优秀研究生学位论文题录展示

基于MEMS技术的微型泵的研究

专 业: 物理电子学
关键词: MEMS 压电 微泵 无阀 电渗
分类号: TN4  TH3
形 态: 共 83 页 约 54,365 个字 约 2.601 M内容
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内容摘要


在微流量控制系统中,微型泵作为核心的控制元件,在医学、化学、生物工程和电子工程等领域都有着广泛的应用前景,已经成为MEMS研究的热点之一。

该文主要研究了基于MEMS技术的微型泵。

首先该文总结了国内外微电子机械系统发展状况,尤其对各种微泵的研究现状及其特点进行了对比研究。

同时对MEMS加工工艺进行了系统的研究,对该课题相关的LPCVD技术、蒸发镀膜技术、体硅各向异性腐蚀技术、键合技术进行了重点介绍。

并对粘结键合效果进行了研究。

该论文主要是希望获得制作工艺相对简单、稳定;驱动电压较低,性能稳定可靠,易于控制的微型泵。

该论文首先研究了无阀式压电微泵的工作原理、结构设计优化、制作工艺流程以及性能测试,并与悬臂梁式压电微泵进行了性能对比。

无阀压电微泵的动态特性研究表明:

流速随频率成抛物线关系变化,最佳工作频率为1250Hz;在频率固定时,微泵流速随驱动电压的增加而增加;泵膜的厚度对于微泵的性能影响很大,相同条件下,较薄的泵膜具有更高的流速;而且泵膜越薄,对于频率的变化越敏感。

驱动电压70V电压时,无阀压电微泵的输出背压值达153Pa。

其最大流量可达1.695μl/min。

相比之下,悬臂梁式压电微泵的开启压力比较高,达228Pa,而且输出具有明显的脉动性。

总体看来,无阀压电微泵具有结构简单,驱动稳定、可靠等优点。

该文还对电渗泵进行了研究。

电渗泵是基于电渗原理,利用微通道两端的电势差来控制微通道中的液体流动。

该文研究了PDMS电渗泵的制作工艺以及驱动效果。

结果表明通过采用动态涂层的方法,PDMS电渗泵可以获得对微流体的良好控制。

该文还利用XPS方法研究了PDMS电渗泵表面处理的效果。

从理论的角度分析了表面处理对于电渗泵的重要性……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 引言
1.1 MEMS技术
1.1.1 MEMS简介
1.1.2 MEMS加工工艺
1.1.3 MEMS技术的特点
1.1.4 MEMS研究方向
1.1.5 MEMS发展状况
1.2微泵研究意义
1.2.1微流控系统
1.2.2微泵
1.3微型泵研究现状
1.3.1热气致动微泵
1.3.2双金属致动微泵
1.3.3形状记忆合金SMA微泵
1.3.4静电微泵
1.3.5电磁微泵
1.3.6压电微泵
1.3.7非机械式微泵
第二章 MEMS加工技术
2.1体硅微机械加工技术
2.1.1湿法腐蚀
2.1.2干法刻蚀
2.1.3体硅微机械加工的特点
2.2表面硅微机械加工技术
2.2.1干法制膜技术
2.2.2牺牲层技术
2.2.3表面硅微机械加工的特点
2.3键合技术
2.3.1静电键合
2.3.2硅直接键合SDB技术
2.3.3共晶键合Eutectic Bonding
2.3.4粘结键合Adhesive bonding
2.4 LIGA工艺
2.4.1典型工艺流程
2.4.2技术特点
2.4.3准LIGA技术
2.5封装
2.5.1封装的重要性
2.5.2 MEMS封装的要求
2.5.3 MEMS封装技术
2.6本章小结
第三章 微流控系统理论分析
3.1微流体分析
3.1.1尺寸效应和表面效应
3.1.2微流体运动分析
3.2无阀微泵的工作原理
3.2.1无阀微泵简介
3.2.2扩散阀工作原理
3.2.3无阀泵的工作原理
3.3微泵优化设计
3.3.1微流控系统中存在的问题
3.3.2压电双晶片分析
3.3.3微泵的优化设计
3.4本章小结
第四章 压电微泵器件制作
4.1微泵结构设计
4.1.1压电材料选择
4.1.2无阀压电微泵结构及工作原理
4.1.3悬臂梁式微泵结构及工作原理
4.2无阀泵芯片制作
4.2.1泵膜和泵腔制造工艺流程
4.2.2扩散阀制造工艺流程
4.2.3键合
4.3悬臂梁式压电微泵芯片制作
4.3.1止回阀的制备
4.3.2键合
4.4封装
4.5本章小结
第五章 压电微泵性能测试
5.1压电微泵的测试装置
5.2无阀压电微泵性能测试
5.2.1流速-频率特性
5.2.2流速-电压特性
5.2.3背压-电压特性
5.2.4累计流量-时间特性
5.2.5流速-泵膜厚度特性
5.3悬臂梁式压电微泵性能测试
5.3.1止回阀的过流特性
5.3.2悬臂梁式压电微泵流速-电压特性
5.4本章小结
第六章 PDMS电渗泵的制作和性能研究
6.1电渗泵的研究意义和研究现状
6.1.1电渗泵的研究意义
6.1.2研究现状
6.2电渗的原理
6.2.1电渗的原理
6.2.2电渗流的影响因素
6.3 PDMS电渗泵的制作
6.4 PDMS电渗泵的致动研究
6.5 PDMS电渗泵表面处理研究
6.6本章小结
第七章 结论
7.1主要研究工作
7.2主要创新点
7.3课题进一步研究的设想
参考文献

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中图分类: > TN4 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路(ic)
其他分类: > TH3 > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 泵

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