基于功能特性的MEMS表面结构三维测量评定探索

MEMS表面结构质量对其功能特性具有重要的影响,本文专门探索研究了MEMS表面结构三维测量评定,主要分析了其表面结构质量对其功能特性影响,并举例进行了分析;提出了基于功能特性的MEMS表面结构三维测量评定综合参数、测量评定流程方案.     

基于纳米压入技术的新型MEMS/NEMS材料力学行为表征

准确了解微/纳米特征尺度条件下材料的力学性能是MEMS/NEMS(micro/nano electro-mechanical system)材料实际应用的一个关键前提条件.文中研究基于纳米压入技术的新型MEMS/NEMS材料力学行为的表征方法,包括高聚物、一维结构纳米材料和形状记忆合金等.研究结果表明,纳米压人技术是评定这些新型MEMS/NEMS材料力学性能的有力工具,并可作为有效的实验手段,揭示力学行为与其依存诸因素之间的内在关联.     

微几何量评定总则研究

本文介绍测量与评定对MEMS产业发展意义以及微几何量评定总则的作用,详细阐述了微几何量评定总则的六个主要组成部分：评定基本原则、评定要素、评定程序、测量、评定规则以及评定结论。     

微机电系统(MEMS)中薄膜力学性能的研究

主要介绍微机电系统（MEMS）中几种测量薄膜力学性能的方法，如纳米压入法、单轴拉伸法、基底弯曲法、微旋转结构法，比较了各种方法的优缺点。这对MEMS器件的设计与研究具有重要意义。     

单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试的系统集成

为了对微米尺度薄膜材料的力学性能进行测试,开发了一套成本较低的单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试系统。首先,根据有限元模拟优化设计测试样片,使其能够易于夹持、准确对中,以利于应力和应变的测量。接着采用三维非硅UV-LIGA微加工技术制备了Ni薄膜样片。根据单轴拉伸测试过程和硬件构成,以Visual Basic为平台编译了一套数据采集与分析系统。最后,应用该测试系统完成对电镀Ni薄膜材料性能的测试。实验结果表明,该系统能够精确测试试样应变,精度达到0.01μm,拉伸力精度达到mN级。得到的电镀Ni薄膜材料的杨氏模量约为94.5 GPa,抗拉强度约为1.76 GPa。该系统基本满足微米尺度材料单轴微拉伸力学性能测试的需要。     

MEMS技术及应用

正出版时间:2018年11月定价:69. 00元对微机电系统(MEMS)的精微剖析和系统阐述。20年MEMS教学与科研历程的总结;蒋庄德院士的倾心力作。让我们跟随作者的脚步,将"芯"的革命进行到底!内容简介:"先进制造科学与技术丛书"的首本。本书讨论的主题是微机电系统(MEMS)这一前沿交叉学科。作者对MEMS技术的主要方面:结构、材料、工艺、设计、测量等进行了系统的论述,并随之对MEMS的典型应用进行了分类介绍,为读     

纳米硬度计及其在微机电系统中的应用

微机电系统（MEMS）技术的迅速崛起，推动了对其所用材料和结构的力学性能研究。本文简要介绍纳米硬度技术的发展、理论模型和MTS公司的NanoInkdenterXP系统的配置、测量原理及功能。并根据我们的一些研究结果，说明它在微机电系统中的应用。     

拉伸试验测量不确定度分析

力学性能指标是评定材料和零部件的重要指标,拉伸试验是测量力学性能的重要一环,检测结果是否有效可靠尤为关键,为了验证我公司拉伸试验检测过程和检测数据的有效性和可靠性,根据GUM即国际标准《测量不确定度第3部分:测量不确定度指南》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》标准规定的方法,选取Q235热轧钢板制成试样做拉伸试验,进行不确定度分析评定,结果表明,拉伸试验不确定度的水平与GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》标准附录预测水平相当,我公司实验室拉伸试验过程受控正常,检测数据有效可靠。     

