纳米压印光刻技术及其设备研制

介绍了热压印技术的工艺流程、设备研制等,从成本、生产能力等方面探讨了其作为标准生产技术所面临的挑战.介绍了使用具有100nm特征尺寸的5cm×5cm面积Cr模版在PMMA胶上的压印实验结果和试验装置.     

聚合物微结构热辅助超声波压印成形

提出了基于硅模具的热辅助超声波压印成形方法,用于高效率、高精度地复制热塑性聚合物微结构。该方法利用作用于聚合物基片与模具间的超声波振动,快速升高界面温度,以达到聚合物的成形温度。为了降低破坏模具的风险,将模具预热到低于玻璃点转化温度(Tg)以下35℃至50℃之后再施加超声波进行成形。最后,通过正交实验研究了超声振幅、超声波压力、超声波时间、热辅助温度以及聚合物基片厚度对压印结果的影响,揭示了超声波压印工艺的成形机理。实验结果表明,热辅助温度对压印影响最大,其次为超声波振幅,而超声波压力是影响复制均匀性的最重要的参数;薄的聚合物基片在同样的超声波参数和模具结构下更容易成形。通过优化参数,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的深度复制精度达到了99%,复制周期小于50s。研究表明,热辅助超声波压印成形效率高,是一种具有批量制造潜力的聚合物微结构成形方法。     

一种微区微纳米压印技术及设备

本文介绍了一种新型的分布微区微纳米压印技术。相比于传统的微纳米压印技术,本文所提出的压印主要技术特征在于,通过对尺寸在几十微米至数毫米范围的微小区域单元的压印组合,实现大幅面微纳米结构的制作。这种压印方式还具有的优点是,在计算机控制下压印模仁可在工作平面内旋转,各微区压印单元有不同的压印取向,压印力大小均可由程序设定,因而可以实现每个单元压印深度的控制。本文给出了微区微纳米压印技术的设计思想、实现方法以及实验结果。该技术和装备,特别适合大幅面光学衍射图像、平板显示器件的微结构制作。     

高精度微纳压印机液压系统设计与控制

介绍高精度微纳压印机的主体结构。详细说明作为微纳压印机重要组成部分的液压系统的设计参数选取方法，计算出主要参数，选择所需液压元件，设计出液压系统回路。采用PLC控制器现实液压系统的控制，液压系统压力被准确控制在工作范围之内，使得高精度微纳压印成为现实。     

纳米压印技术的研究

介绍了纳米压印技术的原理,讨论了纳米压印中材料的制备及热压印、紫外压印、微接触印刷等3种常用的压印工艺及其关键技术,提出纳米压印技术的研究方向和面临的挑战。     

基于热压印技术制备喷墨打印头腔室

为了解决光刻工艺容易导致高深宽比的腔室限流部堵塞且加工成本高的问题,文章提出适用于压电喷墨打印头的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)腔室结构的硅模具热压印制作方法.通过深反应离子刻蚀获得硅模具,研究了热压压力和温度对腔室复制精度的影响,优化了热压参数,最佳压印压力为2.0 MPa,压印温度为135℃.实验证明:该方法具有简单...     

VM800型热真空试验设备的研制

阐述了VM800热真空试验设备的整体设计过程,介绍了一种新的热真空试验设备的高温和低温的实现方式和循环流程,并成功地在实际生产过程中得到了应用。试验设备的最终测试结果证明了整体设计的合理性。     

真空电阻焊机的研制与试验

为了解决MEMS器件真空封装难题,设计并研制了一台将电阻焊与真空系统集成于一体的真空电阻焊机。采用波纹管和高性能密封圈来实现真空密封;采用电木板或聚四氟乙烯等真空泄漏率低的绝缘材料来实现绝缘。有限元分析表明,焊接高温并不会降低初始真空度,在电极上开小螺栓孔对焊接电流分布的影响不大。MEMS器件真空封装试验表明,该装备封装效果良好。     

