Характеристики микромеханических реле на основе тонких слоистых исполнительных элементов
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ную шероховатость никеля.
Задачи: а) измерить параметры шероховатости Ra и Rz пленок никеля толщиной 1.5 мкм, полученных в однофакторных экспериментах; б) выбрать оптимальные режимы осаждения по минимальной шероховатости и толщине пленки никеля. Объекты исследования: (3 шт.) пленки никеля
толщиной 1.5 мкм., сформированные методом гальванического осаждения из сульфаминовокислого электролита на полиимидных жертвенных слоях.
Рис.2.3. Тестовый образец (фронтальный вид)
Методы исследования: атомно-силовая микроскопия.
.3. Исследование морфологии гальванических пленок никеля при различных показателях кислотности электролита (pH) [20].
Цель: определить оптимальные по механическим характеристикам режимы осаждения никеля.
Задачи: а) Изготовить три группы тестовых образцов при различных pH, используя выбранные в 1.1 и 1.2. режимы осаждения; б) измерить шероховатости тестовых образцов; в) выбрать оптимальные по шероховатости режимы и условия осаждения, принимая во внимания рекомендации по механическим характеристикам (твердость покрытий, упругость материала).
Объекты исследования: (15 шт.) пленки никеля разной толщины от (1.5 до 6.5 мкм.), сформированные методом гальванического осаждения из сульфаминовокислого электролита при pH=2, pH=3, pH=4 на полиимидных жертвенных слоях (см. рис. 2.3).
Методы исследования: оптическая и атомно-силовая микроскопии.
. Исследование морфологии гальванически осажденных пленок никеля, меди и золота, полученных при оптимальных режимах и условиях гальванического осаждения.
Цель: определить толщины гальванических пленок никеля, меди и золота, полученных при оптимальных режимах осаждения, для изготовления на их основе слоистых подвижных элементов.
Задачи: а) получить тестовые образцы; б) измерить параметры шероховатости тестовых образцов; в) выбрать оптимальные по шероховатости толщины гальванических пленок никеля, меди и золота.
Объекты исследования: (15 шт.) пленки никеля, меди и золота разной толщины (от 0.5 до 6.5 мкм), сформированные методом гальванического осаждения из сульфаминовокислого электролита никелирования, пирофосфатного электролита меднения и фосфатного электролита золочения на полиимидных жертвенных слоях (см. рисунки 2.2 и 2.3).
Методы исследования: оптическая и атомно-силовая микроскопии.
3. Исследование механических характеристик слоистых исполнительных элементов УМСТ на основе системы металлов золото-никель-золото.
Цель: оценить влияние количества упругих подвесов и толщины слоя никеля на характеристики исполнительного элемента.
Задачи: а) измерить деформацию, изгибную и контактную жесткости конструкций исполнительных элементов с различным числом упругих подвесов.
Объекты: исполнительные элементы УМСТ - (21 шт.) три группы тестовых образцов - трехслойные мембраны с разным количеством упругих подвесов (2, 3 и 4) на основе системы металлов золото-никель-золото.
а) б) в)
Рис.2.4. Подвижные элементы а) на двух упругих подвесах, б) на трех упругих подвесах, в) на четырех упругих подвесах (вид сверху).
В каждой группе - по 7 образцов: толщина золотых прослоек каждого образца - до 1 мкм, толщина никелевой прослойки возрастает от образца к образцу от 0.5 до 3.5 мкм с шагом 0.5 мкм.
Методы исследования:
измерительное динамическое наноиндентирование.
. Выводы по экспериментальной работе. Характеристики исполнительных элементов, выполненных на основе гальванических пленок никеля, меди и золота.
2.5 Экспериментальные результаты
2.5.1 Выбор оптимальных режимов и условий осаждения никеля из сульфаминовокислого электролита для применений МСТ.
Толщина гальванических пленок никеля при различных режимах осаждения
Опыт 1. Поиск оптимальной плотности тока (Д = var)
Рис.2.5. Толщина плёнки никеля от плотности тока (опыт 1)
Таблица 2.4. Поиск оптимальной плотности тока
Образец ПараметрС0С1С2С3Плотность Тока (А/дм2)0.51.01.52.0Площадь (дм2)0.01 (цел. пластина)0.0050.0050.005Сила тока (мА)55810Время гальван. (мин)10101010Температура электролита, ?С(48..52)(48..52)(48..52)(48..52)
Таблица 2.5. Скорости гальванического осаждения и геометрические размеры структурных элементов, измеренные методом оптической микроскопии (опыт 1)
Образец ПараметрС0С1С2С3Толщина осаждённого Ni на мембране, (мкм)0.31.2..1.32.3..2.42.8..2.9Скорость осаждения Ni, (мкм/мин)0.030.120.230.28
Толщина слоя гальванического осаждения и скорость осаждения линейно возрастают с ростом плотности тока. Оптимальная плотность тока определена экспериментально и равна 1 А/дм2. Важная оговорка: объемосодержание основного компонента (сульфаминовокислого никеля) в данном эксперименте не превышает 350 г/л, а гальваника проходит в течение не продолжительного отрезка времени - при таких параметрах вид зависимости h(Д) всегда будет линейным. Однако с увеличением объемосодержания основного компонента в электролите, возможно образование соединений комплексного характера с анионами или амфотерными молекулами (NH3SO3 ) кислоты [13]. Это может привести к изменению вида зависимости (увеличению производной). А для зависимости магнитных свойств от плотности тока, например, к появлению максимума или излома. Влияние других рабочих параметров режима на вид зависимости будет рассмотрено