专题报告-淡江大学机械与机电工程学系
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机械工程学科导论报告1. 引言机械工程学科作为一门应用性较强的学科,是研究机械的设计、制造及其运动与能量转换的科学。
本报告将介绍机械工程学科的基本概念、发展历程以及相关的研究领域。
2. 机械工程的定义与特点机械工程是一门综合性较强的学科,它涉及到材料科学、力学、电气工程、控制工程等多个学科的知识。
机械工程的主要任务是设计、制造和使用机械设备,以满足人类生活和生产的需求。
机械工程的特点包括: - 强调实用性:机械工程是一门应用性学科,强调将理论知识应用到实际工程问题中,解决实际需求。
- 多学科交叉:机械工程涉及多个学科的知识,如材料科学、力学、电气工程等,需要综合运用这些知识来解决问题。
- 创新性:机械工程师需要具备创新精神,不断改进和创造新的机械设备,以满足不断变化的需求。
3. 机械工程的发展历程机械工程学科的发展可以追溯到古代文明,人类在满足生活和生产需求的过程中,逐渐发展出了各种机械设备。
随着工业革命的到来,机械工程得到了进一步的发展。
19世纪末20世纪初,机械工程开始迅速发展。
这个时期的重要突破包括内燃机的发明、电力的应用、传动技术的改进等。
这些突破为机械工程的发展奠定了基础,并推动了工业化的进程。
20世纪后半叶,随着计算机技术的发展,机械工程进入了数字化时代。
计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)技术的应用使得机械设计和制造变得更加高效和精确。
同时,机械工程也开始涉足新的研究领域,如机器人技术、智能制造等。
4. 机械工程的研究领域机械工程作为一门综合性学科,涉及的研究领域非常广泛。
以下是一些机械工程的重要研究领域:4.1 材料工程材料工程是机械工程的基础,研究材料的性质、结构以及在机械设计中的应用。
材料工程的发展使得机械工程师能够选择更适合的材料来满足不同的工程需求。
4.2 力学力学是机械工程的核心学科,研究物体的运动和力学性质。
力学在机械设计中起着重要的作用,能够分析和预测机械设备的运动和力学特性。
机械工程问题分析报告本报告旨在对机械工程问题进行分析。
我们将依次讨论问题的背景、问题的原因、可能的解决方案以及预期的效果。
【背景】在现代工业生产中,机械工程扮演着重要的角色。
然而,由于各种原因,机械工程常常会遭遇一些问题。
这些问题可能涉及到机械设备的使用、维护、故障等方面。
【问题的原因】在分析机械工程问题之前,我们有必要了解问题的根本原因。
机械工程问题可能是由以下几个方面引起的:1. 错误的使用方法:机械设备的操作员可能对使用方法不够了解或存在误解,导致机械工程问题的发生。
2. 设备老化和磨损:长时间使用后,机械设备可能会出现老化和磨损现象,从而影响其正常运行。
3. 缺乏维护和保养:机械设备若缺乏有效的维护和保养,将会导致问题的发生。
4. 设备故障:机械设备本身可能存在设计或制造缺陷,造成故障和问题的发生。
【可能的解决方案】为解决上述机械工程问题,我们可以采取以下几个解决方案:1. 提供培训和教育:为机械设备的操作员提供全面的培训和教育,以确保他们对使用方法的理解准确。
2. 定期维护和保养:建立一个完善的设备维护和保养计划,保证机械设备的长期正常运行。
3. 更新设备和技术:及时更新老化和磨损严重的机械设备,采用先进的技术和设备,以提高生产效率和质量。
4. 强调质量控制:引入严格的质量控制体系,确保机械设备在制造过程中质量问题的最小化。
【预期的效果】通过采取上述措施,我们预期能够达到以下目标:1. 减少机械工程问题的发生频率和严重程度,提高设备的可靠性和稳定性。
2. 提高机械设备的使用效率,降低生产成本,提高企业盈利能力。
3. 提升产品质量和工业安全水平,满足客户需求和法律法规的要求。
4. 建立良好的企业形象和声誉,为企业的可持续发展奠定基础。
【结论】通过对机械工程问题的分析,我们可以得出解决机械工程问题的方案和预期的效果。
然而,具体的实施细节和步骤需要与实际情况相结合,量身定制解决方案。