新书推荐

<正>书名:MEMS技术及应用作者:蒋庄德著出版时间:2018年11月定价:69. 00元对微机电系统(MEMS)的精微剖析和系统阐述。20年MEMS教学与科研历程的总结;蒋庄德院士的倾心力作。让我们跟随作者的脚步,将"芯"的革命进行到底!内容简介:"先进制造科学与技术丛书"的首本。本书讨论的主题是微机电系统(MEMS)这一前沿交叉学科。作者对MEMS技术的主要方面:结构、材料、工艺、设计、测量等进行了系统的论述,并随之对MEMS的典型应用进行了分类介绍,为读     

MEMS器件圆度误差纳米级测量方法研究

为了测量毫米以下尺寸MEMS零件的圆度参数,建立了将扫描探针显微镜(SPM)系统的原子力测头作为测量传感器,配合精密回转气浮轴系实现对待测试件进行转位的测试系统;讨论了精密气浮轴系、驱动电机、装夹调心装置等关键部件的设计问题及测量系统的工作原理.应用测试系统测量了直径约为0.2mm的微细电极外表面形貌,对获得的表面数据进行了滤波处理,最后使用最小二乘圆度评定准则计算其圆度误差为3.210μm.这种方法可以为圆形MEMS器件的制造工艺提供可行的测量方法与手段.     

Investigations of new possibilities in the calibration of diamond hardness indenters geometry

The influence of Rockwell and Vickers diamond indenters geometry in hardness measurements justifies the strict specifications and tolerances in the relative standards. Many methods, and consequently dedicated instruments, have been developed to investigate the geometrical parameters in order to calibrate the diamond indenters. Most of them, using contact or contactless methods, can only investigate some profiles of the indenters; from these partial measurements the whole geometry is derived. Few other instruments can investigate the whole shape but, since they are custom-developed, costs and difficulties in the calibration of these instruments have limited their use.A new method is proposed in this paper using a commercial and not dedicated instrument: a 3D measuring confocal microscope. This type of instrument has also the advantage that the whole geometry is analysed with a consequently knowledge improvement in the indenter calibration.In the paper the measurement method, the used instrument and its calibration to assure traceability to the length and angle standards are investigated.     

硅的微观硬度测试研究

对微机械而言 ,不仅微观环境对其工作性能有所影响 ,而且微构件本身的力学性能也直接影响到微机械的服役寿命和工作性能。在微小尺度下 ,材料的微观力学性能与宏观力学性能之间有很大的差别 ,如何测试其力学性能参数 ,如弹性模量和表面硬度等 ,就成为微机械设计的关键和保证其可靠运行的基础。本文介绍了纳米硬度计的工作原理和微小尺度下材料的弹性模量和硬度的计算方法 ,并对微构件制备中最常用的材料硅的微观力学特性进行了初步测试。试验结果表明 :硅在微小载荷下表现出了很好的力学性能 ,其表面硬度随压入深度的增大而减小 ,并逐渐趋近硅的宏观硬度值     

多晶硅微机械构件损伤的表面效应

利用电磁力驱动微拉伸装置，考察多晶硅微构件表面粗糙度和施加表面分子自组装膜(octadecyltrichlorosilane，简称OTS)对抗拉强度及断裂损伤的影响。结果表明，微构件的抗拉强度表现出依赖表面性质的表面效应。抗拉强度随表面粗糙度的增加而降低，并受环境气氛的影响。当构件表面施加表面分子自组装膜后，在以上两因素的作用下．多晶硅微构件的抗拉强度提高了32．46％。研究结果可用于微机械构件的材料表面改性设计。     

MEMS材料力学性能的测试方法

介绍国内外MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能的测试方法,包括纳米压痕法、薄膜打压法、梁弯曲试验、微拉曼光谱法、单轴拉伸法等.分析各种测试方法的优缺点、基本原理和最新进展.详细介绍单轴拉伸试验方法的试验原理、特点及发展现状, 在此基础上介绍作者们在MEMS材料单轴拉伸试验方面的阶段性研究成果,包括单轴拉伸试样设计、夹具设计、加载方法及应变测量技术等.试样和夹具的设计采用有限元方法模拟不同形状参数试样的拉伸试验过程,确定试样的外形和尺寸.应变测量采用的是激光干涉应变计法(interference strain /displacement gauge, ISDG),并用所研制的微小试样拉伸试验机,成功测得多晶铜薄膜材料的应力-应变曲线.     

