1.2  MEMS封装技术研究概述

1.2.1  MEMS实用封装技术

1.2.2  MEMS键合技术

1.3  微尺度传热研究概述

1.3.1  微尺度传热研究现状

两个物体之间由于温度差的存在引起能量的转移，这便是传热，物质传热的基本方式主要有：热传导方式、热对流方式以及热辐射方式[13]。当物体的尺度减小到一定程度时，热量的传递规律与宏观常规尺寸下有很大的不同，出现了传热的微尺度效应。

在研究微尺度传热问题时，由于微尺度效应，气体与流体的分子特性不能忽略，连续性假设不再成立，使得传统基于连续性假设的流体力学、传热学理论不再适用，研究的问题从连续、确定的变成了发散、非确定问题。因此要认识微尺度下的传热规律，需要从微观分子角度考虑能量与动量的传递。但是由于分子数量的巨大，单个分子的状态难以确定，经常处理这类问题需要用到统计力学的方法。目前比较适合用于分析微尺度下流动和传热问题的方法主要包括：Boltzmann输运理论、分子动力学理论、直接Monte-Carlo模拟方法等[14]。

    气体的可压缩性、表面粗糙度、气体稀薄效应都会影响微细流动与传热[15]。微尺度下燃烧研究面临的困难主要有：燃料混合气的混合困难、燃料滞留时间短、燃烧的热损失很大、火焰与燃烧器壁面的相互作用很强、燃烧稳定性大大降低。刘建[16]认为热损失与燃烧不稳定是影响微尺度燃烧最重要的因素，通过B/KNO3在微细石英管中燃烧的研究发现管壁导热系数越大，燃烧越不稳定。D.G.Vlachos等[17][18]提出了两种燃烧滞熄机理：一是热机理；二是自由基机理。热机理认为由于微燃烧器表面热损失较大导致温度下降以致于燃烧产生的热量不足以支持自身反应而熄火。自由基机理认为由于存在壁面的约束，反应物中自由基与壁面接触使得自由基活性逐渐降低，使得燃烧化学反应不能进行。

1.3.2  微尺度燃烧的应用现状

    近年来，随着MEMS技术在微尺度燃烧方面的发展，出现了一些具有应用价值的微燃烧器，随着研究的不断加深，微尺度燃烧的相关机理与应用也不断的成熟。图1.8是是MIT开发的MEMS燃气涡轮发动机[19]，直径为10mm,壁厚为3mm,消耗H2燃料 7g/h ，输出功率为20W。图1.9为Tanaka, Esashi与IHI合作开发的微型转子燃气轮机[20]。它由直径为16mm的压缩机、直径为17.6mm涡轮机以及虚拟电磁发生器组成，叶轮使用一片直径为8mm的铬镍铁合金轴连接而成。

     图1.8   MEMS汽轮发动机        图1.9  微型转子汽轮机

    MEMS固体化学微推进器也属于微尺度燃烧器的一部分，探究其燃烧传热规律将有助于人们对微尺度燃烧器这一领域的研究。本课题试图根据燃烧传热原理, 建立出相应的阵列单元燃烧传热过程模型, 运用此模型对燃烧器进行数值模拟，得到相关的参数，为微推冲器阵列结构设计提供一定的指导。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

1.4  本文的主要工作

采用低温共晶合金键合方法，以一定酸度的乙二醇溶液为载体溶液，探究共晶合金生长的具体工艺参数；通过应用最佳的工艺参数完成硅药室与喷口层之间的键合并检测其键合强度；针对具体的微推进器阵列，建立微传热数学物理模型，用ANSYS软件对含能推进器进行热性能数值模拟。具体研究内容包括以下几个方面：

（1）低温共晶合金法合金生长工艺参数研究；

（2）低温共晶合金法键合强度分析；

（3）微推进器阵列单元传热模型的建立与热性能数值模拟；