一种基于静电排斥力的纵向微驱动器研究 被引量：6

1

作者 乔大勇 苑伟政 +2 位作者 马志波 李开成 李晓莹 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2662-2664,共3页

为了消除静电塌陷对静电吸引力微驱动器冲程的限制,设计了一种基于静电排斥力的纵向微驱动器实现结构,其可动电极和固定电极在工作过程中互相远离,可以从根本上解决静电塌陷问题,且冲程不受牺牲层厚度的限制;借助Maxwell2D软件,采用数... 为了消除静电塌陷对静电吸引力微驱动器冲程的限制,设计了一种基于静电排斥力的纵向微驱动器实现结构,其可动电极和固定电极在工作过程中互相远离,可以从根本上解决静电塌陷问题,且冲程不受牺牲层厚度的限制;借助Maxwell2D软件,采用数值仿真方法,研究了微驱动器结构参数对静电排斥力大小的影响.数值仿真结果表明,梳齿电极水平间距,固定/可动梳齿电极宽度和两者的比值都是影响静电排斥力大小的关键因素. 展开更多

关键词 静电排斥力 纵向微驱动器 冲程 微机电系统

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低电压下静电力驱动的数字微流控芯片 被引量：6

2

作者 刘翔 皋华敏 +2 位作者 李铁 周萍 王跃林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期97-102,共6页

设计并制作了一种基于静电力驱动的数字微流控芯片,用于构建芯片实验室。介绍了静电力驱动原理和芯片制作工艺流程,搭建了驱动检测实验平台。该芯片采用硅作衬底,氧化硅作绝缘层,TiW/Au为驱动电极阵列,氮化硅作介质层,碳氟聚合物为疏水... 设计并制作了一种基于静电力驱动的数字微流控芯片,用于构建芯片实验室。介绍了静电力驱动原理和芯片制作工艺流程,搭建了驱动检测实验平台。该芯片采用硅作衬底,氧化硅作绝缘层,TiW/Au为驱动电极阵列,氮化硅作介质层,碳氟聚合物为疏水层。由于采用开放式的结构,只需单层共平面控制电极,简化了工艺流程,优化了器件结构;而驱动电极阵列嵌入在氧化硅中,改善了减小介质层厚度时介质层对金属的台阶覆盖性,减少了电极边沿突起引起的边界击穿。另外,采用较薄的高质量介质层和疏水性能好的疏水膜层,大大降低了液滴驱动电压。实验显示,在20 V驱动电压下,该工艺可实现液滴按程序设定方式在二维平面内流畅运动,最大运动速度达96 mm/s。提出的芯片制作工艺简单,与IC工艺兼容,可应用于生化分析芯片实验室系统。 展开更多

关键词 微流控芯片 液滴 静电驱动 低工作电压 开放式结构

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基于硅微加工技术的新型变形反射镜 被引量：3

3

作者 余洪斌 陈海清 +2 位作者 张大成 竺子民 李婷 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期825-829,共5页

　给出了一种基于硅微加工技术的新型变形反射镜的设计和加工方法。变形反射镜镜面主体是由一定厚度的硅膜构成,硅膜上表面溅射有一层Ti/Au,背面有一7×7阵列的台柱与之相连,台柱下方是对应的驱动电极。当给电极施加电压时,产生的... 　给出了一种基于硅微加工技术的新型变形反射镜的设计和加工方法。变形反射镜镜面主体是由一定厚度的硅膜构成,硅膜上表面溅射有一层Ti/Au,背面有一7×7阵列的台柱与之相连,台柱下方是对应的驱动电极。当给电极施加电压时,产生的静电力就会拉动台柱向下运动,从而使相应的镜面部分发生变形;通过控制通电电极的位置及电压,就可获得特定的镜面形状。在变形反射镜的加工工序中采用浅腐蚀形成键合台,采用深腐蚀加工出台柱。并采用<110>条补偿图形对台柱的凸角进行补偿,在0.2MPa气压下进行键合,最后成功研制出有效反射面积为30mm×30mm,拥有49个静电驱动单元的变形反射镜。 展开更多

