微系统技术的概念、应用及发展论文

微系统技术的概念、应用及发展论文

微系统技术简称MST，它的基本工艺技术是硅的腐蚀和键合。MST的前景是壮观的，其工艺是从集成电路加工派生出的批量加工技术。预期，MST将会同集成电路一样，通过新的而且便宜的产品来改变人们的生活。以下是店铺今天为大家精心准备的：微系统技术的概念、应用及发展相关论文。内容仅供阅读与参考!

微系统技术的概念、应用及发展全文如下：

1. 背景

最近几年里，在微机系统技术方面具有广泛的研究，普遍认为在未来的十年间微型单元的微机系统和增加对微型设备的应用有很好的发展趋势。分析家预测在未来的几年间微系统技术在设备制造方面将产生深远的影响。

微系统技术还被作为微型机械电子系统技术。微型机械电子系统是用小型机械和电子结构结合在一个系统上来命名的。微机系统技术是80年代出现的，在过去的十年里得到了很好的发展，并且被认为将成为21世纪最终要的技术之一。微型化的优点有很多，微电子的成功就很好地证明了这一点。

微型设备的小尺寸使得器械越来越小、越来越紧凑，并且便于携带，同时也能手动操作。当各种功能结合在一起时，设备的功能也增加了，比如：感应器、扬声器和控制器被集成在同一微型设备上。由于它们有个高频共振频率，微型机械传感器有个动态范围和快速响应时间。在微小热交换方面能够更加快速、有效地发生，就像一个微型测量设备。

微型机械电子系统现在正处于产品即将进入市场竞争的发展阶段。微型机械电子系统在全球市场的销售额到2002年将达到3.8亿，到2005年将达到5亿。微系统技术的应用领域覆盖了一个很广的范围，从电子学到光学，从化学到生物技术和医疗工程。

而且，微型机械电子系统是个类似于集成电路批量制作的技术。

硅晶体是个应用很广的材料。由于大批量生产属性和高额材料费用，硅晶体的一个缺点是昂贵的价格。

微机系统技术大范围的发展依赖于能够经济可靠地制造成型微小单元的加工系统。聚合体微小化技术，如，微成型技术就是一个低成本生产微小单元的微系统技术。

微成型作为注射成型的一个新分支，目前还处于幼年阶段。它不只是测量某个东西，挑战全新领域的专门技术。成型机械，设备(工具)，材料和工艺参数，以及成分的选取与检测都需要特别的研究。

为了面对微型化的挑战，Gintic开始着手通过一个整体程序发展聚合体的微型制造发展核心方面来研究微成型流程的发展。

2. 目的

工程的目的是发展塑料微注射成型工艺技术，通过利用大量的新兴高分子塑料高效率生产大量产品。

3. 方法论

微注射成型实验研究的是在最大注射量为1 毫升的微成型机械设备上进行的。微单元是利用塑料工程技术设计制造的。

3.1. 单元设计及材料选择

两种微单元在工程中的研究指的是制件相关的最大体积的单元和微型设备，以及微小体积的微单元。

微型设备单元的研究是镜片组排列顶部和底部的19个微小镜片的表面设计。这种微镜片组排列被广泛利用到两道激光束继承光纤的工业上。选择具有良好光学、机械和工艺性能的PC(聚碳酸酯)作为这种单元的聚合体材料。

一些微小单元的研究主要是一系列微齿轮的研究。微齿轮在手表，微型泵体，微型传递系统工业上具有很好的发展前景。三种直径从1厘米到3厘米的微齿轮被运用到微型单元的成型研究上。这三种微齿轮的聚合体材料是聚苯醛。

