活动屏蔽膜板高深宽比微细电铸技术研究

针对金属微结构器件制造难的问题,提出了活动屏蔽膜板高深宽比微细电铸技术,通过屏蔽膜板动态地限制电沉积的区域,可以用低深宽比的膜板图形加工出高深宽比的金属微结构,并且免除了去胶等难题。在对活动屏蔽膜板微细电铸电场及传质进行分析的基础上,开展试验研究,获得了特征尺寸为500μm,深宽比分别为3和5的微静电梳状驱动器梳齿及微圆柱电极阵列。
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高深宽比微细结构电铸时传质过程数值分析

针对高深宽比微细结构电铸时存在严重传质受限的问题,以微深槽特征为分析对象建立液相传质两种数学模型——维扩散模型和二维对流—扩散模型,并分别用Matlab专用工具箱和Fluent 6.2流体仿真软件进行数值求解,依次分析以扩散、强制对流－扩散、复合对流(强制对流和自然对流)－扩散等为主导传质模式作用下微细电铸时,流场和离子浓度场的空间变化规律及其对液相传质效果的影响,并进行试验验证。结果表明：微细结构电铸时,单一扩散作用仅能用于深宽比小于2且电流密度小于2 A/dm2的液相传质场合;槽外强制对流只能对深宽比小于2的微槽内电解液产生一定搅拌作用;强化槽内自然对流作用并与槽外强制对流协同配合时,槽(深宽比为5)内可形成独特的单个或多个占据整个槽空间的涡流循环胞,涡流流速约为强制对流流速的1/20～1/2,明显改善传质效果,试验结果与此相印证。     

屏蔽膜板随动式微细电铸技术基础研究

提出了屏蔽膜板随动式微细电铸技术，屏蔽阳极膜板随电沉积层的增加而微量移动，从而可以用厚度有限的屏蔽层制造出原理上高度不受限制的三维金属微结构。针对该工艺的特点研制了试验装置，利用紫外光刻制作的屏蔽阳极膜板开展了两种随动方式的研究，分别得到了侧壁陡直的微齿轮和具有倾斜轮廓的微十字结构。     

基于准LIGA工艺的微型传动齿轮制作

研究了结合多层光刻胶工艺和金属牺牲层法制作微型传动齿轮的加工工艺,并给出了部分实验结果.     

Fabrication of Superhydrophobic Micro Post Array on Aluminum Substrates Using Mask Electrochemical Machining

Surfaces with controllable micro structures are significant in fundamental development of superhydrophobicity. However,preparation of superhydrophobic surfaces with array structures on metal substrates is not effective using existing methods. A new method was presented to fabricate super-hydrophobic post arrays on aluminum(Al) substrates using mask electrochemical machining and fluoridation. Electrochemical etching was first applied on Al plates with pre-prepared photoresist arrays to make the post array structures. Surface modification was subsequently applied to reduce the surface energy, followed by interaction with water to realize superhydrophobicity. Simulation and experimental verification were conducted to investigate how machining parameters affect the array structures. Analysis of the water contact angle was implemented to explore the relationship between wettability and micro structures.The results indicate that superhydrophobic surfaces with controllable post structures can be fabricated through this proposed method, producing surfaces with high water static contact angles.     

微小金属管壳的引伸成型技术研究

本文主要使用冷冲压生产加工方法探讨板料厚度小于0.2mm,并且直径在1.5mm左右的微小金属管壳、加强帽的引伸成型工艺制定及其成型模具结构的设计。     

基于SU-8厚胶光刻工艺的微电铸铸层尺寸精度控制新方法

以SU-8胶为微电铸母模制作镍模具时,胶模的热溶胀性使胶模变形,导致铸层线宽缩小,这是影响微电铸铸层尺寸精度的主要因素。针对密集蛇形沟道图形的镍模具微电铸工艺,以200.0μm厚SU-8胶为胶模,研究微电铸铸层尺寸精度的控制方法,提出基于SU-8厚胶光刻工艺的微电铸铸层尺寸精度控制新方法,即在图形四周增设一条封闭等间距的隔离带,用隔离带减少影响图形区域的SU-8胶模的体积,阻止电铸时该处胶模的热溶胀对图形区域的影响,进而减小铸层尺寸变化。结果表明,采用增设隔离带方法制作的镍模具,胶模线宽变化量最大值由61μm减小到31.4μm,铸层尺寸相对误差的最大值由31.3%减小到16.7%,这种方法显著提高微电铸铸层的尺寸精度。     

激光烧结金属粉末制造微型机械的研究

采用激光直接烧结微细金属粉末技术制造3维微型机械。分析了采用不同激光器进行烧结的优缺点,总结了多种工艺参数,包括激光功率密度、扫描速度、离焦量对烧结精度的影响,并给出部分烧结样件以及多种材料集成的扫描电镜显微照片,同时提出采用电子束烧结亚微米级粉末成形微米级3维微型机械的设想。     

一种微型步进电机的微胶接装配方法的研究

采用微胶接技术装配微型步进电机的基体和导轨。对胶粘剂的点胶特性进行实验,指出微电机胶接装配中影响胶接质量的两个关键因素是胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散。为了解决该问题,在基体胶接区表面通过蚀刻方法加工出凹槽结构,给出凹槽尺寸的确定原则和胶接实验的条件。结果表明,凹槽结构对胶滴体积具有“容错性”,可以在一定程度上克服胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散对微胶接装配质量的影响,但胶滴点胶的位置误差可能引起胶滴溢出凹槽。     

一种基于柔性铰链技术的微型放大机构研究

基于柔性铰链的传动及导向原理,提出了一种可以精确的放大直线位移的微型机构,该机构具有对称性好、机构简单紧凑、无附加位移、位移放大精度高等优点;在建立该机构的运动学模型基础上,给出了其工作原理;根据机构学原理计算出该机构放大比例,采用有限元法对该机构进行静力学分析,二者误差为4.66%。     

基于MEMS的医用雾化微喷研究

介绍了一种基于MEMS技术的雾化微喷的设计、仿真、加工和实验结果。该微喷以压电效应为驱动方式,通过压电片振动所产生的压力使液体从阵列微喷孔中喷出,所产生的液滴直径和速度分布集中,无热效应,不会破坏药液的物理和化学特性。通过有限元仿真分析了微喷液体腔内压力波的分布,并根据仿真结果优化了微喷孔的布置。实验结果表明,该微喷所产生的液滴平均直径15μm,平均速度3m/s。