随着微机电系统的发展,金属微器件越来越受到人们的关注。金属微器件的制作方法有多种,包括电火花加工技术、激光加工技术和微电铸技术等。其中,微电铸技术以其复制精度高、可批量化生产的优势,更适合于金属微器件的加工制作。在利用微电铸技术制作金属微器件的过程中存在着微电铸层与金属基底界面结合性能差的问题。微电铸层与金属基底结合不牢使得微电铸层容易从金属基底脱落,严重时会造成金属微器件的制作失败。此问题影响了金属微器件的质量从而成为制约微电铸技术发展的瓶颈问题之一。本文针对微电铸层与金属基底的界面结合性能开展研究。为了明晰微电铸层晶粒尺寸与界面结合能的定量关系,本文根据断裂能量平衡准则、表面张力模型和米德马半经验电子模型建立了晶粒尺寸与界面结合能关系的理论模型。模型表明,界面结合能随着晶粒尺寸的增大而增大,并逐渐趋于稳定。为了验证模型的正确性,设计了微电铸实验,利用不同的电流密度制备了不同晶粒尺寸的微电铸层。采用X Ray Diffraction (XRD)衍射法测量了微电铸层晶粒尺寸,利用划痕法表征了界面结合能。实验结果表明,随着微电铸层晶粒尺寸的增大界面结合能逐渐增大,并趋于稳定。实验结果验证了模型的正确性。该模型为合理选取小电流密度、超声电铸等适度增大晶粒尺寸,提高界面结合能的电铸工艺参数提供一定的理论依据。研究了电流密度对微电铸层与金属基底界面结合能的影响。在晶粒尺寸与界面结合能关系的理论模型的基础上,分析了电流密度对晶粒尺寸和界面结合能的影响。设计了不同电流密度的电铸实验,测量了微电铸层晶粒尺寸、压应力和真实接触表面积,利用划痕法表征了界面结合能。根据金属离子局部放电理论和阴极极化理论对小电流密度提高界面结合能的机理进行了分析：一方面,利用小电流密度进行电铸其阴极过电位较低,制备的微电铸层晶粒尺寸较大,根据晶粒尺寸与界面结合能关系的理论模型,适度增大晶粒尺寸能够提高界面结合能；另一方面,小电流密度增大了微电铸层真实接触表面积,提高了微电铸层与基底的机械嵌合作用,改善了界面结合能。小电流密度电铸法可以有效提高界面结合能。研究了超声电铸法对微电铸层与金属基底界面结合能的影响。设计了超声电铸实验,研究了超声场对电铸反应过程的影响,利用极化法研究了超声条件下的阴极极化特性,利用交流阻抗法研究了超声条件下的电铸反应速率。实验结果表明,超声条件下的微电铸层压应力较小,晶粒尺寸与真实接触表面积较大。界面结合能首先随着超声功率的增大而增大,在超声功率为200W时最高,随后略有减小。界面结合能在超声频率为40kHz时较高,随着超声频率的增大逐渐减小。本文根据晶粒尺寸与界面结合能关系的理论模型,探讨了超声场提高界面结合能的机理,即：在电铸过程中施加超声场能够减小阴极过电位,适度增大微电铸层晶粒尺寸从而提高界面结合能。另一方面超声场增大了微电铸层的真实接触表面积,提高了微电铸层与基底的机械嵌合作用进而改善了界面结合能。在电铸过程中采用功率为200W、频率为40kHz的超声进行电铸提高界面结合能的效果较好。提出了超声复合电铸提高界面结合能的新方法。首先探讨了化学腐蚀法对界面结合能的影响。设计了化学腐蚀电铸实验,实验结果表明,化学腐蚀法能够提高基底表面粗糙度Ra,增大微电铸层的真实接触表面积,从而提高界面结合能。在化学腐蚀法、小电流密度电铸法与超声电铸法的研究基础上,以晶粒尺寸与界面结合能关系的理论模型为指导,提出了超声复合电铸提高界面结合能的新方法,并通过实验加以验证。复合电铸实验结果表明,相对于普通电铸法,超声复合电铸法使得界面结合能提高了134%。为了验证超声复合电铸法提高金属微器件界面结合性能的效果,利用超声复合电铸法制备了金属微柱阵列结构,并表征了金属微柱阵列结构的界面结合性能。实验结果表明,超声复合电铸法提高了金属微柱阵列结构的界面结合性能。本文研究工作对提高金属微器件的界面结合性能具有一定的借鉴意义。