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分离式片上微摩擦测试机构及其制作

作者: 郭占社 姜春福 张欲晓 郑德智 来源:中国机械工程 日期: 2023-09-25 人气:22
分离式片上微摩擦测试机构及其制作
为有效模拟基于单晶硅材料的微机电器件摩擦副的摩擦磨损状况,设计了一种分离式片上微摩擦测试机构。该测试机构利用微机电系统体硅工艺及键合技术,把加载机构、测试机构、摩擦副以及力传感器集成在一个单一的硅片上。对该机构的测试结果表明:摩擦副之间的静摩擦因数约为0.9,动态摩擦因数随着施加在摩擦副上正压力的变化而变化。

可动微机电器件摩擦磨损测试方法研究

作者: 孟永钢 郭占社 来源:润滑与密封 日期: 2023-08-20 人气:26
可动微机电器件摩擦磨损测试方法研究
为比较真实地模拟可动微机电器件侧面问的摩擦磨损状况,进而研究MEMS器件的摩擦磨损规律,设计和研制了一种基于单晶硅材料的微摩擦试验模块,利用微机械体硅工艺及键合技术,将摩擦磨损测试单元、加载单元以及微力传感元件集成在单一的芯片上。最后,在大气环境下借助数字光学显微镜和图像处理技术对该试验模块的静、动态摩擦因数及磨损状况进行了测试。试验结果表明:随着正压力的增加,该摩擦副的摩擦因数相应减小,在较长时间的摩擦过程中磨粒表面出现了比较严重的氧化现象。

一种新型三轴电容式加速度计的设计分析

作者: 王守明 汪祖民 来源:电子科技 日期: 2023-06-28 人气:9
一种新型三轴电容式加速度计的设计分析
设计了一种新型结构的体硅工艺梳齿电容式加速度计,该设计采用2个检测质量块,分别检测水平方向和垂直方向的加速度。x,y水平方向不对称梳齿的设计,消除了z轴对水平轴向加速度的干扰,同时z轴支撑梁的设计,解决了水平轴向对z轴的干扰。电容的差分结构有利于提高加速度计的检测性能。用Ansys仿真软件对敏感结构进行静态和模态分析,理论上验证了所提出的三轴电容式加速度计整体结构的可行性。

微静电陀螺仪的结构设计与工艺实现

作者: 王嫘 韩丰田 董景新 刘云峰 来源:纳米技术与精密工程 日期: 2023-02-04 人气:5
微静电陀螺仪的结构设计与工艺实现
为了探索微机械陀螺突破精度极限的新途径,设计了一种基于环形转子、体硅加工工艺、转子5自由度悬浮的硅微静电陀螺仪.采用玻璃-硅-玻璃键合的三明治式微陀螺结构,提出了包括双边光刻、反应离子刻蚀(RIE)、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀、玻-硅静电键合、硅片减薄、多层金属溅射等关键工艺的加工路线.在工艺设计中采用铝牺牲层对转子进行约束,在第2次玻-硅键合后再通过湿法去除牺牲层,以得到可自由活动的转子.基于提出的体硅工艺路线,成功加工出了微陀螺敏感结构,并完成了转子5自由度悬浮和加转实验,测试结果表明大气环境下转子转速可达73.3 r/min.

基于体硅工艺的静电致动微夹持器制作工艺分析

作者: 李勇 李玉和 李庆祥 訾艳阳 来源:光学精密工程 日期: 2022-12-14 人气:3
基于体硅工艺的静电致动微夹持器制作工艺分析
介绍了一种基于体硅工艺的大尺寸、大深宽比梳状静电致动微夹持器的制作工艺.对微夹持器制作中的关键工艺进行分析,重点分析ICP蚀刻工艺的蚀刻时间对结构的影响,总结导致器件失效的原因,探讨了减少失效的方法.加工过程中采用分步加工的办法控制蚀刻时间,成功的释放了宽6 μm,厚60 μm,等效长度达5 470 μm的悬臂梁型微夹持臂.研制出一种良好性能的具有S形柔性结构夹持臂的梳状静电致动微夹持器.