关键词 变形反射镜 体微加工 静电驱动 凸角补偿 阳极键合

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静电梳齿执行器分辨率和稳定性分析 被引量：3

4

作者 刘恒 苏伟 +1 位作者 何晓平 张富堂 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期34-37,共4页

通过探讨典型的静电梳齿执行器的分辨率和稳定性的机理,揭示目前研究的典型等高度静电梳齿执行器的横向位移与驱动电压具有非线性关系,分辨率存在线性度差的问题。鉴于目前大多数通过增加梳齿结构平面复杂度来改善分辨率的方法存在的微... 通过探讨典型的静电梳齿执行器的分辨率和稳定性的机理,揭示目前研究的典型等高度静电梳齿执行器的横向位移与驱动电压具有非线性关系,分辨率存在线性度差的问题。鉴于目前大多数通过增加梳齿结构平面复杂度来改善分辨率的方法存在的微制造困难,本文提出在不显著影响横向位移的条件下通过改变梳齿结构高度来改善分辨率的方法,事例仿真结果验证了梳齿变高度方法对改善分辨率的有效性,同时得到在梳齿变高度条件下静电梳齿执行器的稳定性有细微的下降的结论。 展开更多

关键词 静电梳齿微执行器 分辨率 变高度 非线性

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静电驱动裂纹微悬臂梁结构振动特性分析 被引量：4

5

作者 刘素娟 齐书浩 张文明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第17期41-45,63,共6页

基于Euler-Bernoulli理论,提出了非线性静电力和压膜阻尼效应下裂纹微悬臂梁的动力学模型与分析方法,研究了耦合作用下裂纹微悬臂梁结构的振动特性。模型中裂纹采用转动弹簧模拟,该模型引起位移一阶导数不连续,不连续度与二阶导数成比... 基于Euler-Bernoulli理论,提出了非线性静电力和压膜阻尼效应下裂纹微悬臂梁的动力学模型与分析方法,研究了耦合作用下裂纹微悬臂梁结构的振动特性。模型中裂纹采用转动弹簧模拟,该模型引起位移一阶导数不连续,不连续度与二阶导数成比例。结果表明,裂纹位置、裂纹开裂程度、非线性静电力以及非线性压膜阻尼效应对裂纹微悬臂梁结构的振动特性都有着较大影响。研究结果可用于微器件的设计、性能改进及健康检测。 展开更多

关键词 微悬臂梁 静电驱动 裂纹 振动分析

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静电驱动振模微泵的理论分析 被引量：4

6

作者 张彧 王文 +1 位作者 赵小林 丁桂甫 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第1期25-28,32,共5页

利用最小能量法和均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解相结合的方法,改进了静电驱动柔性振膜微泵的理论分析模型。计算结果表明:考虑圆薄膜的周向应变,利用均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解来预测振膜的形状,对微泵的性能有显著... 利用最小能量法和均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解相结合的方法,改进了静电驱动柔性振膜微泵的理论分析模型。计算结果表明:考虑圆薄膜的周向应变,利用均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解来预测振膜的形状,对微泵的性能有显著的影响,证明了圆薄膜大变形时的周向应变是不可忽略的。同时讨论了介电层厚度、腔体形状和双腔结构对微泵压缩性能的影响。结果表明:采用双腔结构,减小介电层厚度、减小腔体深度、缩小腔体半径,对静电驱动柔性振膜型微泵性能的提高具有积极意义。 展开更多

关键词 静电驱动 柔性振膜 微泵 圆薄膜大变形

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单晶硅微构件力学特性片上测试系统 被引量：4

7

作者 苏才钧 吴昊 +2 位作者 郭占社 孟永钢 温诗铸 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期456-459,共4页