机械工程问题的解决需要全体员工的共同努力和持续改进。
机械工程专业调研报告范本
1. 背景信息
本次调研旨在了解机械工程专业的相关情况,包括专业课程设置、实践环节、教学设施等方面的情况。
2. 目的和方法
通过访谈机械工程专业的教师和学生,收集相关数据和意见,以深入了解该专业的教学质量和学生体验。
调研方法包括面对面访谈和问卷调查。
在访谈中,我们遵循一致的问题提问机制,以保证数据的准确性和可比性。
3. 专业课程设置
调研结果显示,机械工程专业的核心课程包括机械设计原理、机械制造工程、热力学等。
这些课程涵盖了专业的基本理论和实践知识。
除了核心课程外,机械工程专业还提供选修课程,供学生根据个人兴趣和发展方向进行选择。
4. 实践环节
机械工程专业注重实践教学,为学生提供了丰富的实践环节。
实践课程涵盖了计算机辅助设计、工程制图、实验室实践等内容,旨在培养学生动手能力和解决实际问题的能力。
学校还与企业合作,为学生提供实和毕业设计的机会,帮助学生将理论知识应用于实际工作中,增强实践能力。
5. 教学设施
调研结果显示,机械工程专业拥有先进的教学设施,包括现代化的实验室、教学工作室和计算机辅助设计软件。
这些设施为学生提供了良好的研究和实践环境。
6. 学生反馈
通过问卷调查,我们了解到学生对机械工程专业的整体满意度
较高。
学生认为专业课程设置合理,实践环节丰富,教学设施先进,有助于他们在未来的职业发展中取得成功。
7. 结论
本次调研表明,机械工程专业在课程设置、实践环节和教学设
施方面具备优势。
学校应继续保持对专业的投入和支持,不断提高
教学质量,以培养更多优秀的机械工程师。
机械专业研究报告引言机械工程作为一门重要的工程学科,涉及到机械设计、制造、控制、机器人等多个领域。
本文旨在对机械专业进行深入研究,探讨机械工程的发展历程、应用领域以及未来的发展趋势。
1. 机械工程的发展历程机械工程作为人类最早的工程学科之一,其历史可以追溯到古代文明时期。
从简单机械的发展到今天的高精度、高效能机械系统,机械工程在人类文明进步中发挥了重要作用。
1.1 古代机械工程古代机械工程以希腊和古罗马时期为代表。
希腊工程师阿基米德发明了杠杆和滑轮等简单机械,为机械学的发展奠定了基础。
古罗马时期,工程师通过使用液压和机械系统来建造大型建筑和修筑运河。
1.2 工业革命与机械工程工业革命是机械工程迅速发展的里程碑,蒸汽机的发明和应用推动了现代机械工程的发展。
工业革命时期的机械工程师利用蒸汽机驱动工业机械,推动了生产力的大幅提高。
1.3 现代机械工程随着科技的进步,机械工程进入了现代化阶段。
现代机械工程不仅涵盖了机械设计、制造和控制等传统领域,还涉及到机器人技术、智能制造等前沿领域。
2. 机械工程的应用领域机械工程的应用领域广泛,涉及到几乎所有的工业部门。
以下是几个重要的应用领域:2.1 制造业机械工程在制造业中发挥着核心作用。
从传统的机械加工到现代的数控加工技术,机械工程师设计和制造的机械设备为制造业的发展提供了技术支持。
2.2 能源机械工程在能源领域的应用主要包括热能发电和可再生能源。
热能发电利用燃烧、动力循环和发电设备来转化热能为电能。
可再生能源利用机械工程技术来开发和利用太阳能、风能、水能等可再生能源。
2.3 运输机械工程在运输领域的应用主要包括汽车工程、航空工程和航天工程。
机械工程师设计和制造的交通工具和设备有效地改善了人们的交通方式和速度。
2.4 自动化与控制自动化和控制技术是机械工程中的关键技术之一。
机械工程师设计和制造的自动化系统和控制设备广泛应用于制造业、化工、能源等领域,提高了生产效率和质量。
机械工程导论课程研究报告轻工机械姓名:郑汉龙学院:机械工程学院专业:机械工程及自动化〔茅以升〕121班学号:12040107232021年11月17日星期日1轻工机械1.1轻工机械概述轻工机械是指轻工业部门各行业制造轻工产品所使用的专用技术装备。
轻工业产品品种的开发,产量、质量的增加和提高,产品成本的降低以及劳动生产率的提高等等,都与轻工机械的进展有着直截了当紧密的联系。
