近年来,传统的 MEMS 微致动器已由通过双光子聚合 (2PP) 制造的 3D 打印可驱动微结构所补充。本文展示了一种新型紧凑型 3D 打印磁驱动微致动器,其直径为 500 μ m,最初设计用于微光学系统。它是通过在简单的后处理步骤中将 NdFeB 微粒和环氧树脂的复合材料并入打印机械结构的指定容器中而制造的。微致动器结构具有机械弹簧,允许在大位移下进行连续定位。通过对 IP-S 块体结构进行纳米压痕的机械研究揭示了一种粘弹性材料行为,可通过二元素通用开尔文-沃格特粘弹性模型来描述。然后使用获得的材料参数来模拟和表征微致动器的弹簧行为。使用外部微线圈进行驱动实验。测量了峰值电流为 106 mA、持续时间为 1 至 100 秒的三角电流脉冲的执行器位移,导致位移为 69.1 至 88.9 μ m。观察到执行器的滞后行为,这归因于芯材料的粘弹性和磁性。实验的数值模拟也证明了这种行为。实时退磁和闭环控制的实施可实现高重复性和精确定位。
目标 提供有关 MEMS 技术和制造的基本知识。 课程目标 本课程应使学生能够: 1. 了解微制造的演变。 2. 学习各种制造技术。 3. 了解微传感器和微执行器。 4. 学习各种微执行器的设计。 第一单元简介(9 小时) 基本定义 – 微制造的演变 – 微系统和微电子学,缩放定律:静电力、电磁力、结构刚度、流体力学和传热的缩放。 第二单元微传感器(9 小时) 简介 – 微传感器:生物医学传感器和生物传感器 – 化学传感器 – 光学传感器 – 压力传感器 – 热传感器、声波传感器。 第三单元微执行器(9 小时) 微驱动:使用热力、压电晶体、静电力进行驱动。基于 SMA 的微执行器,微执行器:微夹钳、微电机、微阀门、微泵、微加速度计 - 微流体。第四单元 MEMS 制造技术(9 小时)MEMS 材料:硅、硅化合物、压电晶体、聚合物微系统制造工艺:光刻、离子注入、扩散、氧化、CVD、溅射、蚀刻技术。第五单元微加工(9 小时)微加工:体微加工、表面微加工、LIGA 工艺。封装:微系统封装、基本封装技术、封装材料选择。
Western Digital 率先将三级执行器 (TSA) 集成到 18TB CMR 和 20TB SMR HDD 中。TSA 使用三个枢轴点:音圈电机 (VCM) 执行器、毫级执行器和微执行器。毫级执行器和微执行器各有一对压电元件 (或“压电元件”),连接到悬架的不同组件。施加电压时,每个执行器中的一个压电元件会膨胀,而另一个压电元件会收缩,从而导致毫级和微执行器改变磁头相对于轨道的角度。TSA 可以形象地看作是只有肩膀的手臂 (VCM) 与有肩膀 (VCM)、肘部 (毫级执行器) 和手腕 (微执行器) 三个独立运动区域之间的区别。
MEMS 开关是一种微型半导体微芯片,是任何微系统的核心。它在所有无线设备(包括手机、汽车、卫星和航空航天飞行器)中执行最复杂的开关和传感功能。然而,可靠性和性能是使这些开关在业界得到广泛商业化的首要考虑因素。在 MEMS 开关中,微执行器和微接触材料在确定可靠性和性能方面起着关键作用。我已经建立了一个半导体微芯片测试系统来研究与 MEMS 开关相关的可靠性和性能。我计划使用我定制的测试系统研究微执行器、接触材料、接触几何形状及其制造方法的设计、建模、制造和测试。我计划收集数据进行研究和分析,以便为下一代无线技术设计和制造未来坚固可靠的 MEMS 开关
•构建以通过机电或电化学手段实现特定的工程功能或功能•包含尺寸为1 µm至1mm的组件。可用的mems产品包括:•微传感器(声波,生物医学,化学,惯性,光学,压力,辐射,热,热等)•微执行器(阀门,泵和微流体;电气和光学继电器和开关;握手,镊子和钳子;线性和旋转电动机等)•在计算机存储系统中读/写头。•喷墨打印机头。•微型设备组件(例如,棕榈门侦察飞机,迷你机器人和玩具,微手术和移动电信设备等)
SBMicro 研讨会是一个国际论坛,致力于微系统、集成电路和设备的制造和建模,每年在巴西举行。研讨会的目的是将集成电路、微传感器、微执行器和 MEMS 的加工、材料、特性、建模和 TCAD 领域的研究人员聚集在一起。第 37 届 SBMicro 将在巴西的旅游标志里约热内卢举行。这个国际会议提供了独特的微电子学融合,并通过口头报告、海报会议、展览、小组讨论和辅导课等各种形式,成为讨论全球跨学科研究的主要会议。所有被接受的论文都将在 IEEEXplore 上发表。研讨会上发表的最佳论文将被邀请重新提交扩展版本,该版本将考虑在 JICS - 集成电路与系统杂志上发表。有关论文提交的信息可在会议网页上找到。感兴趣的领域包括:• 纳米电子学 • 器件物理和特性 • 建模和仿真 • 半导体和 MEMS 处理 • 光电子学和光伏 • 能源获取 • 电力设备 • 新型材料和设备
已经开发出一种用于制造和组装三维 MEMS 结构的新型多晶硅表面微加工技术。已成功在硅基板上制造了包含玻璃增强肋的单层多晶硅元件和层压多晶硅面板,这些面板具有坚固且连续的铰链,便于平面外旋转和组装。为了实现稳定的三维结构,该设备的其中一个可升降面板组件以一排开窗结束,而配合的可旋转元件具有一组匹配的突出微铆钉,这些微铆钉具有可弯曲的倒钩,这些倒钩易于弯曲以方便它们的连接和组装。由于微铆钉倒钩尖端之间的间距大于配合窗口中的开口,因此倒钩在穿过开窗时会向内弯曲,然后在离开窗口时展开到其原始形状,从而形成永久锁定的接头和三维结构。利用该技术已经开发出一种机械夹钳,它将用于与有可能植入人体的聚合物镜片连接并改变其焦点。将传统微电子技术与三维微动态机械元件无缝集成是微机电系统 (MEMS) 技术的突出目标之一。传统的微电子集成电路 (IC) 处理主要是二维制造技术。另一方面,许多 MEMS 微传感器和微执行器应用需要三维元件。由于 MEMS 技术是 IC 处理的延伸,因此主要挑战是实现在所有三个维度上都具有物理上较大和高分辨率特征的机械元件。大多数常见的 IC 制造工艺要么牺牲平面分辨率来换取深度,要么牺牲垂直特征尺寸来实现高平面分辨率。