非接触压电马达驱动机理分析

主要研究行波型非接触压电马达的驱动机理，该文引入边界层概念，对振动体产生的边界层进行分析，探讨行波型超声波非接触驱动机理。给出在振于产生的边界层内超声波非接触驱动主要为声流驱动，而在边界层外是由壁面行波产生的斜向声辐射压力驱动。     

压电微马达研究进展

利用网络和图书馆对国际上1996年至今的压电微马达研究进展进行了调研。分别介绍了压电薄膜陶瓷的行波、驻波类微马达的最新研究情况，同时也对一种具有与压电微马达特性相同的静电超声微马达的研究作了说明，最后给出了本实验室研制的压电陶瓷行波微马达的运动机理。     

行波非接触压电马达的声波传播分析

以行波非接触压电马达为对象，对其工作情况进行了分析，指出通过超声波由固体气体固体的传递，使得压电振子产生的机械振动能传到从动件上，并推动从动件运动。因此，进一步从声波传递特性入手，分析了声波的传递过程及作用，并说明行波非接触压电马达是通过超声波的辐射压力，推动从动件运动的；同时，由于声波在不同介质中传递时，介质的界面有反射作用，因而当超声波穿过空气介质传递到从动件时，能量大部分被反射。所以，目前这种行波非接触压电马达难以产生较大的输出能力。     

SU-8胶及其在MEMS中的应用

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它适于制超厚、高深宽比的MEMS微结构。SU-8胶在近紫外光范围内光吸收度低,故整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形;它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性;SU-8胶不导电,在电镀时可以直接作为绝缘体使用。由于它具有较多优点,被逐渐应用于MEMS的多个研究领域。本文主要分析SU-8胶的特点,介绍其在MEMS的一些主要应用,总结了我们研究的经验,以及面临的一些问题,并对厚胶技术在我国的应用提出建议和意见。     

SU-8胶及其在MEMS中的应用

SU 8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它适于制超厚、高深宽比的MEMS微结构。SU 8胶在近紫外光范围内光吸收度低 ,故整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致 ,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形 ;它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性 ;SU 8胶不导电 ,在电镀时可以直接作为绝缘体使用。由于它具有较多优点 ,被逐渐应用于MEMS的多个研究领域。本文主要分析SU 8胶的特点 ,介绍其在MEMS的一些主要应用 ,总结了我们研究的经验 ,以及面临的一些问题 ,并对厚胶技术在我国的应用提出建议和意见     

SU-8胶及其在MEMS中的应用

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶.它适于制超厚、高深宽比的MEMS微结构.SU-8胶在近紫外光范围内光吸收度低,故整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形;它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性; SU-8胶不导电,在电镀时可以直接作为绝缘体使用.由于它具有较多优点,被逐渐应用于MEMS的多个研究领域.本文主要分析SU-8胶的特点,介绍其在MEMS的一些主要应用,总结了我们研究的经验,以及面临的一些问题,并对厚胶技术在我国的应用提出建议和意见.     

SU-8胶深紫外光刻模拟

综合了SU-8胶光刻过程中衍射、反射、折射、吸收率随光刻胶深度的变化及交联显影等各种效应,考虑了折射及吸收系数随时间的变化,建立了SU-8化学放大胶的光刻模型.模拟结果显示,该模型比现有的模拟方法结果更精确,与实验结果符合较好,可以在实际应用中对SU-8光刻胶的二维模拟结果进行有效预测.     

SU-8胶光刻工艺参数优化研究

对基于SU-8胶的UV-LIGA技术进行了工艺优化,研究了光源波长和曝光时间对SU-8胶成型的影响。结果表明,光刻胶表面线宽变化随曝光时间增加先减少后增加,有一个极小值;侧壁角度先增加后减少,有一个极大值。通过优化光源波长、曝光时间以及显影时间三个主要工艺参数,可以获得侧壁角度为90.64°正角的300μm厚光刻胶微结构和侧壁角度为89.98°近似垂直的500μm厚光刻胶微结构。     

SU-8胶深紫外光刻模拟

综合了SU-8胶光刻过程中衍射、反射、折射、吸收率随光刻胶深度的变化及交联显影等各种效应,考虑了折射及吸收系数随时间的变化,建立了SU-8化学放大胶的光刻模型.模拟结果显示,该模型比现有的模拟方法结果更精确,与实验结果符合较好,可以在实际应用中对SU-8光刻胶的二维模拟结果进行有效预测.     

