MEMS器件的W2W真空封装研究

开发了一种适于MEMS器件的基于W2W(圆片对圆片)工艺的简易的圆片级真空封装方法。通过电镀工艺在MEMS器件圆片和封盖圆片上各沉积含5μm Cu和1.5μm Sn金属层的键合环。器件圆片和封盖圆片在160℃及0.01Pa的真空环境中保持10 min以形成真空,之后在270℃及4 MPa保持30 min通过Cu和Sn的互溶扩散工艺完成键合。测量键合区内Cu元素和Sn元素的重量比,证实形成了Cu3Sn和Cu6Sn5金属间化合物。通过剪切力测试对单个芯片的键合面强度进行标定,计算剪切强度达32.20 MPa。     

面向圆片级气密封装的表面活化直接键合技术

通过封装实验和性能检测,成功验证了表面活化直接键合技术应用于圆片级气密封装的可行性.实验中使用刻蚀出方形槽的硅圆片,通过化学表面活化方法.与基板硅圆片在室温下成功预键合,形成气密腔体;经过350℃、5 h的大气环境退火后强化了键合强度及气密性能.利用红外透射方法检测了键合后的硅圆片,其界面完整无明显空洞;键合界面横截面SEM图像显示键合界面均匀平整无显著缺陷.键合而成的气密腔体依次经过氦质谱仪和氟油检漏仪检测其气密性,平均漏率达到了1.175×10-8Pa·m3/s.     

基于Ag-Sn焊片共晶键合的MEMS气密性封装

研究了在MEMS气密性封装中基于Ag-Sn焊片的共晶键合技术。设计了共晶键合多层材料的结构和密封环图形,在221℃实现了良好的键合效果,充N2保护的键合环境下,平均剪切强度达到9.4 MPa.三个月前后气密性对比实验表明氦泄漏不超过5×10-4Pa.cm3/s,满足GJB548B—2005标准规定,验证了Ag-Sn共晶键合技术在MEMS气密封装中应用的可行性。     

强磁场对Sn-4Cu合金凝固过程中Cu6Sn5相的影响

为了研究强磁场对Sn-4Cu合金凝固过程中Cu6Sn5相的影响,对有无强磁场情况下合金的凝固组织进行了对比,通过X射线衍射对晶粒取向进行了分析.结果表明:在磁场作用下的凝固过程中,Cu6Sn5晶体长度增加,有沿磁场方向排列取向的趋势;试样上、底部的Cu6Sn5相形貌存在很大的差异,铜元素的分布变化显著,反映了强磁场对热对流的抑制作用;强磁场对Sn-4Cu合金中各相的影响以及对Cu6Sn5晶体取向的影响比较小.     

PC微流控芯片黏接筋与溶剂的协同辅助键合

为了在微流控芯片上形成封闭的微通道等功能单元,克服热压键合中微流控结构的塌陷和热压所致芯片微翘曲对后续键合的影响,提出了一种适用于硬质聚合物微流控芯片的黏接筋与溶剂协同辅助的键合方法。以聚碳酸酯(PC)微流控芯片为研究对象,通过热压法在PC微流控芯片上的微通道两侧制作凸起的黏接筋,通过化学溶剂丙酮微溶PC圆片的表面,然后将PC圆片与带有黏接筋的PC微流控芯片贴合、加压、加热,从而实现微流控芯片的键合。分析了键合机理,并对键合工艺参数进行了优化。实验结果表明:键合质量受丙酮溶剂溶解PC圆片的时间和键合温度的影响,能够保证键合质量的最佳键合温度为80~90°,溶解时间为35~45s,芯片的键合总耗时为3min。与已有键合工艺相比,所提出的黏接筋与溶剂辅助键合工艺有效提高了键合效率。该键合方法不仅适用于具有不同宽度尺寸微通道的微流控芯片,还可扩展用于不同材料的硬质聚合物微流控芯片。     

面向引线焊线工艺的参数预测模型与规律分析

芯片封装的引线键合质量受键合温度、功率、压力、速度、时间等多参数的影响,各参数间相互耦合,存在着非线性关系,难以用准确的数学模型来表达其间的关系,影响芯片键合质量的提高.应用方差分析法开展正交试验的数据分析,得出各工艺参数对键合质量关键评价指标(剪切力和压扁球直径)的影响程度,确定描述工艺模型的6个关键参数.提出基于自适应神经模糊推理系统的焊线工艺预测模型的构建方法,并通过焊线机上的多组试验数据进行模型训练.将所建模型的预测结果与实际数据相比较,结果显示剪切力和压扁球直径预测模型所产生的平均误差分别为3.16%和1.24%.基于所建预测模型,确定关键工艺参数对键合质量的影响规律,为进一步实现焊线工艺过程的最优参数组合提供支持.     

