【摘 要】
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本文应用MEMS微加工工艺,分别制作了化学微推进芯片的点火电路层、硅燃烧室和外部电路板,获得了4×4MEMS微推进芯片阵列样机,并测试了微推进芯片阵列的性能。应用湿法刻蚀工
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本文应用MEMS微加工工艺,分别制作了化学微推进芯片的点火电路层、硅燃烧室和外部电路板,获得了4×4MEMS微推进芯片阵列样机,并测试了微推进芯片阵列的性能。应用湿法刻蚀工艺制作了Cr点火桥膜,确定了最佳光刻显影工艺条件。应用图形反转剥离工艺成功制得了Al／CuO／Al桥膜,确定了AZ5214E反转胶和复合薄膜沉积的最佳工艺参数。测试了两种桥膜的电学性能,其中Cr桥膜平均电阻为270.64Ω,Al／CuO／Al桥膜平均电阻仅为5.604Ω；恒压激发下,Cr点火桥的平均熔断时间为55.940μs,Al／CuO／Al桥为2.793μs；Cr点火桥的平均熔断能量为296.3628μJ,Al／CuO／Al点火桥为97.884μJ。湿法刻蚀工艺制作了Cu逻辑点火电路,可以实现4×4单元的逻辑点火。选择厚度为398μm的P型(100)晶向硅片,用低压化学气相沉积的方法在基片表面双面沉积Si3N4薄膜作为湿法刻蚀掩膜,制作硅燃烧室。通过阳极键合完成了点火电路层和硅燃烧室的键合,通过引线键合完成了点火电路层与外部电路板的键合,确定了阳极键合和引线键合的最佳工艺参数。芯片装填药剂为LTNR／粘合剂,在15V,20V和25V恒压下,芯片均能完全发火。随着电压的增大,药剂发火时间减小,药剂平均发火时间分别为1.21ms、1.79ms和2.71ms；平均发火能量分别为3.41mJ、3.34mJ和3.79mJ。测试了硅药室和直径0.7mm,厚度分别0.9mm、1.2mm的圆柱形环氧树脂药室阵列的单元推力和冲量。随燃烧室体积的增大,单元推力和冲量均呈增大的趋势。三种燃烧室的平均推力分别为：57.15mN、412.02mN和739.85mN；平均冲量分别为：0.0385mN·s、0.278 mN·s和0.501mN·s。
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