轻工机械是实现我国社会主义现代化,满足人民不断增长的物质和文化生活需要,建设高度的物质文明与精神文明所不可缺少的手段。
1.2轻工机械的特点•加工对象多样化轻工机械用以加工的对象是多种多样的:制浆造纸机械:农业和林业产品皮革毛皮机械:畜牧产品陶瓷、玻璃、塑料机械:以矿物和化工产品食品机械:农、副产品空调、电冰箱、电动车、摩托车和钟表的制造机械•工艺过程多样化针对各种不同的加工对象生产各种产品,所采纳的工艺过程和机械设备也就迥然不同。
玻璃工业中的熔炼设备、制浆造纸工业中的蒸煮设备,是要完成化学作用的过程;自行车、缝纫机和钟表机械中零件的加工是属于金属切削的工艺过程;卷烟机械中的润叶机、回潮机,制浆选纸机械中的造纸机、打浆机是完成物理作用的过程。
•产品产量大,自动化程度要求高轻工业产品既然是人民日常生活所必需,为了满足人民物质生活和文化水平不断的改善和提高,就要求轻工产品产量大,品种不断更新,因而有必要广泛采纳自动化程度高,并适用于更新产品的机械设备。
•动作复杂、工作速度高轻工产品多而杂,为了满足生产工艺要求,轻工机械的动作复杂而多样,工作速度较高。
1.3轻工机械分类要紧包括造纸、食品、包装、塑料加工、日用化工、日用机电机械及其他轻工行业的专用机械。
1.4通用机械设备例如,金属切削机床、原动机〔柴油机、汽油机、电动机〕、鼓风机、泵等,它们多数是属于辅助设备。
•专用设备它反映行业的专门需要,因行业不同而有专门大差异。
•官方分类标准分类标准中国轻工机械工业协会将轻工机械分类:轻工机械要紧涵盖造纸、塑料、酿酒饮料、乳品、皮革、服装、陶瓷、制糖、洗涤、日化、日用玻璃、木工家具、刀片、包装、装潢、钟表、五金、电池、照明电器、制盐机械等。
机械工程项目案例分析及总结报告引言随着科技的不断进步和全球化竞争的日益激烈,机械工程项目在工业领域中起到了至关重要的作用。
本文旨在通过对一项机械工程项目的案例分析和总结,深入理解机械工程项目的要素、特点以及关键成功因素。
同时,本报告将着重探讨项目规划、团队协作以及风险管理等方面的实践经验与教训,并提出相应的建议。
一、案例背景及项目目标介绍本案例所涉及的项目是一家大型制造企业的生产线升级项目。
由于市场需求的不断变化,企业决定对现有生产线进行技术改造,以提高生产效率和产品质量。
此次项目的目标是将现有的手动操作系统改造为自动化生产线,并保证实施过程中不影响到正常的生产进度和质量。
二、项目规划与执行过程1. 项目范围的明确在项目启动阶段,我们对整个项目的范围进行了详细的分析和定义。
通过与相关部门的沟通和调研,我们明确了项目所要涉及的生产环节、需要改造的设备和系统,以及项目的时间限制和预期成果。
2. 团队成员的组建与配合项目的成功实施离不开一个高效协作的团队。
我们组建了一个跨部门的项目团队,包括生产部、研发部、供应链部等相关部门的代表。
团队成员具备丰富的专业知识和严谨的工作态度。
我们通过定期的会议和沟通,确保每个人都清楚自己的角色和任务,协调各个部门之间的合作关系。
3. 风险管理与控制在项目执行过程中,我们密切关注风险的出现,并采取相应的措施进行管理与控制。
例如,我们在项目开始前进行了风险评估,识别了潜在的风险因素,并制定了相应的预防措施和应急计划。
同时,我们与供应商建立了良好的合作关系,确保设备的及时交付和质量可靠。
三、项目实施结果与总结1. 项目成果分析经过数月的努力,项目最终在规定的时间内完工,并实现了预期的目标。
改造后的自动化生产线大幅提高了生产效率和产品质量,为企业带来了巨大的经济和市场竞争力。
2. 项目总结与经验教训在项目实施过程中,我们得到了一些宝贵的经验教训。
首先,合理的项目规划和目标设定对整个项目的成功至关重要。
机械课题研究报告机械课题研究报告引言本报告旨在研究机械课题,并对其进行深入分析和讨论。
机械工程是一门综合性较强的学科,涉及各种机械设备的设计、制造、使用和维护等方面。
本文将主要探讨机械课题在现代工程学中的应用,分析机械课题的研究背景以及当前存在的问题,并提出解决问题的方案和建议。
一、研究背景机械工程作为一门重要的学科,在现代工程学中扮演着关键的角色。
它与社会经济的发展密切相关,广泛应用于制造、能源、交通、航空等工程领域。
