面向聚合物微器件超声波精密封接的阵列微导能结构

为提高聚合物超声波精密封接的可控性,预防高温度场下聚合物的熔融流延影响封接界面质量和精度,提出了阵列式微导能结构.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微小管道的封接为实验对象,研究了阵列微导能结构的尺度对超声波封接过程的影响;采用热压成型工艺在被封接表面制作了5组不同高度的微结构.采用基于声波传递效率反馈的超声波精密封接方式...     

引信MEMS静电探测器阵列设计

引信可以利用空中目标运动产生的静电场信息对目标进行探测,而MEMS的特殊性能非常适合于引信静电探测器的设计。在引信有限的体积内布设MEMS静电探测阵列,通过对目标静电场信息进行检测,可以获得目标的位置和速度信息。本文运用表面加工工艺设计了一种MEMS薄膜电极的垂直振动式电场传感器阵列。介绍了该电场传感器探测单元及阵列的结构、组成及工作原理,说明了该器件的加工工艺。通过MEMS静电探测单元的空间布阵,研究了引信MEMS静电探测阵列对目标定位的原理,推导了目标定位的公式,使用MEMS静电探测阵列探测了目标的静电场,实现了对目标位置的定位。     

应用二维微硅片狭缝阵列的阿达玛光谱仪

研制了一种基于二维多狭缝阵列的微小型阿达玛光谱仪,利用MEMS加工技术制作出一体式微硅片狭缝阵列,系统采用了Offner 光学结构。以入射狭缝为循环S23型微硅片的阿达玛光谱仪为例,与传统单狭缝光谱仪进行光通量比较,对入射狭缝的衍射现象进行分析,通过Matlab仿真方法及实验验证,得出阿达玛光谱仪光通量提高了3.10倍。     

微纳卫星陀螺阵列系统信息融合

为了实现微纳卫星MEMS陀螺动态在线滤波,对MEMS陀螺阵列建模,设计可应用于动态过程的最优在线数据融合算法,建立陀螺阵列测试系统,并对融合滤波的陀螺系统的性能对比分析。首先,建立多个陀螺的量测模型。接着基于信息融合模型,使用Kalman滤波算法,对预测的协方差矩阵进无求逆运算迭代;然后,基于误差估计,对动态时变信号滤波模型建模,并给出了融合滤波方法;最后,搭建6个MEMS陀螺在线滤波系统,验证该算法的有效性。实验结果表明：滤波误差可降低为单陀螺采样误差的1/15,精度提高一个数量级;运算量相比层序式滤波减少为1/4,计算时间减少为1/3。本文所提算法在提高精度的基础上,显著提高了MEMS陀螺系统的性能指标,拓展了MEMS陀螺在微纳卫星的应用范围。     

柔性MEMS减阻蒙皮设计及其制作工艺

提出了一种电解水式驻留微气泡减阻的柔性微机电系统(MEMS)蒙皮技术,研究了蒙皮结构设计以及加工工艺。设计了一种包含柔性基底层、金属电极图案层和微凹坑阵列层的三层式蒙皮结构,提出了两种基于MEMS工艺的制作方法。分别采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和SU-8胶材料制作了微凹坑阵列层,并对其关键工序进行了实验研究。以SU-8胶为微凹坑阵列材料制作了柔性MEMS蒙皮样件。所制样件中,圆柱形驻气凹坑的直径为40μm、深度为50μm、密度为6.25×104/cm2、样件总厚度为90μm,可弯曲并贴附于截面直径为28mm的圆柱体表面而不损坏。结果显示了MEMS减阻蒙皮工艺的可行性,证明将电解水式驻留微气泡的柔性减阻蒙皮设计与MEMS工艺有机结合,是一种航行体表面减阻的有效技术途径。     

基于FPGA的MEMS陀螺阵列信号采集系统

针对传统单片机控制器无法同时读取MEMS陀螺阵列的测量数据,难以满足实际工程应用的测量要求,为提高MEMS陀螺仪的工作性能,设计了一种基于FPGA的MEMS陀螺阵列信号采集系统。系统选取FPGA作为主控芯片,与外围器件ADXRS810陀螺仪搭建陀螺阵列信号采集平台。选用Verilog HDL作为输入语言来实现FPGA内部逻辑设计,通过SPI协议和状态机实现与陀螺阵列的数据通信,采用双口RAM模块给阵列陀螺分配不同的地址并通过RS232串口实现和上位机的通讯。通过搭建的软硬件实验系统测试,表明设计的系统具有实时性好、精度高、成本低的特点。     