基于体硅工艺的定位平台制作工艺分析

作者: 王家畴 荣伟彬 李昕欣 孙立宁 来源:光学精密工程 日期: 2022-12-13 人气:4
基于体硅工艺的定位平台制作工艺分析
针对纳米定位平台的构型和定位精度问题,采用体硅加工技术成功地研制了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度纳米级定位平台。介绍了定位平台的相关制作工艺,并对关键工艺进行了分析,总结了导致器件失效的主要原因,探讨了减少失效的方法。同时,提出了一种可行的面内侧面压阻加工方法。通过对深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺参数的调整,成功地刻蚀出大尺寸、大深宽比的结构释放窗口,释放了最小线宽为2.5μm,厚度为50μm的梳齿结构。

体硅隧道加速度计

作者: 贾玉斌 董海峰 郝一龙 来源:纳米技术与精密工程 日期: 2022-12-10 人气:2
体硅隧道加速度计
为了降低成本,拓展隧道加速度计的应用,作者设计了一种隧道加速度计.对器件进行体硅工艺研究,结果为隧尖尺寸为0.02 μm×0.02 μm,隧道电流为1.14 nA~4.68 nA.

基于体硅工艺的集成式定位平台

作者: 王家畴 荣伟彬 李昕欣 孙立宁 马立 来源:光学精密工程 日期: 2022-12-10 人气:2
基于体硅工艺的集成式定位平台
针对纳米定位平台的构型和定位精度问题,采用体硅加工技术成功地研制出了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度微型定位平台,定位平台采用侧向平动静电梳齿驱动。利用力电耦合和能量守恒原理分析了静电致动器的致动机理,对定位平台的主要失效模型、静态和动态特性进行详细建模分析,证明了静电梳齿力电耦合所导致的侧壁不稳定以及驱动器的最大稳定输出位移,给出了平台稳定工作条件下梳齿间隙、梳齿初始交错长度以及复合柔性支撑梁的弹性刚度比之间的关系。动态分析时考虑空气阻尼对平台的影响,给出了平台最大运行速度、位移及动态条件下的临界驱动电压并把分析结果应用于平台闭环控制。实验结果表明:驱动电压30V时,平台稳定输出位移达10μm,机械稳定时间仅为2.5ms。

连接式微摩擦测试机构及设计

作者: 郭占社 孟永钢 苏才钧 吴昊 温诗铸 来源:清华大学学报(自然科学版) 日期: 2022-12-01 人气:7
连接式微摩擦测试机构及设计
为了能够比较真实地模拟微机电器件侧面摩擦副之间的摩擦磨损状况,进而对MEMS器件的摩擦学规律进行研究,设计了一种基于单晶硅材料的片上微摩擦测试机构。利用微机械体硅工艺及键合技术,把系统中的测试机构、加载机构以及力传感器集成在一个单一的芯片上。对结构的临界驱动电压、静态摩擦力及正压力进行了理论推导。最后,在显微镜下对该机构的静态摩擦因数进行了测试。测试结果表明:随着施加在摩擦副上的正压力的增加,摩擦因数相应减小。

基于MEMS技术的新型变形反射镜

作者: 汪超 余洪斌 陈海清 来源:光电工程 日期: 2022-08-26 人气:10
基于MEMS技术的新型变形反射镜
基于MEMS技术体硅工艺,提出一种新型大有效面积的连续变形反射镜的设计制造方法.依工艺流程中的实际情况与结果,分析了在制造过程中遇到的大面积腔体深腐蚀中凸角腐蚀和键合中小空隙粘合等关键问题,设计实施了T形补偿角、延长驱动线等解决方案.用此方法制造出有效反射面积30mm(30mm,最大变形量1.2μm,49驱动电极的新型变形反射镜.10-200V电压范围内得到的该变形反射镜镜面变形数据与模拟结果具有很好的一致性.
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