ResearchontheCrMembraneIgnitingResistanceinMEMSSolidPropellantMicro2ThrusterXUChao13,LIZhao2ze2,WANHong1,WUXue2zhong21.SchoolofAerospaceandMaterialEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China;Abstract:IgniteristhemostimportantpartofMEMSsolidpropellantmicro2thruster,anditsignitingvolt2ageandignitingreliabilityaremainlydecidedbytheignitingresistance.PolysiliconandPtarethetwomainmaterialsfortheignitingresistance.Astheresistanceisusuallyveryhigh,theignitersneedhighervoltage(over40voltages)towork,andtheirignitingreliabilitiesarenothighenough,whichcan’tmeettherequirementsofthemicro2thruster.Crischosenastheignitingresistancematerialforthefirsttime,andanewhighlyreliableparallelconnectionresistanceshapeisdesigned.TheCrmembraneignitingresist2anceisfabricatedbytheprocessofmagnetron2sputtering,lithography,andwetetching,anditcansuc2cessfullyignitethecommonpowderRDXatthelowvoltageof20voltages,whichprovidesaneffectivewayoffabricationoftheigniterswhichhavelowerignitingvoltage,lowercostandhigherignitingreliabilities.Keywords:MEMS;micro2thruster;ignitingresistaMEMS固体微推进器中Cr薄膜点火电阻的研究超13,李兆泽2,万红1,吴学忠2徐1.国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073;2.国防科技大学机电工程与自动化学院,长沙410073摘要:点火电路是MEMS固体化学微推进器中最重要的组成部分,其点火电压的大小及点火可靠性则主要取决于点火电阻.国内外均采用多晶硅(polysilicon)或贵金属铂(Pt)作为点火电阻材料,所制备出来的点火电阻的阻值都比较大,需要的点火电压较高(40V以上),而且点火可靠性不高,难以满足固体微推进器的使用要求.本文首次采用金属铬(Cr)作为点火电阻材料,设计了具有高可靠性的并联点火电阻图形,通过磁控溅射镀膜、光刻以及Cr的湿法腐蚀工艺制备出了Cr薄膜点火电阻,并在20伏左右的低电压下成功地实现了常规火药黑索金的点火,为低点火电压、低成本、高可靠性的点火电路的制备提供中图分类号:TM38;TN43文献标识码:A文章编号:100421699(2006)0521411204随着微机电系统(MEMS)技术的不断发展,产品的微型化、功能化及低成本化成为人们所追求的目标,表现在航天领域则是微卫星、纳卫星的出现.这类微小型卫星具有体积小、重量轻、研制周期短和成本低的优点,并且可以实现一箭多星的发射,大大偿,要求其推进系统具有推力小(1μN～10N),冲量脉冲小(1μNs～1mNs)、点火电压低(3～28V)及功率低(数百毫瓦～数十瓦)等特点[123].目前,研究的微推进系统种类繁多,主要包括冷气推进器、蒸汽推进器、液体化学微推进器、MEMS固体化学微推进器、胶体推进器、场发射电推进器收稿日期:2006207201作者简介:徐超(19812),硕士研究生(通讯联系人),研究方向为MEMS固体微推进器的设计与制造,xuchao@nudt.edu.cn1412传感技术学报2006年MEMS固体化学微推进器又称为MEMS固体微推进器,是一种相对较新的微推进系统,其结构简单,无可动部件,无阀、泵和复杂管路,不存在泄漏,故可靠性较高.MEMS固体微推进器的推进单元主要由四部分组成,即喷管、燃烧室、固体推进剂和点火电路,比较典型的结构如图1所示.推进原理是点火电路点燃燃烧室中的固体推进剂,推进剂在燃烧室中燃烧,燃烧产生的高温高压气体从喷管喷出产生反作用推力.一个固体微推进器上面同时集成了许多的微推进单元,构成阵列的形式,每个单元均可独立点火,也可以进行若干个单元的组合点火,从而实现“数字”式推力控制的效果.图2美国Honeywell与Princeton大学等研制的MEMS固体微推进器着点火电压的大小,进而影响着点火温度的高低,因此点火电阻材料的选择及图形的设计是点火电路制备的关键.目前国内外所采用的薄膜点火电阻材料均为多晶硅和金属铂,多晶硅薄膜电阻材料的特点是电阻率非常高,可达上万μΩ·cm,热膨胀系数与硅基片相近;金属铂的特点是耐高温、耐腐蚀及强抗氧化性能,铂薄膜电阻率可以达到几百μΩ·cm(铂在常温下的体电阻率约为10.6μΩ·cm)...