新型電熱微驅(qū)動(dòng)器與雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、鑒于電熱微驅(qū)動(dòng)器具有輸出力矩大、驅(qū)動(dòng)電壓低、適合微型化、易集成制造等優(yōu)點(diǎn)，本文首先提出兩類(lèi)電熱微驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，并在仿真優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行了原型器件的制備和測(cè)試。為了發(fā)揮電熱驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)，降低其功耗和響應(yīng)時(shí)間，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，選定典型的由氧化鋁驅(qū)動(dòng)層與鎳電阻絲發(fā)熱層構(gòu)成的雙層膜電熱驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象，通過(guò)優(yōu)化組合工藝，最后實(shí)現(xiàn)了熱驅(qū)動(dòng)器與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)集成制造，并且測(cè)試了其性能。
　　本文提出兩類(lèi)電熱微驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，一類(lèi)

2、是金屬基聚合物SU8的電熱微驅(qū)動(dòng)器，一類(lèi)是基于氧化鋁薄膜的電熱微驅(qū)動(dòng)器，其中針對(duì)后者又提出兩種不同結(jié)構(gòu)：一種氧化鋁驅(qū)動(dòng)層與SU8輔助功能層聯(lián)合作用，中間嵌入電阻絲發(fā)熱層的三層膜電熱驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)；一種是典型的氧化鋁驅(qū)動(dòng)層與鎳電阻絲發(fā)熱層構(gòu)成的雙層膜電熱驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)。首先，應(yīng)用ANSYS仿真軟件，對(duì)熱驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行力學(xué)仿真優(yōu)化；接著，研究了其微細(xì)加工工藝，重點(diǎn)研究氧化鋁薄膜的制備過(guò)程，刻蝕過(guò)程，以及銅犧牲層刻蝕技術(shù)，合理設(shè)計(jì)各個(gè)單項(xiàng)工藝制備流程，成

3、功制備熱驅(qū)動(dòng)器原型器件。比較而言，后一種驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，不存在SU8與偏置層分離的問(wèn)題，且成品率高，經(jīng)測(cè)試驅(qū)動(dòng)電流為80mA時(shí)，驅(qū)動(dòng)位移達(dá)到46um。
　　我們引入了一種新型雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱驅(qū)動(dòng)器的鎖定以降低功耗。同時(shí)設(shè)計(jì)加工了三種不同結(jié)點(diǎn)的扭梁/懸臂梁雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)掃描電鏡觀察其表面形貌，用Veeco光學(xué)掃描儀，表征其靜、動(dòng)態(tài)特性。
　　最后將電熱微驅(qū)動(dòng)器和雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)集成制造，在整合單項(xiàng)工藝的基礎(chǔ)上確