復(fù)合式MEMS微夾持器研究.pdf

1、微作業(yè)工具作為實(shí)現(xiàn)微操作的關(guān)鍵部件，是連接微觀系統(tǒng)與宏觀系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著微操作對(duì)象尺寸的逐級(jí)減小，尺度效應(yīng)的影響逐漸顯著。一方面，由于尺度效應(yīng)的影響，微小器件很容易粘著于微夾持器上而實(shí)現(xiàn)拾取操作，但很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定釋放。另一方面，微小構(gòu)件形狀特征以及不同的操做定位需求也對(duì)微夾持器的夾持方式提出了要求。針對(duì)以上問題，本文在分析微構(gòu)件操作方法的基礎(chǔ)上研制了一種對(duì)微構(gòu)件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定拾取及可靠釋放的復(fù)合式MEMS微夾持器，有效實(shí)現(xiàn)了MEMS作業(yè)工具

2、的集成化與小型化。
　　首先，從尺度效應(yīng)的產(chǎn)生及影響出發(fā)，對(duì)粘著現(xiàn)象進(jìn)行分析，針對(duì)尺度效應(yīng)的存在，研究了減小及克服粘著力的方法。提出了復(fù)合驅(qū)動(dòng)方案，在建立微構(gòu)件操作力學(xué)模型的基礎(chǔ)上研究了基于復(fù)合驅(qū)動(dòng)式的微構(gòu)件操作方法，為復(fù)合式MEMS微夾持器的研制提供了理論依據(jù)。
　　進(jìn)行了復(fù)合式MEMS微夾持器的設(shè)計(jì)，在分析靜電驅(qū)動(dòng)特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器，分析了S形柔性梁及柔性懸梁結(jié)構(gòu)，將有限元方法用于微夾持器的靜力學(xué)及模態(tài)仿

3、真分析。設(shè)計(jì)了氣路微通道結(jié)構(gòu)，并分析微通道內(nèi)氣體的微流動(dòng)特性。針對(duì)微夾持器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合硅微機(jī)械加工技術(shù)，制定了微夾持器MEMS工藝流程。
　　針對(duì)復(fù)合式微夾持器靜電驅(qū)動(dòng)特性以及氣動(dòng)吸放驅(qū)動(dòng)特性，設(shè)計(jì)了能夠輸出大范圍穩(wěn)定直流電壓的靜電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)以及能精確控制負(fù)壓力和正壓力的氣動(dòng)吸放控制系統(tǒng)，并進(jìn)行控制系統(tǒng)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明了控制系統(tǒng)滿足復(fù)合式MEMS微夾持器的操作要求。
　　最后，建立了復(fù)合式MEMS微夾持器的實(shí)驗(yàn)系