电连接接触面用低熔点锡基多元合金的制备及其与T2铜基板的结合性能

熔炼了Sn-3.5Ag、Sn-1.6Cu、Sn-Zn-0.7Cu、Sn-8Zn-3Bi等4种低熔点(低于230℃)合金,根据这4种合金在T2铜基板上的铺展面积确定出铺展效果较好的合金,并分析了该合金与铜基板的界面结合情况。结果表明:Sn-1.6Cu合金在T2铜基板上的铺展性能最好,其铺展面积最大,且铺展后的表面光滑,Sn-3.5Ag合金的铺展性能次之,Sn-Zn-0.7Cu合金和Sn-8Zn-3Bi合金的铺展性能较差;Sn-1.6Cu合金在铜基板上铺展后,其连接界面无气孔、裂纹等缺陷,界面处发生了元素互扩散,形成了铜锡固溶层,界面结合性能良好。     

锡锌复合半流体脂的摩擦学和自修复性能研究

针对钢-铜摩擦副类机械零件表面的磨损,研究了一种用微米级锡粉和锌粉与Li基脂、VG32号油混合制备的锡锌复合半流体脂,通过机械摩擦作用,它能在铜试样上形成较厚的自修复摩擦涂层。在MS-800型改进四球式试验机上考察了涂层在不同载荷和转速下的摩擦磨损性能,用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了涂层表面的主要元素。结果表明,涂层主要由Zn、Sn、Cu、C及O等元素组成,它能有效地改善钢-铜摩擦副的摩擦磨损性能。     

基于感应加热的MEMS键合工艺研究

对感应局部加热实现MEMS封装键合进行了初步研究.试验中选用功率为1kW、频率为400kHz的高频电源,通过对感应线圈优化设计,实现了硅片上的焊料图形键合.为实现局部加热,感应加热图形(键合区)应设计为封闭环结构(同时也易于形成气密封装结构),而芯片上其他部分(包括电路、连线、焊点等),由于为非封闭结构和图形,无涡流产生或产生的涡流很小,仍处于较低温度,从而避免了高温对芯片上温度敏感结构的破坏.此外,还对影响键合效果的感应层材料和结构设计进行了探讨.     

基于MEMS技术的原子气室封装工艺

在基于MEMS技术原子气室的制备工艺中，难度较大的是碱金属的填充技术及阳极键合封装工艺，该工艺流程直接影响原子气室的质量。为进一步简化原子气室的制备工艺，设计了“双腔式”原子气室结构，采用先阳极键合，再化学反应的方法实现了原子气室批量化的封装。单个原子气室体积为6 mm×4 mm×2.5 mm,经氦气细检漏气率平均达到5×10^-8 Pa·m³·s^-1,通过搭建实验平台，测得了不同温度下的原子气室D1线吸收谱线图，实验结果表明原子气室封装成功。     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

基于多目标非支配解提取法的电力系统无功优化

针对传统的电力系统多目标粒子群优化算法采用权重系数法将多目标转化为单目标,从而忽视了各目标函数间的竞争关系这一问题,提出将非支配解提取法运用到电力系统多目标无功优化中,并设定了一套提取规则,以电力系统中的有功网损、电压偏差和电压稳定裕度为目标,使目标在充分竞争的情况下得出Pareto最优解,利用IEEE-14节点系统对多目标非支配解提取法的电力系统无功优化进行了仿真测试。研究结果表明,该算法一次运行可以得出多组非支配解,既有偏向单个目标的解也有兼顾所有目标的解,克服了权重系数法的盲目性和单一性,可使电力决策者根据实际问题选择最优解,具有较好的灵活性与多样性。     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection method and comparison in acoustic communication

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection algorithm and multi-user detector was proposed to solve the problem of multi-user signal detection problem encountered in underwater acoustic communication networks.In simulation analysis,RLS and the LMS blind adaptive multi-user detector were designed and tested for synchronous and asynchronous multi-user communication process.The results of SIR comparison and MMSE comparison show that,both of the two methods can realize blind adaptive detection when any user change in multi-user communication,during this process,the training communication sequences are not needed.The RLS algorithm has about 5 dB higher in SIR compared with LMS algorithm,and the convergence velocity of RLS algorithm is also higher than LMS algorithm when the communication users change.RLS algorithm has better ability in multi-user detection than that of LMS algorithm,and it has great attraction and guiding significance for solving the problem of multiple access interference(MAI) in multi-user communication.     

Robust Impedance Control of Robots Using an Adaptive Interaction Force Observer

For robot interaction control,the interaction force between the robot and the manipulated object or environment should be monitored.Impedance control is a type ...     

Research on key techniques of expendable conductivity temperature depth measuring system

This paper analysis the developing of expendable conductivity temperature depth measuring system(XCTD)and introduce its principle of measuring about temperature,salinity and depth of ocean.Some key techniques are put forward.According to the real needs of XCTD,conductivity sensor with high sensitivity is designed by principle of electromagnetic induce,the ocean conductivity from induced electromotive force has been calculated.Adding temperature correction circuit would help to reduce error of conductivity measurement because of sharply changing temperature.Advanced temperature measuring circuit of high precision and the constant current source is used to weaken effect of self-heating of resistance and fluctuation of the source.On respect of remote data transmission,LVDS is a good choice for the purpose of guarantee the quality of data transmitted and the transmission distance is reaching to thousand meters in the seawater.Modular programming method is also brought into this research aimed at improve the stability,reliability and maintainability of the whole measuring system.In February,2015,the trials in South China Sea demonstrate that the developed XCTD realize effective measurement at a speed of 6 knots and detection depth at 800 m.The consistency coefficient of the acquired data is greater than 0.99 and the success rate of probe launching is above 90%.