MEMS起爆器研究现状与发展趋势

随着微纳技术的广泛应用,以MEMS技术为支撑的新一代起爆器成为含能器件领域的研究热点。MEMS起爆器可以实现大规模高密度的集成制造,并且器件输出性能一致性较好,具有微型化、集成化、高能化的特征。MEMS起爆器按结构不同,可以分为爆炸箔结构、半导体桥结构以及多孔硅结构三大类。爆炸箔起爆器主要采用电爆炸原理,结构简单,安全性能较高。半导体桥起爆器起爆电压低,应用领域广泛,可通过增加含能材料来提高器件的能量输出。多孔硅起爆器反应活性高,与由碳氢氮氧组成的传统含能药剂相比,多孔硅含能材料的环境友好性更好。通过分析与对比MEMS起爆器的结构组成、起爆方式、制作工艺以及输出能量等方面,指出MEMS起爆器结构微型化、输出高能化、起爆可控化的特征,并提出能够兼顾高能性与安全性的MEMS起爆系统为未来重要的发展方向。     

用于高场非对称波形离子迁移谱系统的阵列式微法拉第筒离子检测器

提出了一种可减小高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)系统体积的阵列式微法拉第筒离子检测器,该检测器具有结构简单、稳定性好、噪声小、量程大、可在大气压条件下工作等优点。阵列式微法拉第筒包括栅电极、敏感电极、屏蔽电极3部分,其中敏感电极由数十个直径为200μm的硅圆柱交错排列而成。通过典型的MEMS工艺制作,法拉第筒与平板型FAI MS系统的MEMS工艺完全兼容。Fluent仿真结果表明,这种阵列式的设计,气体运动阻力较小,流场分布有助于载气中离子被充分吸收。与KEITHLEY237电流表级联后,测得阵列式微法拉第筒的噪声水平在0.5 pA以下。对丙酮样本进行了实验测试,结果显示其输出信号为210 pA左右,表明该阵列式微法拉第筒满足FAIMS系统的要求。     

我国在传感器节点等传感技术取得进展

从上海举办的“中国科学院传感技术学术研讨会”上了解到，“十五”期间，中科院组织全院近20家研究所开展联合攻关。在重要传感器件方面，自主开发了MEMS（微机电系统）振动传感器、MEMS声响传感器、MEMS红外传感器、先纤传感器、声阵列传感器．形成了以MEMS传感器为主、复合多信息探测的小型化传感器系列。     

MEMS固体化学微推进阵列的微冲量测试技术

为了评价MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)固体化学微推进阵列的推进性能,对其单元微冲量的精确测试显得尤为重要。在传统冲击摆的基础上,考虑微推进器推力和燃气射流冲击力之间的比例关系,设计了一套适用于MEMS固体化学微推进阵列单元微冲量的间接测试装置,并成功用于6×6规格(单元集成度为36个/cm²)微推进阵列的实际测试中。结果表明:典型实验数据下的待测微冲量为2.5442×10-4Ns,相对误差小于5%;实测8个单元的微冲量平均值为2.5574×10-4 N·s,相对偏差较小,具有很好的重复性。      

双面静电封接工艺在硅电容传感器中的应用

硅电容传感器由于其结构的精密性与灵敏性,常规的静电封接工艺已无法满足要求。封接后会造成其小间隙(间隙通常<10μm)极板间的粘连,导致器件失效。文中结合小间隙传感器的结构特点提出了一种双面同时封接的方法,并对封接相关参数进行了分析,确定了相应的封接条件。该工艺既解决了极板粘连问题又简化了工艺步骤,适合现阶段大规模生产的需求。     

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MEMS的OXC结构设计及其性能分析

为提高光网络交叉连接能力以及节点交换速度,在详细阐述OXC基本结构和工作原理的基础上,以MEMS为空间交换单元,采用阵列波导光栅(AWG)、波长变换器和可调谐滤波器等关键组件,实现了新型OXC结构的设计,并进一步分析各模块的功能及其优缺点。理论分析表明该OXC插入损耗小,交换容量大并支持节点升级,同时具备全光交叉连接和网络智能的优势,是实现全光通信的核心部件。     

