微悬臂梁器件制作工艺的可靠性研究

由于传统机械加工方法不能实现微型悬臂梁阵列加工的需要,故微悬臂梁阵列的制作需要采用MEMS技术,针对MEMS中微悬臂梁制作废品率高的问题,从悬臂梁的加工工艺出发,分析了断裂、粘连、黏附等失效形式,从可靠性的角度分析失效原因,通过控制溅射铝时的温度变化有效降低层间的残余应力;通过淀积表面能厌水的覆盖层来防止黏附等相应改进措施来提高微悬臂梁器件制作的可靠性。     

利用微电铸制作镍悬臂梁

为了设计出导电的Ni微变截面悬臂梁，采用了基于成熟的电镀技术的微电铸工艺．在分析悬臂梁的变截面结构和搭建微电铸试验平台之后，设计了整个工艺流程，利用近紫外线厚胶光刻、Ni微电铸、去除牺牲层等工艺实现了悬臂梁的制作．工艺实验结果表明，整个变截面悬臂梁的铸层表面没有缺陷，但不同微电铸面积的基座、粗梁、细梁的铸层厚度不均匀，其中，铸层面积最大的基座铸层最厚，面积次之的粗梁的铸层厚度居中，面积最小的细梁的铸层最薄．实验证明在一定范围内增大占空比和降低电流密度可以抑制这种厚度不均匀现象．     

改进BP算法在微悬臂梁载荷与挠度关系研究中的应用

针对标准BP算法收敛速度慢和易陷入局部极小值等缺陷,提出了采用弹性BP算法改进标准BP算法,并将此算法应用于单晶硅(100)微悬臂梁加载后载荷与挠度间关系拟合的实验中(实验在Matlab7.0环境下实现).实验拟合结果表明:在相同载荷下挠度随微悬臂梁梁长的增长而增大,随其宽梁宽的增宽而减少,随其梁数的增多而减少,与理论...     

自带均热板的微弹簧式悬臂梁微加热器的研究

利用硅基MEMS工艺,通过背面分步刻蚀工艺湿法刻蚀<100>晶向硅片,结合SiO2薄膜热氧化工艺、磁控溅射薄膜制备工艺、光刻工艺、lift-off工艺,制备了一种自带均热板的微弹簧式悬臂梁微加热器。L型悬臂梁结构比直线型结构应力分布均匀。标定了微加热器的R-T曲线、I-V曲线。微加热器在工作电压为2.3V时,加热电阻值为60.96Ω,功耗为86.72mV,可获得673K的工作温度。     

环境振动能收集系统的微型压电悬臂梁设计与制作

研制长寿稳定电源已经成为微型无线传感网络中的关键技术之一,现有的化学电池容量有限,需要不断的逐个更换耗尽的电池,难以满足无线传感网的实际应用。本文提出利用压电材料的机电耦合特性收集环境振动能,该类型微电源有望成为MEMS提供长期电能。首先分析了利用压电材料收集振动能的原理,对微型悬臂梁结构的设计进行了简单的分析,重点介绍了用MEMS工艺加工微型悬臂梁的工艺流程。悬臂梁结构采用体硅和面硅加工工艺相结合,体硅工艺包括湿法和干法刻蚀硅及表面层结构,金属Pt层刻蚀等,面硅工艺包括溅射金属薄膜和利用Sol-Gel方法在Si/SiO2/Ti/Pt衬底上制作锆钛酸铅（Pb（Zr0.52Ti0.48）O3,PZT）压电薄膜等。经过反复工艺实验研究,确定一套稳定的微型压电能源的制作工艺流程。     

悬臂梁在煤矿生产中的应用

在日常生活中经常会见到用到悬臂梁,即一端固定,一端能够承受一定压力和拉力的梁(见图1)。煤矿生产中,悬臂梁也有着很广泛的用途,尤其是在对顶板的支护方面,有着很多其它支护方式没有的优点。     

镁基合金牺牲阳极保护在船舶上应用

由于船体材料含碳量、表面附着物等影响,船体钢板及部件会发生电化学腐蚀而使船体被锈蚀。在现代化船舶上,几乎都安装了船体外钢板及部件防腐蚀保护装置,目前,船用牺牲阳极保护法中最常用的方法是固接锌块于船壳的阴极保护法。然而使用镁牺牲阳极进行阴极保护,是一种更有效更经济的防止金属腐蚀的方法。     

