEMS naprava", pages = "MO2.1.4-MO2.1.1", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_2871" }
Mladenović, I., Lamovec, J., Jović, V.,& Radojević, V.. (2015). Influence of the structure of multilayer thin Ni/Cu films on their mechanical properties and MEMS devices fabrication applications. in Zbornik 59. konferencije za elektroniku, telekomunikacije, računarstvo, automatiku i nuklearnu tehni Belgrade: ETRAN – Society for electronics, telecommunication, computing, automatics and nuclear engineering., MO2.1.1-MO2.1.4. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_2871
Mladenović I, Lamovec J, Jović V, Radojević V. Influence of the structure of multilayer thin Ni/Cu films on their mechanical properties and MEMS devices fabrication applications. in Zbornik 59. konferencije za elektroniku, telekomunikacije, računarstvo, automatiku i nuklearnu tehni. 2015;:MO2.1.1-MO2.1.4. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_2871 .
Mladenović, Ivana, Lamovec, Jelena, Jović, Vesna, Radojević, Vesna, "Influence of the structure of multilayer thin Ni/Cu films on their mechanical properties and MEMS devices fabrication applications" in Zbornik 59. konferencije za elektroniku, telekomunikacije, računarstvo, automatiku i nuklearnu tehni (2015):MO2.1.1-MO2.1.4, https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_2871 .