Характеристики микромеханических реле на основе тонких слоистых исполнительных элементов
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
/b> Состав пирофосфатного электролита меднения в объеме 1л. (кислотность pH = 6.0)
1. Деионизованная водаДо 0.5 л2. Аммоний фосфорнокислый однозамещенный NH4H2PO4До 40 г/л3. Аммоний фосфорнокислый двузамещенный (NH4)2HPO4До 80 г/л4. Таллий азотноксилый NO3TlДо 0.2 г/л
Осадки меди характеризуются текстурой [9], направление которой зависит от природы и состава электролита (пирофосфатный электролит [111]). Медь обладает сравнительно хорошей адгезией, проводимостью и может применяться для передачи сигналов высокой частоты.
Гальваническое золото обладает относительно высокой тепло- и электропроводностью при воздействии атмосферы и агрессивных сред.
Таблица 2.3. Состав пирофосфатного электролита меднения в объеме 1л. (кислотность pH = 6.0)
1. Деионизованная водаДо 0.5 л2. Медь II сернокислая CuSO4До 100 г/л3. Калий фосфорнокислый K2HPO4До 350 г/л4. Калий азотноксилый KNO3До 10 г/л5. Аммиак водный NH3 - H2OДо 3 мл/лДостоинства золотых покрытий - высокая отражательная способность и пластичность, постоянство электрических параметров (электропроводность, переходное электрическое сопротивление, термоэдс и др.). Тонкие пленки золота, полученные химическим способом пропускают видимые лучи и отражают ИК-лучи и радиоволны. Способность их к отражению ИК волн близка к 100% [9], поэтому золотые покрытия используются в приложениях, требующих высокую электропроводность и отражающую способность.
Так как гальванические пленки никеля, меди и золота сильно различаются по свойствам, изготовление слоистых, а не однослойных, покрытий является целесообразным. Гальванические пленки меди и золота можно использовать в качестве функциональных слоев для получения покрытий с высокими электрофизическими характеристиками, и никеля - в качестве барьерного слоя, препятствующего диффузии золота в медь, а также для обеспечения требуемой прочности и жесткости на изгиб без дополнительных конструктивных изменений.
Таким образом:
.Проведен анализ принципа действия исполнителных элементов УМСТ на примере подвижных элементов микрореле: рассмотрены явления, протекающие в исполнительных элементах в процессе работы, представлены основные типы конструкции и приведены примеры их практического применения (ссылки на патенты). Показано, что конструктивные особенности подвижных элементов микрореле позволяют:
1.Снизить потребление энергии в процессе переключения, а, следовательно, и вносимые энергопотери.
2.Обеспечить высокое отношение емкостей во включенном и выключенном состояниях.
.Получить добротность того же порядка, что и у существующих аналогов, таких как диод Шотки, MOSFET, PIN-диод.
2.Рассмотрены особенности технологии изготовления исполнительных элементов. Показано, что микросистемы, изготовленные по поверхностной технологии обладают преимуществами по сравнению с микроустройствами, изготовленными по объемной технологии - низкая себестоимость и высокая производительность.
.Дана классификация материалов, применяемых при поверхностной микрообработки кремния, перечислены основные технологические операции в процессе формирования подвижных элементов. Показано, что материалы, применяемые для построения микроструктур, должны выдерживать высокое разрушающее напряжение, быть устойчивыми к пластическим деформациям (порядка 0,1 ГПа), обладать низким уровнем ползучести и усталости, быть износостойкими.
.Показано, что свойства УМСТ зависят не только от типа конструкций, но и от технологии изготовления. Процесс изготовления микрореле может насчитывать более полусотни операций. Некоторые операции могут накладывать технологические ограничения на изготовления исполнительных элементов, а принцип работы и свойства материалов - физические ограничения на устройство в целом.
.Рассмотрены физико-технологические ограничения при изготовлении микромеханических реле: скорость переключения, напряжение срабатывания исполнительного механизма; ограничения, вносимые механическими и физико-химическими свойствами материалов; а также проблема залипания электродов.
6.Сформулированы рекомендации по преодолению физико-технологических ограничений: снижение массы подвижного элемента - для увеличения скорости переключения микрореле; уменьшение зазора между исполнительным механизмом и нижним электродом, а также уменьшение упругости структуры - для снижения напряжения срабатывания микрореле.
.Для устранения целого ряда физико-технологических ограничений рекомендуем изготавливать основной элемент конструкции исполнительного механизма (подвижный элемент) с помощью многоуровневой поверхностной технологии с нанесением металла гальваническим способом - это помогает решить проблему гистерезиса и позволяет получить покрытия с требуемыми механическими и физико-химическими свойствами.
В этой связи, одной из основных задач при проектировании микрореле является исследование режимов гальванического осаждения, которое можно осуществить экспериментально путем подбора параметров осаждения согласно данным теории гальванического осаждения. Другой важной задачей является исследование морфологии поверхностей, полученных методом гальванического осаждения, с целью предотвращения залипания контактов, а также - исследование характеристик конструкции - изгибной жесткости и деформации при внешних нагрузках.
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ, ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В УСТРОЙСТВАХ МСТ (ЭКСПЕРИМЕНТА?/p>