3.2. 微成型机械、微成型设备及仿真研究

目前研究的微注射成型机械是如图(1)所示的由Battenfeld公司生产的微系统@R50.该成型机械的注射系统是由一个螺杆式挤压机构和

一个活塞机构组成的传统注射系统。通过利用螺杆式塑化系统，能够用作利用精确脉冲信号控制注射量精确度的小直径泵体熔融注射。

两种微成型分别为生产镜片组排列和齿轮单元设计制造的。被用作两种成型的成型基础是具有工装尺寸为120毫米*160毫米的同一性。微镜片组排列模具是具有一个三分型面，一型腔能够轻松自动移动的模具，如图1.所示，微齿轮模具是一个能够相互变换成型插件的整体模具。一个两型腔插件能够同时成型两个同样的齿轮单元。

微型(DOE)电火花线切割技术被用来成型插件的生产制造上。直径为10微米的电极丝被用作电火花线切割加工像齿尖这样单眼的电极材料。

模具填充方针是为了研究聚合体树脂注入微型模具的过程。

3.3 通过实验方法来设计研究

在微注射成型工艺中，有很多特殊的工艺参数，这些参数控制着活塞的移动和熔料筒的设定。这使得优化选择和设定工艺更难像传统注射成型工艺那样进行。为了优化选择工艺，这些重要的工艺参数的影响结果必须在产品生产工艺中确定。目前，实验(DOE)电火花方法的设计研究被甬道微单元的成型工艺研究上。

一部分因子的设计被用到研究中，在两相关面上的因子设计影响每个因素的研究。它们在涉及很多过程参数在整体注射工艺中的初始阶段起着很重要的作用。

3.4 过程监控和最优化选择

在注射成型工艺中，重要的工艺参数的持续监控对工艺优化和工艺控制是很重要的。过程温度和压力被作为注射成型工艺的监控参数，尤其是模具型腔温度和型腔压力。

在微成型过程中，由于型腔尺寸太小，所以很难测试型腔的具体压力。在目前的研究中，通过注射活塞提供的注射压力被监控，以及注射压力曲线和它的整体注射时间被监控，同时也用来监视和控制流程。

数据接受监控系统是为了监控注射压力而设定的，如图表2所示，数据分析在完成，并且这些信息显示在计算机显示器上，同时这些信

息作为数据文件被存储到数据接受系统。

3.5 微单元特征和过程注射量研究

微单元检验和特征在统计分析技术和显微镜技术的应用中被完成。应用设备包括一个并行测量仪，一个表面光洁测试仪，一个电子显微镜和一个光学显微镜。

工艺稳定性和注射量研究在微成型工艺中进行，制造单元在优化工艺状态中特别统计分析，从而得到工艺稳定性信息。

4. 应用

4.1. 注射成型微小单元

图3所示的是成型塑料齿轮图片对照剪修纸，也在图中展示了一个直径为3毫米的塑料齿轮的微小照片。

在图4中，一个齿顶圆直径为1毫米的齿轮机构被展示在画面中。从这些小图片中可以刊出这些塑料零件有清晰的结构精度和表面粗糙读。这

些齿轮的齿性结构的直径范围只有几十微米，比人的头发直径还要小。

展示在图5中的是用PC(聚碳酸酯)树脂成型的镜片组排列图片。这些小图片通过SEM展示了在两个不同放大率的镜片组主视面。

成型单元的重量、尺寸和表面质量作为成型单元的质量参数被检查与分析。列在表格1中的是成型单元的一些物理特性。

4.2 工艺参数的影响因素

对于1毫米的微型齿轮轴结构，一个两水平因子的设计被用来研究四个过程参数，测定尺寸、熔化温度、保压时间和模具温度。四个中心点被添加到为了做一个12运动实验的八运动设计中。分析工作是为了实验结果而产生的，成型齿轮的重量和只被用来分析实验设计的响应参数。

零件重量和齿顶圆直径的测量结果，作为过程状态特征被列在图6。从这图中可观察到过程中的重量和齿顶圆直径的响应依照一个相似的样式，也就是，当零件重量很小是，齿顶圆直径也小。这就是说：在成型过程中，齿轮齿顶段是最后被填充的部分，像是一个模具填充仿