MEMS微型加熱器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS，Micro Electro Mechanical Systems)技術(shù)的微型加熱器在氣體傳感器、微熱量計(jì)、氣體流量計(jì)、紅外光源、微小顆粒的收集等領(lǐng)域有較大的發(fā)展空間，微加熱器具有熱量損耗小、加熱功率低、工藝流程簡單、響應(yīng)時(shí)間短、與CMOS工藝易兼容、容易與其他微電子器件集成等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文是基于MEMS技術(shù)設(shè)計(jì)并制作了一種薄膜式微型微加熱器。并用COMSOL有限元分析軟件對其性能進(jìn)行仿真。然后對微加熱器

2、和溫度傳感器的性能進(jìn)行了測試，最后對他們的應(yīng)用進(jìn)行了研究。主要工作內(nèi)容如下:
　　1、根據(jù)設(shè)計(jì)的目的完成微型加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)和工藝流程設(shè)計(jì)，并用COMSOL有限元分析軟件對所設(shè)計(jì)的微加熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行力、熱、電的多物理量耦合分析。最后選擇硼硅玻璃為基底材料，鉑作為加熱電阻材料，根據(jù)工藝流程完成微型加熱器的工藝制作。
　　2、將綁定好的微型加熱器進(jìn)行性能測試，包括電阻測量、TCR標(biāo)定、微加熱器的升溫降溫特性等。得到實(shí)際

3、電阻與設(shè)計(jì)電阻有一定偏差，但在誤差范圍之內(nèi);經(jīng)過TCR標(biāo)定的溫度傳感器可以通過其電阻大小反應(yīng)微加熱器的溫度值;舉例說明了微加熱器的升溫和降溫特性，并分析溫度和功率之間的關(guān)系，R35達(dá)到100℃時(shí)，功率為187mW。
　　3、通過將微型加熱器放置在微流道的上方實(shí)現(xiàn)了顆粒熱泳沉積的溫度梯度場并進(jìn)行了顆粒沉積實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了微流道熱泳沉積現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明熱泳沉積對比自然沉積提升了203％的采樣效率。
　　4、通過溫度傳感器的電阻變化