阅读说明：本技术 一种Ni柱子辅助PMMA微透镜阵列及其制备方法 (Ni column-assisted PMMA (polymethyl methacrylate) microlens array and preparation method thereof ) 是由 梁小筱 伊福廷 刘静 王波 张天冲 颜铭铭 徐源泽 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种Ni柱子辅助PMMA微透镜阵列及其制备方法。本方法为：1)在镀铬金的硅片上电镀Ni柱子阵列；2)在电镀有Ni柱子阵列的所述硅片上旋涂一层液态PMMA后进行烘干处理；3)运用套刻技术,将X射线掩膜版与所述硅片上的Ni柱子对准,然后进行曝光、显影后得到具有PMMA柱子阵列的样品,其中所述PMMA柱子阵列中每一PMMA柱子内部包含一Ni柱子；4)将步骤3)所得样品放入烘箱中加热,使得所述PMMA柱子阵列中的各PMMA柱子热熔为微透镜,得到微透镜阵列。本发明通过在PMMA柱子中加入Ni柱子,达到的增加微透镜接触角的效果,进而能够制备接触角较大的微透镜阵列。(The invention discloses a Ni pillar-assisted PMMA (polymethyl methacrylate) micro-lens array and a preparation method thereof. The method comprises the following steps: 1) electroplating a Ni column array on a silicon wafer plated with chrome gold; 2) spin-coating a layer of liquid PMMA on the silicon wafer electroplated with the Ni column array, and then drying; 3) aligning an X-ray mask plate with the Ni columns on the silicon wafer by using an alignment technology, and then carrying out exposure and development to obtain a sample with a PMMA column array, wherein each PMMA column in the PMMA column array comprises a Ni column; 4) putting the sample obtained in the step 3) into an oven for heating, and carrying out hot melting on each PMMA column in the PMMA column array to obtain the microlens array. According to the invention, the Ni column is added into the PMMA column, so that the effect of increasing the contact angle of the micro lens is achieved, and the micro lens array with a larger contact angle can be prepared.)

一种Ni柱子辅助PMMA微透镜阵列及其制备方法

技术领域

本发明属于微加工技术领域，涉及一种Ni柱子辅助PMMA微透镜阵列及其制备方法，可用于提高微透镜阵列的接触角。

背景技术

微透镜阵列是由单个透镜以阵列的形式排列而成的作为微光学元件，具有广泛的应用，例如，光学通信、集成成像、光纤耦合、光场显示技术等。制作微透镜阵列的方法有光刻热熔法，热压成型法，微喷打印法、飞秒激光直写法等。其中光刻热熔法因工艺相对简单，对材料和设备要求不高，工艺参数稳定且易于控制而被广泛采用。

LIGA(LIGA是德文Lithographie，Galvanoformung和Abformung三个词，即光刻、电铸和注塑的缩写)技术是基于X射线光刻技术的MEMS加工技术，主要包括X光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤。由于X射线具有非常高的平行度、极强的辐射强度、连续的光谱，使得LIGA技术在制作大高宽比、侧壁光滑、平行度偏差在亚微米范围内的三维立体结构十分具有优势。这是其它微加工技术所无法实现的。而PMMA(有机玻璃)是LIGA技术X射线同步辐射的常规光刻胶，具有高透明度、低价格、易于机械加工等优点。

传统微透镜阵列制作方法是通过光刻热熔法及LIGA技术制作微透镜阵列，一般是先制得柱状的微透镜阵列，然后将其放到恒温室中加热，当加热温度高于PMMA的玻璃化温度时，PMMA柱子在表面张力的作用下会逐渐形成球状，保持恒温一段时间后，将样品自然冷却拿出，就能得到微透镜阵列。目前传统方法无法进一步改善透镜接触角。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种Ni柱子辅助PMMA微透镜阵列及其制备方法。本发明将LIGA技术与光刻胶热熔法结合，通过套刻技术，在PMMA微柱中加入Ni柱子，导致获得的微透镜的接触角大于没有Ni柱子的微透镜。Ni柱子的加入起到了增大微透镜的接触角作用，从而能够制备接触角较大的微透镜阵列。

本发明通过在PMMA柱子中加入Ni柱子，达到的增加微透镜接触角的效果，进而能够制备接触角较大的微透镜阵列。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、旋涂一层AZ4620光刻胶，烘干后，将其曝光显影。

2、在镀铬金的硅片上电镀Ni柱子阵列，Ni柱子的直径分别为180μm，高度为7至10μm。

3、在电镀有Ni柱子阵列样品上旋涂一层液态PMMA并烘干。

4、运用套刻技术，将X射线掩膜版与样品的Ni柱子对准，经过深度同步辐射光刻及显影得到Ni柱子位于PMMA柱子中间的样品。PMMA柱子的直径为245μm，高度为104微米。

5、样品放入烘箱中加热得到微透镜阵列。

本发明具有以下创新点：

1、使用Ni柱子可以改变微透镜阵列中透镜的形貌。

2、Ni柱子使得微透镜阵列的透镜接触角增大。

本发明的优点如下：

1、相比于表面改性的方法改变透镜接触角大小，本发明操作简单，可控性强。

2、Ni柱子的加入，可以制备高宽比更大的光刻胶柱，进一步发挥LIGA技术的优势。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2实验结果图；

(a)PMMA柱子中有Ni柱子的热熔结果图，

(b)PMMA柱子中无Ni柱子的热熔结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的制备方法流程如图1所示，其步骤包括：

1、在2寸的镀铬金的硅片上旋涂一层10μm后的光刻胶。紫外曝光显影完后得到电镀Ni柱子的模具；将样品拿到电镀Ni的池子里电镀，设定电镀电流为0.03A，电镀时间为45分钟后使用去胶液去除AZ4620光刻胶，清洗晾干后即可得到具有Ni柱子阵列的样品。其中，Ni柱子度为7至10μm，直径为180μm。

2、电镀完成的样品放到去胶液里去胶，即可得到Ni柱子(无太大要求，间隔不会导致粘连现象产生即可，数量也没有要求)，高度为7至10μm，直径为180μm。

3、在电镀好Ni柱子的样品上旋涂一层液体PMMA，放到95℃热板上，加热2小时烘干液体PMMA。

4、将样品通过套刻技术使得Ni柱子与X射线掩膜版(掩膜版上的图案是后续得到Ni柱子位于PMMA柱子中间的样品的模板，X射线掩膜版图案区即圆形阵列不透光，PMMA是正胶，不透光部分不被显影液显掉)上的图案对准后，用X射线曝光。

5、曝光完的样品显影晾干后，得到PMMA柱子阵列，高度为104微米，直径为240微米，放到烘箱热熔成微透镜，热熔温度为240℃，热熔时间为30分钟，即可得到通过Ni柱子增大微透镜接触角的微透镜阵列。

6、对比实验样品，如图2所示，其中无Ni柱子的样品制作流程与有Ni柱子的类似，将制作Ni柱子的步骤去掉即可。无Ni柱子的PMMA柱子高度为109μm，直径为235μm。

尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。