基于平面線圈的微傳感器及其制造技術(shù)研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)和微加工技術(shù)的發(fā)展，越來越多的微型傳感器、執(zhí)行器走進了實際應(yīng)用。根據(jù)工作原理，微器件可分為靜電、壓電、熱、電磁等類型，其敏感、致動元件的性能差別很大。電磁驅(qū)動的微器件具有在較低的電壓下能獲得較大位移和驅(qū)動力的特點，易于實用。這一類器件所面臨的共同問題是微型線圈與磁性元件的制作。本文以渦流傳感器為對象，研究了基于平面線圈實現(xiàn)的電磁型微傳感/執(zhí)行器的關(guān)鍵技術(shù)，制作出直徑為2.4mm、厚度為1.6mm的渦流傳感器原型樣機，能夠在

2、高溫、窄縫條件下實現(xiàn)間隙、缺陷的檢測。為基于微平面線圈的微器件工程化奠定基礎(chǔ)。本文從以下幾個方面進行研究。 首先，根據(jù)電磁場的基本理論，研究了微平面線圈的電磁場分布規(guī)律、電感特性及磁膜對電鑄平面線圈特性的影響。建立了傳感器的數(shù)學(xué)模型，給出電渦流傳感器的基本性能。 研究了平面線圈的光刻工藝，以正交實驗方法為基礎(chǔ)，結(jié)合模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立光刻圖形質(zhì)量與工藝參數(shù)之間的預(yù)測模型，模型為5層結(jié)構(gòu)采用BP算法。提出并研究了基于圖形

3、特征的顯影工藝。得出不銹鋼基底上采用SU-8膠實現(xiàn)的大面積微結(jié)構(gòu)的最優(yōu)工藝，制作出微平面線圈膠模。 深入研究了微結(jié)構(gòu)電鑄，在分析微細電鑄的電場與流場特性的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出微細電鑄的傳質(zhì)模型，討論了鑄層厚度的不均勻現(xiàn)象及攪拌方式、電流密度對電鑄質(zhì)量的影響，分析了超聲在微細電鑄過程中的作用機理，得出最佳超聲功率與電流密度，制造出線寬70μm、間隙30μm的平面線圈。 詳細討論了傳感器鐵芯的Ni-Fe合金電鑄工藝， 深入分析鑄層