热电式MEMS微波功率传感器结构优化的研究

为了改善热电式微电子机械系统(MEMS)微波功率传感器的综合性能,研究了负载电阻与热电堆的间距、衬底背面刻蚀的厚度、长度以及热偶长度4个结构参数,将传感器分成3个区域讨论,建立了热电式MEMS微波功率传感器的灵敏度解析模型。此外,还研究了热电式MEMS微波功率传感器的时间常数模型,传感器的时间常数由负载电阻和热电堆的时间常数组成。最后,根据理论模型分析得出当减小负载电阻与热电堆的间距、增加背面刻蚀厚度、长度以及热偶长度为400μm时,能在保持较小的时间常数的情况下提高灵敏度,从而改善热电式MEMS微波功率传感器的综合性能,这对热电式MEMS微波功率传感器的结构参数的设计与优化具有一定的参考价值和指导意义。     

基于改进SPI的多量程MEMS虚拟陀螺研究北大核心CSCD

文中设计了多量程MEMS虚拟陀螺,解决了现阶段微机电系统(MEMS)虚拟陀螺不能兼容载体对陀螺仪精度和量程的问题。提出一种改进SPI的新型数据采集方式,在改善数据读取速率的同时增强了数据实时性。在静态测试中,该阵列经过滤波融合后,1σ标准差降低了76.8%,零偏不稳定性降低了89.1%;在模拟动态测试中,通过选取最佳量程数据进行滤波融合与姿态解算,该阵列最终姿态角偏离程度最小。实验结果表明多量程MEMS虚拟陀螺融合效果与降噪能力都优于单一量程虚拟陀螺。     

采用MENS技术的湿度传感器

湿度传感器厂商美国Hygrometrix采用MEMS技术的湿度传感器已达到实用水平。通过MEMS构造检测基于湿度的聚合物薄膜的收缩，感应芯片通过在2mm见方的正方形硅芯片上打孔，形成了4个悬臂（Cantilever）。各悬臂采用将正方形的外周作为固定部分、以中心作为可移动部分的结构。     

微结构模芯的精密磨削及其在微注塑成形中应用

针对微结构聚合物元器件的批量化生产与制造效率低等问题,采用精密修整成V形尖端的金刚石砂轮,在自润滑性和脱模性良好的钛硅碳陶瓷模芯表面加工制造出形状精度可控的V沟槽阵列结构,然后利用微注塑成形工艺将模芯表面的V沟槽阵列结构一次成形复制到聚合物表面,高效注塑成形制造出倒V形阵列结构的聚合物工件。分析了微模芯的表面加工质量与形状精度,研究了熔体温度、注射速度、保压压力、保压时间等微注塑成形工艺参数对微结构聚合物注塑成形角度偏差和填充率的影响。实验结果表明：通过微细磨削加工技术和微注塑成形工艺可以高效率、高精度地制造出规则整齐的微结构注塑工件,注射速度对微成形角度偏差的影响最大,保压压力对微成形填充率的影响最大,微结构模芯的微细磨削形状精度值为4.05 μm,微成形的最小角度偏差和最大填充率分别为1.47°和99.30%。     

风洞试验用MEMS传感器阵列数据处理软件设计

针对智能化网络化传感器与蒙皮式阵列式传感器交叉和发展的趋势,将柔性封装技术与智能结构相结合,文章提出了基于蒙皮式的微型智能结构的概念。针对飞行器风洞实验过程中测试所得数据,实现了风洞试验采集数据的三维显示,并对采集的数据进行分析处理,最后将其应用在实际的测试系统中;同时,通过将采集的数据与常规测压实验、飞机飞行实验所测数据进行比较分析,对此次实验测得的气动参数进行评估,验证了表贴式MEMS传感器阵列的准确性与可行性,从而为风洞实验数据处理提供了一种新的思路。     

玻璃金属封接件电镀后绝缘电阻稳定性研究

为了提高封接件电镀后绝缘电阻的稳定性和可靠性，通过对封接玻璃表面形貌的分析并结合实际生产经验，找到了封接件绝缘电阻不稳定的原因，并提出了相应的处理措施。结果表明：采用新型的表面处理工艺能够将封接件绝缘电阻从不稳定的50～800MΩ（DC：500V）提高到稳定的5000MΩ（DC：500V）以上，生产实践证明，该工艺通用可行。     

微流控芯片模芯的精密铣磨加工及其微注塑成形技术

为降低微流控芯片的大批量生产制造成本,保证微尺度流道结构的表面质量和形状精度,提出采用超硬立方氮化硼(CBN)磨棒在模具钢模芯表面精密铣磨加工制造出形状精度可控的微凸起阵列结构,然后利用微注塑成形技术高效成形制造出具有微凹槽阵列结构的聚合物微流控芯片.分析了铣磨加工工艺参数对微结构模芯表面质量的影响,通过试验和数学统计...