一种金属基聚合物电热微驱动器的设计与仿真

提出了一种用于双稳态MEMS继电器的面外运动金属基聚合物电热微驱动器,下层结构使用了环氧树脂型SU-8胶作为驱动层,中间层为蛇形镍电阻丝发热层,上层结构为金属偏置层,构成的多层膜结构在常温下保持悬空部分平直,通电时产生的焦耳热使微驱动器件发生面外运动。先对设计的微驱动器进行了概念分析,再利用ANSYSTM有限元分析软件的多物理场(电-热-机械耦合)对热驱动器的性能进行了仿真与优化。当SU-8驱动层厚度、热电阻丝厚度、偏置层厚度比分别为12:4:4μm时,所设计器件的驱动性能最佳,即在0.4V驱动电压下,响应时间10ms时微驱动器产生驱动位移28μm,输出力为1mN,功耗为10mW。

Si／TiNi双层结构SMA电热驱动器的仿真和制造

使用射频磁控溅射法,在Si片上沉积了TiNi形状记忆合金薄膜,分别采用能谱色散光谱仪(EDS)和差示扫描热量分析(DSC)方法测试了薄膜的成分和相变特征温度,并通过给形状记忆合金(SMA)薄膜加热及冷却,观察薄膜的形变恢复情况,定性测试了SMA的形状记忆特性。在此基础上,设计并制造了一种SMA薄膜/Si膜复合膜悬臂梁结构的微驱动器。在室温下,SMA电热驱动器的悬臂梁是平直的;由于TiNi合金具有相变和形状记忆特性,当TiNi电极加上电压后,悬臂梁会产生弯曲。测试结果表明,在2.0V电压下,驱动器悬臂梁端部的驱动位移可达到70.5μm,功耗为20mW。

一种非硅微加工技术制作的电热微驱动器

介绍了一种由非硅微加工技术制作的电热微驱动器。基于双金属效应,采用聚合物SU—8胶和金属镍作为功能材料和结构材料,铜为牺牲层材料制作电热微驱动器。利用ANSYS有限元分析软件进行仿真,模拟驱动位移随加热时间的变化关系,并由此得出驱动力的大小,比较结果后确定结构参数。再通过光刻、掩模电镀和牺牲层刻蚀等工艺,加工制作出了电热微驱动器样品,并对样品进行了观测和分析。