然而,随着科学技术的不断进步,机械工程面临着许多新的挑战和机遇。
首先,随着新材料的涌现和新工艺的发展,机械设备的制造技术得到了重大突破,设备性能和效率得以大幅提高。
其次,随着人们对环境保护意识的增强,机械工程在节能减排和环境友好方面也有了新的发展方向。
此外,机械工程在智能化、自动化和数字化方面的创新也在不断加速。
然而,目前仍存在一些问题亟待解决。
例如,机械设备的可靠性和安全性需进一步提高,对设备故障的预测和维修能力亟待加强。
同时,机械工程的教育和培训体系还有待完善,培养更多优秀的机械工程师。
二、问题分析在机械工程领域中,存在着一些问题需要解决。
1.机械设备的可靠性和安全性不足:由于机械设备的复杂性和精密性,设备故障可能导致生产中断、工人安全事故等严重后果。
因此,提高机械设备的可靠性和安全性是一项重要的课题。
2.设备故障预测和维修能力不足:预测设备故障可以帮助企业提前采取维修措施,避免生产中断。
然而,当前的设备故障预测技术还有待提高,特别是在数据采集和分析方面还存在一些问题。
3.机械工程教育和培训体系有待完善:机械工程的教育和培训需要与时俱进,紧跟科技创新的步伐。
当前的机械工程教育和培训体系还存在一些局限性,如教材过时、实践机会不足等。
三、解决方案为了解决上述问题,提出以下解决方案。
1.加强机械设备可靠性和安全性的研究:通过优化设计、改进材料和工艺等手段,提高机械设备的可靠性和安全性。
机械专业发展调研报告(含五篇)第一篇:机械专业发展调研报告机械专业发展调研报告一、调研目的我校作为国家中等职业示范学校,为准确把握机械加工技术专业的发展方向,更好的把握市场脉搏,探索现代职业教育的培养模式,进行教材、教学改革,从而提高教学质量起到真正的示范作用,进行的本次调研活动。
二、调研基本概况(一)调研时间2012年7月—8月(二)调研对象历届毕业生及所在就业单位;制造业及相关企业;各兄弟学校。
(三)调研方法采用现场调研和问卷调查两种方式。
就业毕业生在10人以上的单位,或者单位比较集中的城市,采取现场问卷调查,单位走访的形式。
对于就业分散的毕业生则以电话和网络两种问卷形式进行。
(四)调研的实施1、深入企业一线深入企业,通过深入生产一线,进行调研,广泛征求企业对机械加工技术专业人才培养的意见和建议,为专业的发展奠定了基础。
2、座谈)与企业工程技术人员、生产管理人员、一线技术骨干座谈,广泛听取他们的意见,从不同层面了解企业对人才培养的要求。
2)与毕业学生座谈听取他们的感受,对学校的建议,以及在企业遇到的困难,怎样的培养方式使学生毕业后更适应企业的要求。
3)与其他学校交流3、问卷调查为了加快专业建设信息的全面收集,了解生产一线机械加工技术人员、毕业生、顶岗实习在校学生对顶岗机械加工技术专业课程设置、教学内容、教学方面等方面的意见和建议,我们设计了专业建设调查表和毕业生跟踪调查表。
三、调研情况汇总与分析1、机械加工技术专业前景与人才需求分析机械制造业是传统产业,在世界制造中心转移的背景下,它成为我国的支柱产业之一,制造业对人才的需求增大。
我国市场经济体系不断完善,经济体制改革进一步深化,经济结构进行战略性调整和优化,以加入世界贸易组织为标志的对外开放进入了新的阶段,中国经济将从更宽的领域、以更快的速度和更高的要求融入世界潮流,参与国际竞争,这些变化给教育,特别是与经济和社会紧密结合的职业教育带来新的机遇和挑战。
机电技术应用专业调查报告一、现状调查与问题分析机电技术应用是个新专业, 创办历史不到10年, 同时也是个大专业, 仅机械行业中专学校, 设有机电技术应用专业的就达59所, 山东省职业高中办的机电技术应用专业的在校生数量居全省第一, 上述事实说明该专业具有很好的适应性和发展前景。
面向21世纪, 随着科技进步, 新技术、新工艺、新装备、新材料和管理技术的不断发展, 职业劳动岗位将日趋复合化、智能化。
为了适应这一变化, 机电技术应用专业也必须深化教学改革。
为此, 项目组对机电技术应用专业的现状进行了多类别、多方位的调查, 以求对本专业建设和改革提供依据。