Φ1.8mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单 ,直径为 1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸 1.8mm× 8mm的压电陶瓷圆棒 ,马达整体装配外形尺寸 1.8mm× 12 mm ,质量不足 0 .2 5 g,稳定工作频带宽 ,约为 3k Hz,最高空载转速不低于5 0 0 r/ min。     

SU—85光刻胶的应用工艺研究

SU－8系列负性光刻胶是一种新品光刻胶,它具有良好的光敏性和高深度比,适合于微机电系统,UV－LIGA和其它厚膜,超厚膜应用[1,2],介绍了利用SU－85光刻胶,采用UV曝光制轩LIGA掩模板涉及的SU－85工艺研究结果。     

SU-8胶微结构的显影技术研究

突破了传统深宽比概念,提出金属基底上基于图形特征的光刻胶显影技术,对采用SU-8胶加工高分辨率和高深宽比微结构的显影工艺进行了讨论,分析了120～340μm厚具有不同图形特征的SU-8胶显影规律,认为在同样条件下,凸型图形显影效果优于凹型非连通性图形;曲线型显影效果优于直线型图形与点状图形;圆弧连接的图形显影效果优于尖角型图形。显影时辅助适当功率的超声搅拌显著改善图形质量,凸型结构最佳超声功率小于10W;凹型结构超声功率为15W左右;深宽比为5～7的凸型胶膜结构适宜显影时间为10min以内,凹型结构显影时间达25min。     

用SU-8胶制高深宽比微结构的试验研究

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶，它适于超厚、高深宽比的MEMS微结构制造。但SU-8胶对工艺参数很敏感。采用正交试验设计方法对其工艺进行分析。采用三个因素进行试验，对试验进行了分析。以200μm厚的SU-8为例进行试验研究，得到光刻胶图形侧壁陡直，分辨率高，与基底附着性能，深宽比大于20。     

Microcontact printing of biomolecular gratings from SU-8 masters duplicated by Thermal Soft UV NIL

Thermal Soft UV nanoimprint lithography (NIL) was performed to replicate nanostructures in SU-8 resist. The SU-8 resist was structured with a PDMS stamp molded against an original silicon master which comported gratings of lines (500 nm width/1 μm pitch). The patterns obtained in SU-8 were used in a second step as a template for PDMS molding of daughter stamps. Pattern transfer quality and dimension control were achieved on these second generation PDMS stamps using AFM measurements. As a final validation of the whole duplication processes, these second generation PDMS stamps were finally employed to perform μCP of streptavidin molecules on a glass slide activated by plasma O₂ treatment. AFM observation and fluorescence microscopy reveal that molecular patterns produced with SU8-molded PDMS stamps are not discernable from those obtained with a PDMS stamp directly molded on the original silicon master. Coupling Thermal Soft UV NIL and microcontact printing opens a new method for generating a large quantity of SU-8 templates on which functional PDMS stamps can be replicated in a reduced time. We thus propose a functional duplication process for soft-lithography implementation which may further reduce the cost of this technology for industrial development.     