设计一种集成静电梳状驱动器和测试结构,专用于单晶硅微构件断裂、疲劳性能测试的片上测试系统。详细介绍测试系统的结构和工作原理。对静电梳状驱动器的驱动电压—驱动力关系、结构刚度以及谐振频率进行计算。利用MEMS(microelectromec... 设计一种集成静电梳状驱动器和测试结构,专用于单晶硅微构件断裂、疲劳性能测试的片上测试系统。详细介绍测试系统的结构和工作原理。对静电梳状驱动器的驱动电压—驱动力关系、结构刚度以及谐振频率进行计算。利用MEMS(microelectromechanicalsystem)体硅工艺制造该测试系统,加工得到的测试系统在显微镜工作台上进行静态和动态弯曲实验,并将实验结果与ANSYS分析结果进行对比。结果表明,该测试系统性能稳定,能够实现对单晶硅微构件的弯曲断裂和疲劳测试。 展开更多

关键词 微电子机械系统 单晶硅 片上测试 静电梳状驱动器 疲劳

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静电排斥型微机电系统变形镜驱动器 被引量：6

8

作者 胡放荣 姚军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期41-44,共4页

为了克服常规静电微机械驱动器所存在的静电吸合现象,基于非均匀分布的静电场可以产生排斥力的原理,设计了一种新型的微机电系统变形镜驱动器。驱动器由5组电极构成,最大的一组由中心质量块和位于正下方的下电极组成,其它4组分别位于各... 为了克服常规静电微机械驱动器所存在的静电吸合现象,基于非均匀分布的静电场可以产生排斥力的原理,设计了一种新型的微机电系统变形镜驱动器。驱动器由5组电极构成,最大的一组由中心质量块和位于正下方的下电极组成,其它4组分别位于各条边上。中心质量块由4根L形弹簧支撑,每根弹簧分别固定于驱动器的4个锚点。利用有限元软件对驱动器的频率响应和暂态响应特性进行了仿真,结果表明,谐振频率高达4kHz,暂态响应时间小于0.05s。利用表面硅工艺加工出了驱动器,并利用白光扫描干涉仪对驱动器的静态位移电压特性进行了测试,测得驱动器在70V激励电压下的形变量为1.4μm。 展开更多

关键词 微电子机械系统 自适应光学 静电驱动器 表面微加工

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静电无阀微泵两种仿真模型的比较研究 被引量：2

9

作者 林谢昭 应济 陈子辰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1943-1947,共5页

为提高无阀微泵性能,分别采用全耦合模型(FCM)和预先定义泵膜位移的模型(PDM)对基于扩散/收缩单元的静电无阀微泵的动态特性进行计算仿真.对泵膜变形形状、泵膜中点位移、泵腔内压力以及进出口处流量等的变化历程进行比较.结果表明:PDM... 为提高无阀微泵性能,分别采用全耦合模型(FCM)和预先定义泵膜位移的模型(PDM)对基于扩散/收缩单元的静电无阀微泵的动态特性进行计算仿真.对泵膜变形形状、泵膜中点位移、泵腔内压力以及进出口处流量等的变化历程进行比较.结果表明:PDM模型计算费用较低,但无法以较高精度近似泵膜变形的动态特性,进而导致错误的瞬态流场结果.要准确仿真微泵的动态特性,必须考虑电-结构-流场之间的相互作用. 展开更多

关键词 静电无阀微泵 静电-结构-流体耦合 MEMSCAD

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一种非接触式微加速度开关的研究 被引量：5

10

作者 郭涛 李丽华 劳永建 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期664-666,共3页

典型的微加速度开关至少包含一个电接触,当阈值加速度值达到时,该开关将闭合。一般为金属接触,比如金。但金属接触可能存在许多问题,如微焊接、电弧、氧化,这些问题可能导致开关工作失灵。鉴于此,本文介绍了一种低驱动电压的非接触式微... 典型的微加速度开关至少包含一个电接触,当阈值加速度值达到时,该开关将闭合。一般为金属接触,比如金。但金属接触可能存在许多问题,如微焊接、电弧、氧化,这些问题可能导致开关工作失灵。鉴于此,本文介绍了一种低驱动电压的非接触式微加速度开关(阈值为5gn)的设计理论、研究方法和主要加工工艺步骤,同时对非接触式微加速度开关结构的力电耦合进行理论计算,结合ANSYS软件仿真分析验证。 展开更多

