3　X 射线深层光刻和微电铸

    用以上的微齿轮LIGA 掩模板作掩模，PMMA 作为光刻胶，使用中国科学院高能物理研究所同步辐射装置的X 射线作光源(该同步装置储存环能量为2.2 GeV ，电子束流强为80mA)，进行曝光试验。然后显影并电铸镍，为使电铸时电流密度均匀，在设计时对原无孔的行星轮中间加了φ0.15 mm 小孔，以使铸后结构完整，质地致密，表面光滑。图4 是镍微齿轮的电镜照片。

图4　镍微齿轮的电镜照片

    4　微复制

    微复制可以得到大深宽比的微结构。微复制所需要的塑料材料成本低、种类多。我们的研究工作是在真空热压系统下进行的，设备简单、塑料用量少、对模具的影响小、微结构容易加工。图5 是微复制原理图。在得到金属模具后，微齿轮的微复制工作就可以开展。

图5　微复制原理图

    模压工艺中，模压温度、模压压力和时间、脱模温度、脱模速率和距离都是决定模压效果好坏的因素。对于非结晶塑料，其模压温度应达到其玻璃化温度(T g) 以上。对于结晶性塑料则其模压温度应达到其融熔温度(T m ) 以上，这样，塑料中大分子链的链段运动才能充分发展，塑料相应处于高弹态，在较小的压力下，即可迅速发生较大的形变。在脱模时，为了保证塑料微结构有足够的力学性能而不至于在脱模过程中损坏，脱模温度应低于塑料的T g 或T m ，否则微结构没有足够的强度[ 7 ]。但如果脱模温度过低，则增加了不必要的加工周期，而微复制的效果并没有得到明显的改善。基于以上原则，我们使用PC、PMMA、PMMA (黑)、PVC、PS 进行了多次模压试验，得到表2 所示的模压工艺参数。图6 是一微齿轮微复制结构。

表2　模压工艺参数

    5　微减速器的微装配
 
    在得到金属镍微齿轮后，经清洗，即可组装成微行星齿轮减速器。由于要在内径φ1.5 mm 的孔中把模数仅0.03mm 的4 种微齿轮进行装配，并且还要和< 2mm 的微马达相连，所以必须在显微镜下用特殊的工装进行。微马达通过φ0.25 mm 的轴和太阳轮相连作为输入，微减速器的输出轴直径为0.5mm，采用宝石轴承，以减小摩擦。这样，减速比为44：2 的微行星齿轮减速器可和φ2mm 的微马达共同组成一个微驱动器。图7 是其装配后的照片。

图6　微齿轮微复制结构　　图7　微行星齿轮减速器