单晶硅纳米力学性能的测试

对材料纳米力学性能测试手段进行了研究,着重分析了纳米压痕技术的原理和方法.结合纳米压痕技术,采用尖端四面体Vickers型单晶金刚石压头对单晶硅(100)晶面进行了纳米压痕实验测试.实验发现,在载荷为1 000 mN时,晶体硅出现了明显的裂纹和脆性断裂;而在载荷低于80 mN的情况下,晶体硅则表现出延性特性.此外,在不同载荷条件下对晶体硅的硬度进行了实验测试,测试结果发现,不同载荷条件下晶体硅的硬度测量值存在较大的差异,认为导致这种差异的原因在于压痕区域晶体硅所受压力不同,使得晶体硅内部结构发生了改变,较为准确的单晶硅的硬度测量值为15.7 GPa.     

Mechanical characterization of micro/nanoscale structures for MEMS/NEMS applications using nanoindentation techniques

Mechanical properties of micro/nanoscale structures are needed to design reliable micro/nanoelectromechanical systems (MEMS/NEMS). Micro/nanomechanical characterization of bulk materials of undoped single-crystal silicon and thin films of undoped polysilicon, SiO(2), SiC, Ni-P, and Au have been carried out. Hardness, elastic modulus and scratch resistance of these materials were measured by nanoindentation and microscratching using a nanoindenter. Fracture toughness was measured by indentation using a Vickers indenter. Bending tests were performed on the nanoscale silicon beams, microscale Ni-P and Au beams using a depth-sensing nanoindenter. It is found that the SiC film exhibits higher hardness, elastic modulus and scratch resistance as compared to other materials. In the bending tests, the nanoscale Si beams failed in a brittle manner with a flat fracture surface. The notched Ni-P beam showed linear deformation behavior followed by abrupt failure. The Au beam showed elastic-plastic deformation behavior. FEM simulation can well predict the stress distribution in the beams studied. The nanoindentation, scratch and bending tests used in this study can be satisfactorily used to evaluate the mechanical properties of micro/nanoscale structures for use in MEMS/NEMS.     

热障涂层平头压痕蠕变研究

研究典型热障涂层(thermal barrier coating,TBC)系统在圆柱形平头压痕下的蠕变响应。考虑刚性压头、弹性压头和弹性磨损压头作用下,压头压痕深度随时间的变化规律和压头前方的Mises应力分布,分析压头尺寸和外载荷变化对压痕深度和Mises应力分布的影响．可以得出结论,平头压痕下TBC系统的蠕变在较短时间内即达到稳态,压痕深度随外载荷和压头半径的增大而增大;在相同载荷和压头半径下,压痕深度的影响表现为弹性磨损心头大于弹性压头,弹性压头大于刚性压头;对于弹性磨损压头,在相同载荷和压头半径下,压痕深度随磨损圆角半径的增大而增大。     

纳米压痕技术及其应用

介绍了纳米压痕技术在微机电系统、材料科学、摩擦学性能研究、生物工程和信息技术等领域中的应用，以及纳米压痕技术在理论研究方面的进展及今后的研究重点。     

Manufacturing yield and cost estimation of a MEMS accelerometer based on statistical uncertainty analysis

Manufacturing yield maximization to minimize the production cost is one of the most important objectives of manufacturing. The manufacturing yield is the probability to manufacture products that satisfy multiple performance requirements. For a given set of product performance requirements, its manufacturing yield can be estimated based on the system parameter uncertainties including manufacturing tolerances, which are related to the production cost. We employ three performance indices for the design of a MEMS accelerometer, and the manufacturing yield and cost are estimated using statistical uncertainty analysis methods. The effects of the MEMS accelerometer parameter uncertainties on the manufacturing yield and cost are investigated.