关键词 微加速度开关 非接触式 低驱动电压 力电耦合分析

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微米光栅加速度计的加工与性能研究(英文) 被引量：2

11

作者 冯丽爽 姚保寅 +1 位作者 刘惟芳 王潇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期251-256,共6页

介绍了一种以微米衍射光栅为敏感元件的微机电加速度计敏感头的加工和性能。硅质量块底部加工有铝反射膜,透明玻璃基底上制作有金微米光栅,中间为空气腔,经硅玻璃阳极键合,构成敏感头的核心敏感部件。光源透过透明基底,照射在光栅上,在... 介绍了一种以微米衍射光栅为敏感元件的微机电加速度计敏感头的加工和性能。硅质量块底部加工有铝反射膜,透明玻璃基底上制作有金微米光栅,中间为空气腔,经硅玻璃阳极键合,构成敏感头的核心敏感部件。光源透过透明基底,照射在光栅上,在反射场内会产生一系列衍射级次,且各级次衍射光强与外界加速度之间呈函数关系。完成了微米光栅加速度计敏感头的加工,搭建了实验测试平台,完成了加速度计的灵敏度以及静电驱动性能测试。为未来新型集成式微米光栅加速度计设计和加工提供参考。 展开更多

关键词 加速度传感器 微米光栅 光学干涉 静电驱动

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参数激励下静电驱动微机电系统动力特性研究 被引量：2

12

作者 张文明 孟光 魏克湘 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期282-288,共7页

充分考虑压膜阻尼效应的影响,提出参数激励下时变电容式静电驱动微机电系统的动力学模型,采用谐波平衡法分析在参数激励和强迫激励耦合作用下系统的幅频响应特性,探讨不同控制电压和频率比对系统幅频响应的影响,分别以交流电压幅值、频... 充分考虑压膜阻尼效应的影响,提出参数激励下时变电容式静电驱动微机电系统的动力学模型,采用谐波平衡法分析在参数激励和强迫激励耦合作用下系统的幅频响应特性,探讨不同控制电压和频率比对系统幅频响应的影响,分别以交流电压幅值、频率比和压膜阻尼比为控制参数研究系统的非线性动力特性,结果表明,微尺度下静电驱动微机电系统在参数激励作用下存在较为丰富的分岔与混沌行为,压膜阻尼效应对系统动力特性的影响不可忽视. 展开更多

关键词 微机电系统 静电驱动 参数激励 压膜阻尼

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低电压缴反射镜型微机械光开关的设计与制作 被引量：1

13

作者 董玮 阮圣平 +7 位作者 张歆东 刘彩霞 贾翠萍 潘建旋 张龙 孙东明 纪平 陈维友 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2003年第7期46-49,共4页

利用 (1 0 0 )硅片和偏 2 5°的 (1 1 1 )硅片制作了静电驱动扭臂结构微反射镜型 2× 2光开关。微反射镜、自对准V型槽和扭臂结构是在 (1 0 0 )硅片上制作的 ,反射镜与光纤槽之间靠晶向自对准 ,反射镜与光轴垂直度较好。在偏 2... 利用 (1 0 0 )硅片和偏 2 5°的 (1 1 1 )硅片制作了静电驱动扭臂结构微反射镜型 2× 2光开关。微反射镜、自对准V型槽和扭臂结构是在 (1 0 0 )硅片上制作的 ,反射镜与光纤槽之间靠晶向自对准 ,反射镜与光轴垂直度较好。在偏 2 5°的 (1 1 1 )硅片上制作倾斜下电极结构 ,实验测得的 pull in电压为 1 3 2V ,几乎比平面下电极的 pull in电压降低一半。采用准直光纤耦合 ,开关的插入损耗小于 1 4dB ,串话小于 - 5 0dB。 展开更多

