光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2012年
7期
1500-1508
,共9页
张然%褚金奎%王海祥%陈兆鹏
張然%褚金奎%王海祥%陳兆鵬
장연%저금규%왕해상%진조붕
SU-8胶%微电热驱动器%微夹钳%结构设计
SU-8膠%微電熱驅動器%微夾鉗%結構設計
SU-8효%미전열구동기%미협겸%결구설계
为解决SU-8胶微电热驱动器在工作过程中存在平面外运动的问题,提出了一种具有铜-SU-8胶-铜三层对称结构的新型SU-8胶V形微电热驱动器.采用刚度矩阵方法建立了包含被驱动结构刚度的微电热驱动器力学模型,并针对一种柔性微夹钳,利用该模型对微电热驱动器进行了几何参数设计.利用Ansys仿真软件对所设计微驱动器进行了分析,仿真结果验证了所建模型的合理性.提出了一种新的MEMS加工工艺来制作三层结构微电热驱动器,并测试了它的性能.结果表明,实验结果与仿真结果相差不大,在150mV驱动电压下,所设计微驱动器温度仅升高约32.93℃,并对微夹钳产生约2.5 μm的输入位移,使微夹钳产生126μm的钳口距离改变量.微驱动器仅消耗大约30.35 mW的功率,钳口的平面外运动小于500 nm.最后,利用微电热驱动器驱动的微夹钳成功地对一个长1.2 mm,宽135μm,厚50μm的SU-8胶材料微型零件进行了微操作实验,实验证明了微驱动器实际性能基本满足设计要求.
為解決SU-8膠微電熱驅動器在工作過程中存在平麵外運動的問題,提齣瞭一種具有銅-SU-8膠-銅三層對稱結構的新型SU-8膠V形微電熱驅動器.採用剛度矩陣方法建立瞭包含被驅動結構剛度的微電熱驅動器力學模型,併針對一種柔性微夾鉗,利用該模型對微電熱驅動器進行瞭幾何參數設計.利用Ansys倣真軟件對所設計微驅動器進行瞭分析,倣真結果驗證瞭所建模型的閤理性.提齣瞭一種新的MEMS加工工藝來製作三層結構微電熱驅動器,併測試瞭它的性能.結果錶明,實驗結果與倣真結果相差不大,在150mV驅動電壓下,所設計微驅動器溫度僅升高約32.93℃,併對微夾鉗產生約2.5 μm的輸入位移,使微夾鉗產生126μm的鉗口距離改變量.微驅動器僅消耗大約30.35 mW的功率,鉗口的平麵外運動小于500 nm.最後,利用微電熱驅動器驅動的微夾鉗成功地對一箇長1.2 mm,寬135μm,厚50μm的SU-8膠材料微型零件進行瞭微操作實驗,實驗證明瞭微驅動器實際性能基本滿足設計要求.
위해결SU-8효미전열구동기재공작과정중존재평면외운동적문제,제출료일충구유동-SU-8효-동삼층대칭결구적신형SU-8효V형미전열구동기.채용강도구진방법건립료포함피구동결구강도적미전열구동기역학모형,병침대일충유성미협겸,이용해모형대미전열구동기진행료궤하삼수설계.이용Ansys방진연건대소설계미구동기진행료분석,방진결과험증료소건모형적합이성.제출료일충신적MEMS가공공예래제작삼층결구미전열구동기,병측시료타적성능.결과표명,실험결과여방진결과상차불대,재150mV구동전압하,소설계미구동기온도부승고약32.93℃,병대미협겸산생약2.5 μm적수입위이,사미협겸산생126μm적겸구거리개변량.미구동기부소모대약30.35 mW적공솔,겸구적평면외운동소우500 nm.최후,이용미전열구동기구동적미협겸성공지대일개장1.2 mm,관135μm,후50μm적SU-8효재료미형령건진행료미조작실험,실험증명료미구동기실제성능기본만족설계요구.
