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《上海交通大学》 2008年
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新型复合结构电热微驱动器

曾文光  
【摘要】: 微驱动器是微机电系统(Micro Electro Mechanical System, MEMS)的重要组成部分,用于构成其中的驱动或执行单元,担负着微系统内能量转换、运动和力的传递及对系统信息进行响应等功能。本论文设计了一种新型的电热微驱动器,进行结构参数确定后进行仿真分析,并开展了制备研究,最后对其相关性能进行了测试。 传统电热微驱动器主要为双金属膜结构。双金属膜电热微驱动器虽然能够产生比较大的位移和驱动力,但它的缺点是驱动位移不是直线,而且是面外驱动[1]。V型梁电热微驱动器解决了这个问题。V型梁电热微驱动器能实现较大的驱动力,驱动位移是直线,而且是面内驱动。但这个驱动器的缺点是发热量和温升较大,在集成电路中,容易引起周边器件的性能因温度改变而变化,并且驱动距离较小。 本文在总结现有的V型梁电热微驱动器的特点并针对其所存在不足,使用非硅基三维微加工技术,提出了一种新型复合结构电热微驱动器的设计。新型复合结构电热微驱动器沿用了部分V型梁电热微驱动器的设计,保证了器件的面内直线驱动,同时将原V型梁电热微驱动器的单一材料换成两种材料,聚合物和金属,并对V型梁中的金属部分采取了弹簧结构设计,在保证V型梁的导电性的同时,充分发挥了聚合物的热膨胀系数高的优势。 本文先通过考虑工艺条件限制,驱动距离等等限制条件,确定了器件的最优结构参数;然后对器件的温升和驱动距离进行了仿真分析,验证了设计的可行性,并模拟出器件的性能参数。随后进行了一系列的工艺研究,包括厚胶上打底再甩胶电镀,铜牺牲层,SU-8胶固化等单项工艺,成功摸索了一套简单、可靠性好和集成制造的器件制作工艺,成功制备了新型复合结构电热微驱动器。最后对样品进行了驱动性能的测试。测试结果表明:对于悬臂梁长为800μm的新型复合结构电热微驱动器,在输入电压为0.5v的时候,器件的功耗为18mw,驱动距离为13.6μm,在功耗和驱动距离上远优于传统的相同尺寸的V型梁电热微驱动器。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP211.4

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【引证文献】
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【参考文献】
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