关键词 微机械 光开关 微反射镜 硅 静电驱动 扭臂结构 倾斜下电极 自对准V型糟 制作方法 全光网络

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流体环境中静电微悬臂梁的多场耦合仿真分析 被引量：2

14

作者 林谢昭 应济 陈子辰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期203-207,共5页

微器件动力学特性通常受到周围粘性流体阻尼的强烈影响,在器件优化设计中,需要建立静电-结构-流体三场耦合模型才能细致考虑这些影响。为研究微开关在粘性流体介质中的动/静态特性和流体阻尼,建立以Navier-Stokes方程描述流体特性的静... 微器件动力学特性通常受到周围粘性流体阻尼的强烈影响,在器件优化设计中,需要建立静电-结构-流体三场耦合模型才能细致考虑这些影响。为研究微开关在粘性流体介质中的动/静态特性和流体阻尼,建立以Navier-Stokes方程描述流体特性的静电微开关模型并进行数值分析;与相关文献结果比较验证了计算的正确性;得到了空气和去离子水介质中微开关的静/动态闭合电压、不同阶跃电压驱动下的闭合特性和流体阻尼力分布的情况。分析认为,微开关动/静态闭合电压的差异在介质粘性较大环境中较小,而在介质粘性较小环境中较大。 展开更多

关键词 静电致动器 流固耦合 数值仿真 微机电系统

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静电驱动光开关的结构设计与驱动电压分析 被引量：2

15

作者 贾翠萍 朱化凤 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期440-442,共3页

对静电驱动光开关的驱动结构进行了研究分析,对比分析了采用平面下电极和倾斜下电极两种驱动结构光开关的驱动电压。采用倾斜下电极光开关的pull-in电压较低,在此基础之上,提出了一种双倾斜电极三明治驱动结构光开关。在微反射镜偏移相... 对静电驱动光开关的驱动结构进行了研究分析,对比分析了采用平面下电极和倾斜下电极两种驱动结构光开关的驱动电压。采用倾斜下电极光开关的pull-in电压较低,在此基础之上,提出了一种双倾斜电极三明治驱动结构光开关。在微反射镜偏移相同距离时,该种驱动结构光开关的pull-in电压更低,从而能够更进一步地提高光开关的性能。 展开更多

关键词 光开关 驱动电压 静电驱动

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大位移多折叠梁静电驱动器的设计及力学性能分析 被引量：3

16

作者 赵江铭 陈晓阳 王小静 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期5-11,共7页

针对现有微静电梳状谐振器用作驱动器时输出位移极小的弱点，提出一种结构新颖、输出位移大、能工作于谐振状态和静电力状态下的多折叠梁微静电驱动器设计方案。建立该驱动器的力学分析模型，给出位移、弹性系数和谐振频率的解析公式。... 针对现有微静电梳状谐振器用作驱动器时输出位移极小的弱点，提出一种结构新颖、输出位移大、能工作于谐振状态和静电力状态下的多折叠梁微静电驱动器设计方案。建立该驱动器的力学分析模型，给出位移、弹性系数和谐振频率的解析公式。研究表明，当特征尺寸相同时，与常用的直脚型和蟹脚型谐振器相比，在相同电压下其输出位移可提高7倍-14倍，而在相同最大应力条件下其位移输出能力可提高4倍-9倍。 展开更多

关键词 微机电系统 微静电驱动器 大位移输出 结构设计

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星载自适应光学系统新型可变形反射镜的研究 被引量：1

17

作者 余洪斌 陈海清 +2 位作者 竺子民 张大成 李婷 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期352-355,共4页