调查在北京、辽宁、河南、安徽、福建、山东、广东7个省市进行, 采取问卷调查与走访学校、企业相结合的方式进行。
调查对象主要是1996年以来历届毕业生、用人企业、设有机电技术应用专业或相近专业的中专校、职高和技校, 发出毕业生调查表500余份, 回收280余份。
涉与的主要内容有:(1) 课程设置模式;(2) 毕业生岗位分布;(3) 对知识、能力结构的反应;(4) 企业对毕业生需求情况。
(一) 课程设置模式现行机电技术应用专业课程设置模式有多种, 具有代表性的有三种, 如表1所示。
中专学校的技术基础模块包括: 制图、工程力学、金工、电工、电子;机械模块包括: 机构与零件、公差与测量、工艺与装备、液压与气动、数控加工与编程;电气模块包括: 电机与拖动、供电、电气控制设备、变流技术、可编程控制器。
三种课程设置模式都体现了“宽口径”的专业特点, 其目的都是为了培养出机电复合型人才, 以满足机电行业对机电设备的安装、调试、运行、操作、保养、维护所需人才的要求和增强毕业生就业竞争力、转岗适应性。
通过调查我们发现现行课程设置中存在着以下问题需要解决:1.课程按学科系统设置, 缺乏融合性。
机电技术应用是综合技术, 其精髓是机电功能的有机结合, 而不是简单的机、电相加。
简单相加的结果, 导致教材重复交叉, 内容过多、过杂、过深。
專題報告CMOS微感測器指導教授:楊龍杰機電三A494340838李瑤宣第一章緒論微機電系統(micro-electro-mechanical systems;MEMS)技術,一個結合半導體製程、精密微細加工、與訊號控制處理;橫跨電子、機械、材料、光電等專業領域的科技。
近幾年CMOS-MEMS晶片設計及技術逐漸在蓬勃發展,由於其具有尺寸小、擴充性、強韌性和可靠性好等優點,CMOS(comple -mentary metal-oxide-semiconductor;互補式金氧半導體)已成為普遍製作積體電路的技術。
現今積體電路(inte -grated circuit;IC)技術已邁入45奈米量產紀元,一顆晶片上面含有上千萬顆電晶體,每顆電晶體的尺寸比一般病毒還小。
[1] 全世界各國皆逐年提升投資在微機電產業的資金,CMOS製程為開發微機電系統元件的主流,其成本、產量和可靠性方面都具有顯著的優勢。
我國擁有全球第一流之CMOS晶圓代工技術、積體電路設計、測試及封裝業,CMOS-MEMS躍升成為全球第一的機會也較大。
發展微機電系統必能再創一個新興的領域,並提昇現有之競爭力,而使台灣於全球高科技產業界取得一席之地。
[2]第二章後製程2-1 CMOS標準製程近年來生物醫學的發達,以及積體電路價格逐年下降,微生醫機電晶片在產品價格、體積及性能方面皆具有競爭上的優勢。
微生醫機電(CMOS Bio-MEMS System)運用微機電技術於生物學研究、醫療診斷、藥物開發、菌種檢測、法學檢定、軍事偵防與外科臨床等。
CMOS 生物感測器更輕、薄、短、小,並同時兼具多樣化的測定與高精準度等優點,在生醫微機電中展露無疑。
[3]淡江大學微機電研究群廖威豪先生製作了一壓阻式微型力感測器,此力感測器是以直接量測細胞的奈米牛頓活動力為前提去設計。
本章節所蝕刻的CMOS微型力感測晶片即是由廖威豪先生所提供。
此晶粒面積為3mm × 1mm,感測薄膜大小為100μm×100μm,如圖1-1 ~ 1-2所示。
最底層為矽基材,上面製作成對的p通道與n通道MOSFET(metal -oxide-semiconductor field effect transistor;金屬-氧化物-半導體場效應電晶體),即是將pMOS與nMOS予以結合的半導體元件,pMOS與nMOS在特性上為互補性,所以稱之為CMOS。
選用的是八種產業界發展最成熟之晶片製程之一:台積電(TSMC)「0.35um Mixed Signal 2P4M Polycide 3.3/5V Process」。
其結構依下而上為兩層多晶矽(poly-crystalline silicon;poly-Si)、一層接觸層(contact)、四層金屬層(metal)及三層灌孔層(via),晶片最上層成長氮化矽(Si3N4)做為保護層(passivation),結構圖如圖1.3所示。
