隨著科學技術的日益發(fā)展,人們對傳熱學的研究也漸漸從宏觀向微觀轉移,鑒于對微加熱器局部溫度場控制的高要求,本文針對基于Pt薄膜的MEMS（micro electro mechanical system）技術,設計了相同材料,三種不同形狀,特征尺寸在3-100μm的Pt薄膜電阻微加熱器。通過對微加熱器的有限元仿真分析,得出三種不同設計中聚能最強溫升最快的一種形狀的微加熱器,并在此基礎上完成了工藝設計和微加工。最后,建立實驗系統(tǒng),開展了在該微加熱器上瞬態(tài)脈沖沸騰現(xiàn)象的初步研究,其主要內容如下:首先,在文獻調研的基礎上設計出三種形狀不一樣的微加熱器,分別為條形、啞鈴形和蛇形,然后通過ANSYS模擬仿真軟件對這三種不同形狀的微加熱器進行熱分析,建立3D仿真模型,分析其瞬態(tài)傳熱的過程。由此對比了三種形狀不同的微加熱器中,啞鈴結構微加熱器具有熱響應速度快,局部聚能明顯等優(yōu)點。不僅如此,通過分析模擬仿真結果,提出對面型微薄膜加熱器結構的優(yōu)化,其中包括:1)對襯底材料的選擇、2)增大Pt薄膜微加熱器和襯底層之間起絕緣作用的SiO₂層的厚度、3)在Pt薄膜結構方面進行改變,將面型Pt... 

【文章來源】：武漢工程大學湖北省

【文章頁數】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1條形薄膜微加熱器結構示意圖

加熱器的形狀來研究微加熱器短時間的瞬態(tài)導熱過程。現(xiàn)擬定三進行討論。（1）第一種形狀為簡單條形結構的微加熱器，設計尺寸為：4μm2。圖 2-1 條形薄膜微加熱器結構示意圖（2）第二種為啞鈴型形狀設計，整體尺寸沒有改變，只是中不條形結構處改成尺寸為：10 × 3 μm2。

圖 2-3 蛇形薄膜微加熱器結構示意圖根據上面章節(jié)介紹，本次設計 Pt 薄膜微加熱器的整體結構由三分組成，最上層的 Pt 薄膜微加熱器層，層厚為 0.2μm；中間是起緣作用的二氧化硅層，層厚在 1μm ~ 10μm 之間；基底以 Si 為材襯底層，層厚可以根據加工工藝要求設定，可以介于微米級與毫米間。圖 2-1 Pt 薄膜微加熱器結構示意圖


本文編號：3324788