快速动态真空校准装置的研制

快速动态真空校准装置由校准系统、高速数据采集与控制系统、抽气系统、烘烤系统、供气系统5个部分组成。采用快开超高真空插板阀与不同几何尺寸限流元件的组合实现标准压力建立时间在18. 12～658. 13 ms范围的调整,采用容积比为1 573. 9的下游室与上游室实现动态真空1 000倍以上的阶跃。通过ms量级稀薄气体快速膨胀过程数值仿真获得了快开阀与限流元件不同流态下随时间的流导函数,并采用动态响应特性经过优化的电容薄膜真空计(响应时间1. 07 ms)实验验证,快速动态真空校准装置校准范围10~(-1)～10~5Pa,合成标准不确定度为14%。     

静电场辅助的微压印光刻技术

介绍了一种静电场辅助的新型微压印光刻技术,并对其工艺过程进行了深入的理论研究。首先,采用数值仿真软件COMSOL~(TM) Multiphysics,建立了静电场辅助的压印光刻瞬态仿真分析模型,讨论了不同时域微结构的演化过程。然后,详细分析了微结构的成型与仿真实验参数的定性关系,发现:适当地减小极板间距、模板凸起结构周期,同时增加模板的凸起高度、初始聚合物薄膜厚度和电压有助于微纳结构的成型。最后,通过仿真实验参数优化,得到了带有31μm中空结构的球冠微结构。与传统压印方法相比,静电场辅助的微压印技术工艺过程简单且成本较低,能够广泛应用于微电子机械系统、光子学、遗传学和组织系统等。     

微热压成型脱模缺陷分析及其脱模装置

为了提高热压成型品质,对手动脱模及自动脱模所产生的缺陷进行了分析。采用有限元模拟了高深宽比微结构的脱模过程。模拟结果显示在自动脱模时应力集中主要出现在微结构底部,而最大脱模应力出现在脱模的起始阶段,这时的脱模缺陷主要以颈缩和根部断裂为主。而手动脱模引入的微小脱模方向偏差会造成巨大的应力集中,该应力集中在脱模阶段后期达到最大。5°的脱模方向偏差造成的应力集中可达190 MPa,这时的脱模缺陷主要表现为微结构倾倒及其根部断裂。因而对于高深宽比微结构的热压印成型,必须要采用自动脱模装置。为了克服常规自动脱模装置导致聚合物翘曲变形问题,设计了新型的气动脱模机构并集成到自行设计的热压印装备中。随后的压印试验中采用该气动脱模装置成功制得深宽比约为3.3的微结构,证实了该脱模装置的有效性。     

小型半导体制冷恒温控制系统的实验研究

构建了一种新型的基于半导体制冷的小型恒温控制系统，利用该系统对影响半导体制冷效果的关键因素进行了实验研究，并且给出了优化导体制冷效果的改进意见，在开环实验测定系统控制参数的基础上，利用单片机半导体制冷进行了闭环自动控制实验，室温下，加负载，控制温度范围为6－7℃，系统在航天、医疗以及民用的小冷量制领域都可得到广泛的应用。     

基于微机电系统技术的微型热电致冷器研究进展

介绍热电材料、热电器件的原理及发展历史,从材料及结构两方面,对基于微机电系统加工工艺的微型热电致冷器的最新研究进展进行综述,比较不同材料及不同结构的性能特点,对块体热电材料和低维热电材料的研究进展进行介绍,着重分析超晶格薄膜材料及Cross-Plane型器件,指出研究具有更高优值系数的新型材料,在维持Seebeck系数不变的同时提高电导率并降低热导率,及采用新的加工工艺优化致冷器的结构,减小接触电阻、接触热阻等,是提高热电致冷器性能的有效手段。     