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法。从静电驱动的角度阐述此种反射镜的结构设计原理,并对具体加工中的腐蚀和键合工艺进行了详细讨论。成功制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可... 给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法。从静电驱动的角度阐述此种反射镜的结构设计原理,并对具体加工中的腐蚀和键合工艺进行了详细讨论。成功制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜。 展开更多

关键词 可变形反射镜 体微加工 静电驱动 阳极键合

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基于静电力的微液滴驱动芯片 被引量：1

18

作者 刘翔 高安然 +2 位作者 李铁 周萍 王跃林 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第2期116-118,121,共4页

为了精确操控微流体,设计并制作了一种基于静电力的微液滴驱动芯片。介绍了驱动原理和工艺流程,搭建了驱动检测实验平台。芯片采用开放式的结构,只需单层共平面控制电极,以硅作衬底,氧化硅和多晶硅作绝缘层,重掺杂多晶硅为驱动电极阵列... 为了精确操控微流体,设计并制作了一种基于静电力的微液滴驱动芯片。介绍了驱动原理和工艺流程,搭建了驱动检测实验平台。芯片采用开放式的结构,只需单层共平面控制电极,以硅作衬底,氧化硅和多晶硅作绝缘层,重掺杂多晶硅为驱动电极阵列,高质量Si3N4作介质层,碳氟聚合物为疏水层。实验表明:微液滴可在芯片上按程序设定方式在二维平面内流畅运动,最小驱动电压为15V,最大运动速度达96mm/s。芯片制作工艺简单,操作方便,可应用于生化分析芯片实验室系统。 展开更多

关键词 微流控 液滴 静电驱动 共平面电极

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基于模态分析的静电驱动圆薄板宏模型建立方法 被引量：3

19

作者 林谢昭 应济 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1368-1371,共4页

为了研究静电致动圆板静态和动态特性,在模态分析法的基础上,利用多维非线性函数的Levenberg-Marquardt拟合方法,将板的动能、弹性能和电容写成以模态坐标表示的解析式.结合Hamilton原理,导出静电致动微圆板的动力学特性方程的宏模型.... 为了研究静电致动圆板静态和动态特性,在模态分析法的基础上,利用多维非线性函数的Levenberg-Marquardt拟合方法,将板的动能、弹性能和电容写成以模态坐标表示的解析式.结合Hamilton原理,导出静电致动微圆板的动力学特性方程的宏模型.以此为基础研究了板的静态特性及其三角波、方波信号激励下的动态响应.结果表明,模态分析方法能够考虑到残余应力的影响,所建立的动态宏模型不仅大大地减少了计算费用,而且具有足够的仿真精度. 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS) 宏模型 模态分析方法 静电驱动

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自组装静电驱动微机电系统倾斜镜(英文) 被引量：1

20

作者 王强 汪为民 +1 位作者 邱传凯 于军胜 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期146-150,共5页

研制了一种基于自组装技术的静电驱动微机电系统(MEMS)倾斜镜,并利用表面硅工艺PolyMUMPs制备了样品。倾斜镜主要由一个中心镜面,两个偏转梁和两个可实现自组装的复合悬臂梁组成。中心镜面离衬底的高度可通过增大金和多晶硅复合悬臂梁... 研制了一种基于自组装技术的静电驱动微机电系统(MEMS)倾斜镜,并利用表面硅工艺PolyMUMPs制备了样品。倾斜镜主要由一个中心镜面,两个偏转梁和两个可实现自组装的复合悬臂梁组成。中心镜面离衬底的高度可通过增大金和多晶硅复合悬臂梁的残余应力梯度得到提升。热退火技术被用于提高金层的残余应力。器件结构利用有限元仿真软件进行了优化并通过实验进行了验证。经过200℃热退火后,倾斜镜的偏转角度可以达到3.6°。该倾斜镜可运用于微光机电系统。 展开更多

关键词 倾斜镜 微机电系统 静电驱动 自组装

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