Характеристики микромеханических реле на основе тонких слоистых исполнительных элементов
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
в опытах 2 и 3. Результаты измерений смотреть в таблицах 2.4 и 2.5 Влияние плотности тока на толщину осажденного слоя никеля- рис. 2.5.
Опыт 2. Поиск оптимального времени осаждения (t = var).
Рис.2.6. Толщина плёнки никеля от времени осаждения (опыт 2)
Таблица 2.6. Поиск оптимального времени осаждения
Образец ПараметрС4С5С6С7Плотность Тока (А/дм2)1.01.01.01.0Площадь (дм2)0.0050.0050.0050.005Сила тока (мА)5555Время гальван. (мин)5203040Температура электролита (градус С)(48..52)(48..52)(48..52)(48..52)
Таблица 2.7. Скорости гальванического осаждения и геометрические размеры структурных элементов, измеренные методом оптической микроскопии (опыт 2)
Образец ПараметрС4С5С6С7Толщина осаждённого Ni на мембране (мкм)0.51.94.94.4Скорость осаждения Ni (мкм/мин)0.0900.0950.1630.110
С увеличением длительности гальваники процесс осаждения никеля становится неустойчивым. При небольших отрезках времени (до 20..30 минут) зависимость h(t) можно считать линейной. Оптимальное время гальваники определено по данным эксперимента с помощью линейной интерполяции и равно 10 мин. - при таком времени высота осаждённого слоя попадает в заданный (см. задачи эксперимента).
Результаты измерений смотреть в таблицах 2.6, 2.7, влияние времени осаждения (длительности гальваники) на толщину осажденного слоя никеля времени - рис. 2.6.
Опыт 3. Поиск оптимальной температуры электролита (T = var)
Рис.2.7. Толщина плёнки никеля от температуры электролита (опыт 3)
Таблица 2.8. Поиск оптимального времени осаждения
Образец ПараметрС9С10С11Плотность Тока (А/дм2)1.01.01.0Площадь (дм2)0.0050.0050.005Сила тока (мА)555Время гальван. (мин)101010Температура электролита (градус С)406070
Таблица 2.9. Скорости гальванического осаждения и геометрические размеры структурных элементов, измеренные методом оптической микроскопии (опыт 3)
Образец ПараметрС9С10С11толщина осаждённого Ni намембране (мкм)2.01.31.1Скорость осаждения Ni (мкм/мин)0.020.010.01
Согласно эксперименту, с ростом температуры электролита производная dh/dT уменьшается, а зависимость h(T) имеет линейный вид. С повышением температуры падает также твердость осадков никеля, исходя из этого, а также, принимая во внимание заданное значение высоты осажденного слоя, оптимальная температура - 70C.
Поведение функции h(T) на температурном участке до 40 градусов Цельсия в рамках опыта 3 не рассматривалось, однако проведение опыта при низких температурах будет сопровождаться адсорбцией cульфаминовой кислоты [13], что отрицательно скажется на структуре и свойствах никелевого осадка.
Результаты измерений смотреть в таблицах 2.8, 2.9., зависимость толщины осажденного никеля от температуры - рис. 2.7.
Таким образом, для достижения целей эксперимента:
. Проведено три однофакторных эксперимента по гальванике, по результатам которых найдены зависимости толщины осажденного слоя никеля от режимов гальванического осаждения (плотности тока, температуры электролита и времени осаждения).
. Выбраны режимы осаждения никеля в сульфаминовокислом электролите, обеспечивающие оптимальную для применения в устройствах МСТ толщину покрытия 1,5 мкм: плотность тока на катоде - 1 А/дм2 (образец С1), время гальванического осаждения - 15 мин (образец С5); температура электролита - 70 градусов Цельсия (образец С11).
Для того, чтобы выбрать режимы галванического осаждения, обеспечивающие не только оптимальную толщину покрытия, но и адекватные характеристики устройств МСТ с конструктивными элементами на основе таких покрытий, требуется провести исследования морфологии гальванических пленок.
Морфология гальванических пленок никеля при различных режимах осаждения.
Таблица 2.10. Микрошероховатость опорной площадки консоли (образец С1)
Число точек Nx * Ny65536Максимальная высота967 нм.Минимальная высота0 нм.Размах высот967 нм.Шероховатость (метод 10 точек по высоте)474 нм. Средняя высота283 нм.Средняя шероховатость80 нм. Средняя квадратичная шероховатость102 нм.Ассиметрия0,570125Эксцесс1,03367
Рис. 2.17. Гистограмма плотности распределения значений функции (количество пиков от их высоты в нм) для опорной площадки балочного подвижного элемента (образец С1)
Таблица 2.11. Микрошероховатость опорной площадки консоли (образец С5)
Число точек Nx * Ny65536Максимальная высота796 нм.Минимальная высота0 нм.Размах высот796 нм.Шероховатость (метод 10 точек по высоте)397 нм. Средняя высота231 нм.Средняя шероховатость53 нм. Средняя квадратичная шероховатость72 нм.Ассиметрия1,02556Эксцесс5,68077
Рис. 2.18. Гистограмма плотности распределения значений функции (количество пиков от их высоты в нм) для опорной площадки балочного подвижного элемента (образец С5)
Таблица 2.12. Микрошероховатость опорной площадки консоли (образец С11)
Число точек Nx * Ny65536Максимальная высота955 нм.Минимальная высота0 нм.Размах высот955 нм.Шероховатость (метод 10 точек по высоте)374 нм. Средняя высота137 нм.Средняя шероховатость91 нм. Средняя квадратичная шероховатость148 нм.Ассиметрия0,385035Эксцесс0,411616
Рис. 2.19. Гистограмма плотности распределения значений функции (количество пиков от их высоты в нм) для опорной площадки балочного подвижного элемента (образец С6)
Измерения и статистическую обработку результ