Study of X-ray lithographic conditions for SU-8 by Fourier transform infrared spectroscopy

There is growing interest in the use of chemically-amplified resists (CARs) such as SU-8 in the field of microelectromechanical systems (MEMS) research. This is due to its outstanding lithographic performance and its ability for use in the fabrication of stable structures with very high aspect ratio. However, it is important to control the processing conditions for optimum results in the desired application. In this investigation, the thickness (10-25 μm) of SU-8 resist film, due to different spin coating speeds on silicon wafers, was measured using Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. The effect of thermal-initiated cross-linking at various temperatures (95-160 °C) for 15 min baking time on the 25 μm SU-8 resist was studied by monitoring the 914 cm⁻¹ absorption peak in the FT-IR spectrum. Results of the experiments showed that the onset of thermal-initiated cross-linking begins at about 120 °C. Furthermore, 25 μm SU-8 resist was optimized for X-ray lithographic applications by studying the cross-linking process of the resist under different conditions of post-exposure bake (PEB) temperatures. The exposure dose of soft X-ray (SXR) irradiation with energies about 1 keV from a dense plasma focus (DPF) device was fixed at 2500 mJ/cm² on the resist surface. Results showed that the optimum processing conditions consisted of an intermediate PEB at 65 °C for 5 min, with the PEB temperature ramped up to 95 °C over 1.5 min and then followed by a final PEB at 95 °C for 5 min. The scanning electron microscopy (SEM) images showed SU-8 test structures successfully imprinted, without affecting the resolution, and with aspect ratios of up to 20:1 on 25 μm SU-8 resist.     

SU-8环氧树脂的分离实验研究

为分析和解决商业用SU-8胶在355 nm波长的吸收性和后烘缩胶等问题,先采用柱层析对SU-8环氧树脂进行分离,然后进一步用高压液相色谱-尺寸排阻色谱法对SU-8环氧树脂进行分离和分析。结果表明,SU-8环氧树脂包括SU-1,SU-2,SU-4,SU-6和SU-8多种组分及其它杂质,分子量分布在100-100 000的范围。根据分析结果,研究了上述问题出现的原因,并配制了性能优化的SU-8光刻胶,结合全息光刻技术制作了三维光子晶体。     

降低SU-8光刻胶侧壁粗糙度的研究

SU-8负性光刻胶可通过UV-LIGA技术得到高深宽比微结构,是微机械系统(MEMS)制造中极具前景的一种技术。目前已有对于SU-8微结构的线宽变化,侧壁倾角,表面粗糙度,增加深宽比等方面的大量研究,但是鲜有对于SU-8微结构侧壁粗糙度的研究。该文从造成微结构侧壁粗糙度的原因入手,讨论了各个工艺参数对侧壁粗糙度的影响,并且通过优化工艺参数达到了降低SU-8微结构侧壁粗糙度的目的。     

Fabrication of SU-8 microreactors for radiopharmaceutical production

SU-8 is a very interesting material for the fabrication of lab-on-chip devices applied to organic synthesis because of its resistance to chemicals and solvents. Among the possible application fields of microreactor technology, radiochemistry is emerging because microfluidic apparatuses allow to perform radiosynthesis in a quicker, safer and more reliable way compared to traditional vessel-based approaches. Microreactors for synthesizing [¹⁸F]-labelled radiopharmaceuticals require the employment of materials that do not adsorb fluoride and are resistant to solvents and chemicals. Pyrex, glass and silicon adsorb fluoride ions, therefore they are not the best choice. SU-8 is stable towards chemicals and solvents but nothing is known about its behaviour with radioactive fluoride. Here we develop a simple fabrication procedure to make fully coated SU-8 microreactors and we demonstrate the potentiality of SU-8 microfluidic architectures to be used for radiosynthesis, giving a proof of their low tendency to trap radioactive fluoride if compared with traditional glass microchannels.     

SU-8胶与基底结合特性的实验研究

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它适于制作超厚、高深宽比的MEMS微结构。为电铸造出金属微结构，通常需要采用金属基底。但SU-8胶对金属基底的结合力通常不好，因而限制了其深宽比的提高。从SU-8胶与基底的浸润性、基底表面粗糙度以及基底对近光紫外光的折射特性入手，对SU-8胶与基底的结合力进行分析，首次指出：在近紫外光的折射率高的基底与SU-8胶有很好的结合性。经实验得出经过氧化处理的TI片的SU-8胶的结合性强。这有利于为MEMS提供低成本，高深宽比的金属微结构。