水热法制备压电双晶片的研究

用水热合成法在金属基板上制备了压电双晶片,该法简单,成本低。为了更好地研究双晶片的特性,利用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)技术,对PZT薄膜的特性进行了较为详细的研究。发现PZT薄膜由平均尺寸约为5μm的PZT晶粒组成,其物相组成成分PbTiO3和PbZrO3的比值约为53/47,处在准同型相界附近。根据试验中测得数据,计算出了薄膜的平均密度;并建立了双晶片位移驱动模型,由该模型得到压电系数d31,并研究了双晶片的铁电性。     

智能柔性结构振动主动控制中枢驱动器的最优配置

从振动主动控制系统的振动能量和控制能量的角度出发,应用最优控制理论,对智能柔性结构振动主动控制中驱动器的最优配置策略进行了研究,给出了相应的控制规律。为了获得最佳的控制效果,引入了改进的基因遗传（ＧＡ）算法,并以悬臂梁为例,讨论了压电驱动器的位置,数量,配置方式以及控制增益对智能柔性结构振动主动控制效果的影响,为智能梁的结构设计奠定了理论基础。     

一种三维金属微型腔的组合加工方法

为了制作局部为三维结构的金属模具微型腔,实验研究了一种组合加工新工艺,即先用紫外线光刻和电铸成形（准LIGA）技术在模具基底上制作二维金属微型腔,再用微细电火花成形加工（EDM）技术对微型腔的局部进行修形,得到局部为三维结构的微型腔,电火花修形的位置根据微型腔结构的设计要求而定．以制作聚合物微流控芯片用的金属模具为试件,以微细电火花成形加工中影响工件表面粗糙度的因素分析为理论指导,应用该方法制作了局部侧壁倾斜的三维微型腔．根据测量结果,两边侧壁与水平方向的夹角分别为49．6°和46．4°,倾斜侧壁的表面粗糙度Rs为0．391μm．     

PZT压电薄膜无阀微泵的制备工艺及实验研究

介绍了一种基于PZT薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件,采用收缩管/扩张管结构,压电圆型致动片和PDMS泵膜的组合可产生较大的泵腔体积改变。在对微泵制备工艺研究的基础上,对其性能进行了实验研究,结果表明:电压和频率对流速均有显著影响。在7.5 V1、80 Hz的正弦电压驱动下,该压电微泵的最大输出流速为2.05μL/min。该文制作的微泵具有流量稳定,驱动电压较低,性能稳定可靠和易控制等优点,可满足微流体系统的使用要求。     

水热合成法制备PZT压电薄膜工艺研究

对水热合成法制备Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)薄膜的原理进行了讨论,以钛、锆的醇盐和硝酸铅等为原料制备出PZT压电薄膜,利用X射线衍射对PZT压电薄膜的成分进行了分析,利用扫描电子显微镜(SEM)对PZT晶体形成过程的变化进行了分析.X射线衍射分析表明,晶体成核阶段,PbZrO3(PZ)成分较多,晶体生长阶段,PZ成分减少,PZT成分逐渐增多.2次重复生长过程后,SEM扫描图像所得为四方形PZT晶体,颗粒平均尺寸为5μm,与Shimomura和Kanda实验所得的PZT晶体颗粒在大小和形状上基本相同,为钙钛矿型结构.     

微电铸层内应力超声去除实验

针对Ni微电铸层中内应力过大的问题,提出用超声时效技术去除铸层内应力的方法.利用自行研制的超声设备对铸层内应力进行去除,借助X射线衍射仪和应力测量公式求得超声前后的内应力大小,并对实验结果进行对比.结果显示,铸层内应力在50min时去除最为明显,平均应力由-209.0MPa减小到-109.0MPa,减小了100MPa,消除率达到47.9%.可知在合适的实验参数下利用超声时效技术可以有效地减小和消除电铸层的内应力.超声时效去应力效果与热处理效果相当,能够满足微器件的使用要求,具有一定的实用价值.     

金属微通道结构UV-LIGA 精密成形技术研究

随着宽禁带功率芯片的使用,电子设备正朝着高性能化、高速度化以及高集成度化的方向发展,因此,高效散热问题亟待解决。微尺度通道内液体特殊的流动特性、尺度效应,可集中散发大量热量,为电子设备高效能散热开辟新的途径。文中针对金属微通道散热单元,开展金属微通道结构UV-LIGA 精密成形关键技术研究,突破了大厚度胶膜图形制备和铜微结构精密电铸成型技术难点,成功制备了特征宽度为100 滋m,深宽比不小于5 的铜质微通道基板样件,实现金属微通道构件高效率、高质量成形。     

UV-LIGA技术在制作细胞培养器微注塑模具型腔中的应用

研究了细胞培养器微注塑模具型腔的制作方法.针对微注塑模具型腔的结构特点,采用UV-LIGA套刻技术,分别通过两次SU-8胶光刻和Ni的微细电铸制作了以合金钢为基底的微结构;然后利用掩膜腐蚀方法在铸层上腐蚀出微排气通道.对SU-8厚胶工艺过程中的溶胀现象、匀胶不平整和去除困难等问题进行分析,提出在掩膜板图形四周增设封闭的宽度为20μm的隔离带来减少图形四周SU-8厚胶体积,改善了该处胶模的热溶胀变形,使铸层的尺寸误差由原来的35μm降低到10μm,300μm高的微柱体侧壁陡直.隔离带的引入有效地提高了铸层图形的尺寸和形状精度.由于采用了刮胶的匀胶工艺和发烟硫酸去除SU-8胶的方法,消除了“边缘水珠效应”,彻底去除了SU-8胶.采用提出的方法可获得铸层质量好,与基底结合强度高的微注塑模具型腔.     

UV-LIGA和微细电火花加工技术组合制作三维金属微结构的研究

研究了UV-LIGA和微细电火花加工技术组合制作三维金属微结构的工艺方法。首先通过UV-LIGA制作二维金属微结构,再对该微结构进行微细电火花加工得到三维金属微结构。该方法具有加工精度高、可实现自由曲面三维金属微结构制作的优点。制作出了局部为梯形凸台和锥形凹槽三维微结构的镍模具。分析了微细电火花加工中放电参数对表面粗糙度的影响,通过减小放电电压和电容的方法降低了表面粗糙度。     

在金属基底上制作高深宽比金属微光栅的方法

根据光学领域对高深宽比金属微器件的需求,利用UV-LIGA工艺在金属基底上制作了具有高深宽比的金属微光栅。采用分层曝光、一次显影的方法制作了微电铸用SU-8胶厚胶胶模,解决了高深宽比厚胶胶模制作困难的问题。由于电铸时间长易导致铸层缺陷,故采取分次电铸等措施得到了电铸光栅结构;同时通过线宽补偿的方法解决了溶胀引起的线宽变小问题。在去胶工序中,采用"超声-浸泡-超声"循环往复的方法。最终,制作了周期为130μm、凸台长宽高为900μm×65μm×243μm的金属微光栅,其深宽比达到5,尺寸相对误差小于1%,表面粗糙度小于6.17nm。本文提出的工艺方法克服了现有方法制作金属微光栅时高度有限、基底易碎等局限性,为在金属基底上制作高深宽比金属微光栅提供了一种可行的工艺参考方案。