偶数齿烧结机星轮齿形的热变形研究与误差分析

针对烧结系统运行时出现的台车速度波动、冲击等问题,从系统温度变化引起星轮体热变形的角度寻求问题的症结所在。基于一维稳态传热方程,建立星轮基圆内温度场分布的数学模型,根据其分布规律,得出基圆半径的径向变形量求解方程,结合星轮齿廓曲线,得到热变形后的实际齿廓曲线方程式。依据热变形前后齿廓曲线的几何关系,得到评价齿廓热变形误差的参数,并结合实例进行计算,定量描述热变形量对齿廓曲线的影响,应用有限元软件对齿廓的热变形进行仿真,得到星轮齿廓的位移分布曲线,仿真结果由于仿真误差等因素影响比理论计算略大,验证理论值的正确性,为分析烧结系统运行的不稳定性及后续星轮制造时的修形工作提供参考,具有一定的应用价值。     

微纳米力学测试系统的研制

采用闭环控制微纳压电位移驱动器为核心加载装置,以压电式微力传感器作为测量装置,集成显微光学数字视频监测系统,并编写完整的测量、控制与标定算法软件,研制量程0.1m N-500m N的全自动微纳米力学测试系统。该系统具有被测样品与实验探针的自动定位、可编程自动加载与显微实时监测与记录功能,能够满足小至微米级样品的实验要求,填补现有微纳测试仪器因量程过小或功能不足等问题所导致的空白,预期可应用于微纳机电、微纳米材料、生物医学工程等领域。     

真空烧结炉单片机模糊控制系统

本文针对真空烧结炉的特点,提出了模糊控制算法,给出了以单片机为核心的炉温模糊控制系统,实际运行取得了良好的控制效果。     

并联微操作机器人技术及应用进展

微/纳米并联微操作机器人技术是综合微/纳米技术和并联机器人技术迅速发展而形成的新研究方向,涉及精密机械、机器人、计算机、自动控制、精密测量等多学科领域,广泛应用于生物医学领域中的细胞与基因操作、精细外科手术、微电子装配、微细加工、光纤对接等领域。通过对当前国内外并联微操作机器人的研究状况、产品化应用以及实际应用等方面的发展态势进行详细地回顾,总结微/纳米级并联微操作机器人这一研究方向在工作空间、运动解耦性、承载能力、理论分析、柔性铰链设计、实时标定与测量、新材料、驱动等方面存在的问题,并提出改进意见,以期对该领域未来的创新设计以及发展研究产生一定的推动作用。     

不锈连铸坯热修磨磨头的研发

通过工况和使用要求的调查分析，结合国外相关技术，研发热修磨用磨头，降低了成本。实现了现场定检、连续生产提高产量的要求。     

The Effect of Topography on Water Wetting and Micro/Nano Tribological Characteristics of Polymeric Surfaces

The effect of surface topography on the water-wetting nature and micro/nano tribological characteristics of polymer surfaces was experimentally studied. A plasma-treated thin polymer film and ion-beam-treated PTFE (polytetrafluoroethylene) were used as flat specimens. Thin polymer films were deposited on Si-wafer (100) by the parallel-plate plasma technique. The ion-beam-roughening treatment was performed to change the PTFE surface topography using a hollow cathode ion gun under different argon-ion dose conditions in a vacuum chamber. Micro and nano tribological characteristics, water-wetting angles and roughness were measured with a micro-tribotester, SPM (scanning probe microscope), contact anglemeter and profilometer, respectively. The plasma-treated thin polymer film and ion-beam-treated PTFE surfaces were rendered increasingly hydrophobic as a function of the treatment time. The wetting characteristics were strongly dependent on the micro-roughness and the sharpness of the asperities. The tribological characteristics on the nano-scale showed different results from those on the micro-scale. It was noted that the contact-size ratio, especially the ratio of the tip or ball to the average surface roughness at a standard cut-off length, should be considered for evaluating the micro- and nano-scale tribological test results.     

混线焊机液压系统改进

介绍了比例阀技术在焊机中的应用，分析了故障产生的原因，通过实验总结出不同电源条件下比例阀的工作状况，同时提出了改进措施并成功实施。