[4]CMOS的微機電製程概分為四種型態:單純CMOS製程(just -CMOS process)、CMOS前處理製程(pre-CMOS process)、CMOS中間置入處理製程(intermediate-CMOS process)與CMOS後處理製程(post-CMOS process)。
多數學校研究單位皆沒有CMOS的製程能力,因此後處理製程是學術界較常用的模式。
[5]CMOS後處理製程是在CMOS晶片完成之後,再接續進行蝕刻或是沈積的製程步驟來完成微機電結構。
利用標準CMOS製程加上後製程處理的微機電裝置不僅體積小、重量輕、響應迅速、完美整合感測結構和控制電路、低成本、高效能、雜訊免疫力佳及低功率損耗,這就是CMOS成為半導體產業主流的原因。
[2]圖1-1 力感測晶片整體實際佈局[4]圖1-2 六種感測薄膜構形之佈局設計[4]圖1.3CMOS 0.35um 2P4M剖面示意圖[4]2-2濕蝕刻酸性溶液,可將金屬物移除,欲使金屬物與有機物由晶圓表面移除,則溶液需具備高氧化能力與低PH值。
濕蝕刻是最普遍、也是設備成本最低的蝕刻方法。
利用硫酸(H2SO4)及過氧化氫(H2O2)生成的卡羅酸(H2SO5;Persulfuric acid;Caro's Acid),其強氧化性及脫水性可破壞有機物的碳氫鍵結,而達到去除有機不純物的目的。
H2SO5生成也伴隨著反應熱,使溫度容易上升到90℃,如式(2-1)。
主要是在清除晶圓表面的有機物,但其強烈之氧化作用,能使金屬離子化且溶解於酸性溶液,也可吸引金屬與有機污染物之電子並將其氧化;離子化金屬溶解於溶液,而有機物雜質則分解於溶液。
光阻主要的成份是碳氫氧有機物,卡羅酸有非常強之氧化力,可以很輕易的把苯(benzene)、酚(phenol)等有機物氧化分解為CO2去除。
光阻去除時,卡羅酸即分解形成自由基和光阻產生化學作用,而將光阻去除[6]。
有機光阻的去除其化學反應式如式(2-2):H2SO4+H2O2 →H2O5+H2O (2-1)-CH2- + 3H2SO5→3H2SO4 + H2O2+ CO2(2-2)此即使用硫酸比過氧化氫為2:1的新蝕刻液針對所有的金屬材質做一次性的蝕刻,時間縮短至60分鐘即可,如圖2-2。
圖2-1 未蝕刻前晶片上視圖圖2-2 硫酸+雙氧水1hr用硫酸加過氧化氫蝕刻60分鐘之後,矽基材上仍有殘留的金屬。
此時可以選用鹼性蝕刻溶液KOH(氫氧化鉀)對矽基材做非等向性蝕刻,KOH蝕刻液中的氫氧離子會與矽原子發生化學反應,不僅可以去除殘餘的金屬層也可以先蝕刻矽基材,如式所示(2-3)。
Si+2OH+2H2O →SiO2(OH)2+2H2式(2-3)因為KOH溶液的腐蝕性相當強,即使在晶片的外圍有設計一圈金屬阻擋蝕刻液的侵蝕,還是不能將晶片置於蝕刻液過久。
我們30 wt %,80℃之KOH溶液,蝕刻30分鐘後用顯微鏡觀察拍攝。
如圖2-3。
定性而言,提高溫度可增加反應速率,而有效提高蝕刻速率。
攪拌可迅速帶走反應面所產生的氫氣,使蝕刻溶液能再與矽基材接觸反應而不被氣體阻絕。
金屬被蝕刻完後,接下來只要針對矽基材做蝕刻。
選用10 wt%,80℃之TMAH((CH3)4NOH;氫氧化四甲基銨)蝕刻90分鐘,TMAH 為有機,無色之水溶液,原本為半導體製程中正光阻(Positive Photo Resist)之顯影液,但目前亦應用於蝕刻製成中。
TMAH之優點在於對二氧化矽及氮化矽等材料蝕刻率低,能在不傷害其他結構層和金屬層的情況下完成濕蝕刻。
一般而言使用25 wt%,90℃之TMAH蝕刻90分鐘,便可對矽基材蝕刻出完整的V型槽,使結構懸浮。
而這次使用10 wt%,80℃之TMAH蝕刻90分鐘卻蝕刻不出完整的V型槽,如圖2-4。
溫度對蝕刻速率之影響較濃度明確。
圖2-3 KOH 30min圖2-4 TMAH 90min第三章 設計原理壓電阻的擺放位置需注意以下幾點:(一)通常壓電阻的擺放位置要經過ANSYS 模擬分析後放置在應力最 集中的區域,所以設計壓電阻時,其長度不能超過懸臂樑總長的 1/3,否則會使其靈敏度降低。
