激光辅助电化学放电加工微通道的特性

玻璃材料近年来被广泛应用于微电子机械系统(MEMS),对于玻璃材料的加工,电化学放电加工(ECDM)是一种被广泛运用的手段。针对目前的电化学放电加工存在热影响区和过切现象的问题,提出了一种激光辅助电化学放电加工玻璃的加工方法,阐述了其作用机理,设计了实验装置,并与传统电化学放电加工进行了微通道加工的对比实验。通过与传统电化学放电加工对比,发现激光辅助电化学放电的加工方式能明显减少放电加工过程中的热影响区和过切现象,故激光辅助有效改善了电化学放电在玻璃材料上加工微通道的质量和精度,在MEMS领域具有良好的应用前景。     

多层圆片级堆叠THz硅微波导结构的制作

基于微电子机械系统(MEMS)工艺,提出一种多层圆片堆叠的THz硅微波导结构及其制作方法。为了验证该结构在制作THz无源器件中的优势,基于6层圆片堆叠的硅微波导结构,设计了一种中心频率365 GHz、带宽80 GHz的功率分配/合成结构,并对其进行了仿真。研究了制作该结构的工艺流程,攻克了工艺过程中的关键技术,包括硅深槽刻蚀技术和多层热压键合技术,并给出了工艺结果。最终实现了多层圆片堆叠功率分配/合成结构的工艺制作和测试。测试结果表明,尽管样品的插入损耗较仿真值增加3 dB左右,考虑到加工误差和夹具损耗等情况,样品主要技术指标与设计值较为一致。     

考虑结合部耦合的结构梁的边界元解析方法研究

机床结合部是影响机械系统性能的关键因素之一,对机床的静态、动态和热态性能有很大影响。以机械系统中最常见的基本结构形式-梁单元及其结合部为对象,研究了结合部理论与边界元法有机结合的静态特性解析方法。基于结合部理论分析了结合面接触压力、接触变形、接触刚度之间的非线性关系,建立了考虑结合部接触刚度的边界元梁与梁、梁与边界的系统耦合解析模型,将结合部接触刚度纳入边界元解析的子结构中,使其与机械系统的元件进行合成,将结合部接触刚度作为机械系统的解耦收敛条件进行迭代,解决了机械系统与结合面结合问题的耦合并利用边界元法开发了专业的结合问题解析软件,解析结果表明,采用边界元法对于柔性结合部的处理比较方便,在柔性结合部的部件或整机性能预测方面具有明显优势。     

基于S型曲线轨道的机械系统残留振动抑制

针对车床进给系统,起重机以及材料搬运系统等广泛应用于各种工业场合的机械系统中所存在的振动问题,提出一种基于S型曲线轨道生成法实现其残留振动的抑制。给出含有振动特性的机械系统的简易动力学模型,基于该模型通过理论分析得到可以抑制残留振动的S型曲线轨道的充分必要条件,数值仿真验证该条件的有效性,将上述条件应用于桥式起重机系统并通过实验结果进一步验证其有效性。该轨道可应用于常用的工业控制器中,从而降低其安装成本。     

应急机械系统的展望

机械应急系统研究对于减少灾害造成的影响具有重要的意义。现如今的机械应急系统主要包含应急控制研究、应急决策研究以及应急系统设计研究这几方面的工作,文章在简述了该系统目前的研究现状和应用现状的基础上,并给出其应急设计的定义。鉴于机械应急系统研究,尤其是关于应急设计研究方面的工作仍稍显薄弱。     

一种双稳态电磁型射频MEMS开关的设计与测试

设计了一种低电压驱动的双稳态电磁型射频MEMS开关.与驱动电压高这几十伏的静电型射频MEMS开关相比,其驱动电压可低至几伏,因此应用时无需增加电荷泵等升压电路.开关可在磁场驱动下实现双稳态切换,稳态时无直流功率消耗.分析了工作磁场的分布特点,进行了结构设计仿真;并使用HFSS软件和粒子群算法进行了射频参数仿真、结构参数优化及主要结构参数显著性研究,得出了影响开关射频传输性能的主要结构参数;采用表面牺牲层工艺制作了原理样机并进行了射频性能参数的测试.结果表明,开关样机在DC～3 GHz工作频率区间内,插入损耗小于0.25 dB,隔离度大于40 dB.     

薄膜体声波谐振器微加速度计惯性力敏特性

研究了由硅微质量块-悬臂梁惯性力敏结构和氮化铝(AlN)薄膜体声波谐振器(FBAR)检测元件集成的FBAR微加速度计表头的惯性力敏特性。采用有限元(FEA)静力学仿真,得到惯性力载荷作用下硅微悬臂梁上的应力分布;选取最大应力值作为载荷,基于第一性原理计算纤锌矿AlN的弹性系数与应力的关系式,预测惯性力载荷作用下AlN弹性系数的最大变化量;采用谐响应分析,预测FBAR微加速度计的加速度-谐振频率偏移特性。分析得到：惯性力载荷作用下,FBAR微加速度计的谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g;其加速度增量-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性度。     

基于柔性干电极的肌电信号无线采集系统设计

传统Ag/AgCl湿电极存在柔韧性差、稳定性不高等缺点,已不能满足应用于智能可穿戴设备采集表面肌电信号(sEMG)的需求。提出一种通过微电子机械系统(MEMS)技术制备柔性干电极的方法,并针对柔性干电极的特点设计一套便携式16通道sEMG无线采集系统。通过光刻、刻蚀、聚二甲基硅氧烷(PDMS)形貌转移等工艺制成面积1 cm~2、厚度1 mm、底部直径80μm、高度143μm、中心距160～240μm的柔性微针阵列干电极。无线采集系统将采集到的sEMG进行放大、滤波、A/D转换和无线传输后,由LabVIEW编写的上位机进行波形显示和数据存储。整个采集装置尺寸为6 cm×2.5 cm×1.5 cm,电池容量为200 mA·h,充电5 min可在室外50 m范围内工作4 h左右。该无线采集装置配合柔性干电极提取sEMG具有采集通道多、稳定性好、传输距离远、实时显示波形、生物兼容性好等优点。     

一种基于MEMS工艺的365 GHz硅微波导垂直转接结构

基于微电子机械系统(MEMS)工艺设计并制作了一种THz垂直转接结构,该结构采用6层硅片堆叠的硅微波导形式。理论分析计算了垂直转接结构的参数,并使用三维电磁场分析软件HFSS对该结构进行了模拟仿真。设计得到了中心频率为365 GHz、带宽为80 GHz、芯片尺寸为10 mm×7 mm×2.7 mm的THz垂直转接结构。给出了一套基于MEMS工艺的硅微波导的制作流程,制作了365 GHz垂直转接结构并对其进行测试。获得的THz垂直转接结构的回波损耗随频率变化的测试结果与仿真结果基本一致。采用MEMS工艺制作的硅微波导垂直转接结构具有精度高、一致性好、成本低的特点,满足THz器件的发展需求。