微悬臂梁阵列传感系统的性能分析

对微悬臂梁阵列传感系统的一致性进行了研究。以改变温度作为激励手段,在微梁阵列检测装置上分别检测了2种微梁阵列在升温与降温时的热响应。无论是升温还是降温,2种微梁阵列的尖端位移都与温度变化成线性关系。发现2种微梁阵列升、降温检测时微梁阵列传感系统都表现出良好的热响应一致性。另外,利用单梁检测装置对其中1种微梁阵列进行了热响应检测,其热响应灵敏度与微梁阵列检测装置检测结果一致,验证了2种微梁传感装置的可靠性。微梁阵列传感系统良好的热响应一致性为将来微悬臂梁阵列用于生化传感奠定了基础。     

微电铸及其在MEMS中的应用

研究了微电铸在MEMS结构层制造工艺中的可行性并搭建了微电铸实验系统,通过对不同Watts镍电解液的成分实验得到了一组性能较好的成分配比.通过晶种层材料的实验得出Ti-Cu作为晶种层材料的优点.利用微电铸的方法制作出微机械隧道陀螺仪中的悬臂梁、挡板、驱动电极等,得到了一组比较有价值的电铸参数,并对电铸中存在的问题进行了阐述.实验结果表明,采用方波脉冲电铸能够得到晶粒粗细均匀、硬度和应力符合设计要求的悬臂梁等MEMS结构.     

全SU8微悬臂梁的制备及其弹性系数表征

采用Omnicoat作为牺牲层,经过两步光刻和湿法释放成功制备了全SU8结构的微悬臂梁,释放的成功率超过95%.针对SU8热膨胀系数大的缺点,对SU8微悬臂梁进行不同温度退火.采用原子力显微镜(AFM)系统对SU8微悬臂梁的弹性系数进行精确表征.结果表明,随着退火温度提高,SU8微悬臂梁弹性系数增大,对于250μm长3.5μm厚的悬臂梁,95℃退火后,其弹性系数为0.525 N·m-1;200℃退火后,其弹性系数增大到0.745 N·m-1.所制备的微悬臂梁被成功用于表征SU8与玻璃基底之间的相互作用.     

离子束蚀刻固体表面形貌发展研究

本文导出了离子束蚀刻固体表面形貌发展的一般方程,利用非线性方程的特征曲线解法,建立了离子束蚀刻固体表面形貌发展的三维理论,并由该理论导出了Carter等人的二维理论。     

用聚焦离子束气体辅助刻蚀在 LiNbO3上制备亚微米圆孔点阵

使用聚焦粒子束(FIB) 在LiNbO₃上刻蚀用于光子晶体的亚微米圆孔二维点阵, 研究了刻蚀束流、刻蚀时间和填充率等刻蚀参数对刻蚀结果造成的影响。为获得更好的刻蚀效果, 还采用了FIB的气体辅助刻蚀方法(gas-assisted etching , GAE) 。研究发现,与直接刻蚀结果相比,GAE 减小了反沉积效应, 得到了更好的孔形。禁带模拟计算表明, 与常规FIB 刻蚀出的锥形圆孔相比, 使用XeF₂气体辅助刻蚀得到的这种侧壁更陡直的圆孔阵列构成的光子晶体禁带更趋近于理想光子晶体的禁带。     

A New Self-assembly Metal CMG Discriminator by Multi-exposure LiGA Like Process and Sacrificial Layer Process

The counter-meshing gears （CMG） discriminator is a mechanically coded lock, which is used to prevent the occurrence of High Consequence Events. This paper advanced a new kind of self-assembly metal CMG discriminator based on multi-exposure LiGA like process and sacrificial layer process. The new CMG discriminator has the following characters except low cost： 1） it has only discrimination teeth sections; 2） the thickness of each gear layer exceeds one hundred micrometers; 3） it is axially driven by a separate dectronic magnetic micromotor directly; 4） its CMG is made of metal and is batch fabricated in the assembled state; 5） it is prevented from rotating in the opposite direction by pawl/ratchet wheel mechanism; 6） it has simpler structure. This device has better strength and reliability in abnormal environment compared to the existing surface micro machining （SMM） discriminator.     