(二)蝕刻矽基材時,也會連懸臂樑結構一起蝕刻,未避免壓電阻被 蝕刻,所以壓電阻須距懸臂樑的邊緣0.4μm 以上。
(三)中性軸上應變為零,故壓電阻不可放置於中性軸上。
(四)壓電阻彎曲處愈多,愈易使靈敏度降低,要盡量避免。
(五)壓電阻的分布面積大小相等、方向也要相同,否則受力不均會 造成誤差。
壓電阻依擺放方式分為全橋和半橋,全橋由四個壓電阻所組成,靈敏度較半橋佳;如圖3-1。
壓電阻變化情形如下:令 R1=R2=R+ΔRR3=R4=R-ΔRCC OUT V R R R R R R V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=434212()()()()()()()()()()CCCC CCCCCCCCV R R V R R R V R R R R R R R R R R V R R R R R R R R V R R R R RR R R R R R R V R R R R R R R R R R ⎪⎭⎫⎝⎛∆-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯∆-∆--∆+∆-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++∆+-∆-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++--+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-+=+222224321224321241442324321214432442222圖3-1 全橋結構半橋是由兩個壓電阻所組成,如圖3-2。
其壓電阻變化會有偏移產生,情形如下:令 R1 =R+ΔRR2 =R-ΔRCC CC O V R r V R r R V ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=21212圖3-2 半橋結構前一章節所介紹的生物細胞力感測器,經有限元素分析軟體ANSYS 模擬預估後靈敏度約為 -6.12×10-3 ~-2.36μV/V/Nn 。
起初推測是電路部份產生了細微的問題,導致量測不到其電阻值。
但其靈敏度算是相當的高,理論上應該可以不需透過放大器直接測得其電阻的變化。
假設是因為壓電阻線寬僅0.9μm 所導致,因此淡江大學微機電研究群設計一組新的晶片以作驗證,構形設計成懸臂樑的形狀,以方便量測。
壓電阻的線寬分別為0.9μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm。
承上,所以在設計新的一組感測晶片時,採用全橋模式、壓電阻曲折成U字型,構型設計成懸臂樑以方便量測,如圖3-3。
圖3-3 懸臂樑結構之力感測器第四章力感測晶片之量測後製程結束後,為了量測方便將晶片與電路板黏合,再以打線的方式連接晶片的金屬接點及電路板。
打線(wire bonding)後可視需求決定是否對導線做封裝,以防止導線鬆脫或斷線,封裝(package)過後便可進入量測階段。
在量測積體電路和微機電系統時,需要記錄大量的資料數據,如壓力(pressure)、氣流(airflow)、受力(force)…等,對物理性刺激的反應。
為了維持穩定操作並擷取精確的資料,許多業界及學術單位皆採用美商國家儀器股份有限公司(National Instruments;NI)的核心軟體LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)作為輔助。
LabVIEW已從一個單純的桌面儀器控制和資料擷取軟體工具,發展成為一桌上型、工業級、嵌入式和可攜式應用的整合設計、控制和測試平臺。
它不同於C、Pascal、BASIC、MATLAB等以文字撰寫的傳統程式語言,它是一種可採用圖形物件來進行程式邏輯的規劃與建立程式執行的環境。
由於它是特別為數據量測、資料分析、及結果呈現等目標而設計,比起一般傳統程式語言需花費數個月才能撰寫完畢的程式,使用LabVIEW能在數小時內完成。