基于DSP的CAN总线应用层协议开发与实现

针对某红外探测系统中信息交互的需要,结合TMS320F2812DSP中增强型CAN控制器模块的特点,设计了一种CAN应用层协议。该协议对扩展帧的报文标识符进行了详细定义,保证了重点探测目标的优先级,同时对信息的超时及不可靠节点制定了相应规则,满足了探测系统对信息更新的要求。最后简要介绍了协议的硬件和软件实现。     

微机械及微细加工方法的研究

基于光固化快速成型制造技术,结合光刻技术、牺牲层技术以及化学镀膜技术,研究了一种新型的微细加工方法,提出了非导电极板（光敏树脂固化物）镀膜的新方案,设计了一种有较大驱动位移的微型电容式激励器,并介绍了其加工制作的工艺流程。实验结果表明此微细加工方法是可行的,从而开辟了微细加工的新途径。     

多点柔性墩连续顶推技术在梁桥中的应用

结合工程施工实践,介绍了多点柔性墩连续顶推施工技术.     

B、Si造渣剂对光束合金化层组织结构的影响

采用B、Si造渣剂和Cr、Ni合金化粉末(Cr∶Ni=20∶80)对HT-200灰铸铁进行了光束合金化表面改性处理.实验发现,合金化层成形依赖于B、Si造渣剂对熔池金属的保护效果,合金化程度和组织均匀性则取决于B、Si造渣剂对合金化冶金过程的影响.B、Si造渣剂的加入量过少(<5mg)时,合金化层成形不良;B、Si加入量过高(>20mg)时,合金化层成分和组织均匀性下降,合金化区上部组织为γ(Fe,Ni)+(Fe,Cr)3C+α,底部组织则为γ(Fe,Ni)+莱氏体组成的亚共晶基底上分布着条块状的(Cr,Fe)7C3;而加入适量的B、Si造渣剂时,合金化层成形良好,合金化区为γ(Fe,Ni)+莱氏体组成的亚共晶组织,且组织均匀.     

预应力混凝土连续箱梁体系转换施工技术应用研究

预应力混凝土连续梁施工是个薄弱环节,直接影响着工程质量,存在较多安全隐患.以郑西客运专线某桥预应力混凝土连续箱梁体系转换的设计与施工为工程背景,介绍了一种新方法技术:0号块临时固结结构设计、合龙方式选择、体系转换施工准备、临时固结结构的固结与解除施工技术.     

水泥基碳纤维智能层检测混凝土梁的试验研究

为研究水泥基碳纤维复合材料的应变传感特性,对带有预制裂缝的混凝土梁试件进行三点弯曲试验。试验结果表明:水泥基碳纤维智能层传感器可感知混凝土梁平均应变的变化;且其与弯拉荷载呈线性变化关系。在压阻效应第一阶段,短切碳纤维发生重新搭接而使得水泥基智能层的电阻变化率随平均应变的增加而急剧增加;在压阻效应第二阶段,水泥基智能层形成新的导电网络其电阻变化率基本趋于稳定;且与梁的平均应变有很好的线性一致性。因此,可通过监测水泥基智能表层电阻变化率来监测梁的平均应变,从而达到检测裂缝宽度的要求。     

铜氧化过程中其表面"非晶膜"的AES和HREM分析

利用电子显微阄中的电子束对铜的薄膜样品进行了连续的照射和跟踪观察，结果发现，Ｃｕ在氧化过程中首先出现的是一层非晶膜，这层晶膜在电子束的照射下转变成了Ｃｕ的晶体氧化物，ＡＥＳ和ＨＲＥＭ分别结果表明，Ｃｕ表面出现的这层非晶膜，它的主要成分为Ｃｕ和Ｏ，在铜的氧化过程中起着一种氧化界面的作用，也就是说，Ｃｕ的氧化要经历两个阶段，首先是Ｃｕ与Ｏ结合形成非晶膜，接着非晶膜在适当的时候转变为铜的晶态氧化物。