面向亞毫米器件操作的真空吸附式作業(yè)工具的研制.pdf

1、真空吸附式作業(yè)工具具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好、經(jīng)濟(jì)性好、易模塊化等特點(diǎn)，是一種典型的微操作工具，在生物工程、MEMS裝配等領(lǐng)域得到了廣泛使用。但現(xiàn)有的真空吸附工具末端通常采用玻璃管拉制而成，很難實(shí)現(xiàn)微型化制作，同時(shí)高精度的操作力檢測(cè)集成也較為困難，無法滿足微小對(duì)象穩(wěn)定操作的要求。隨著微加工技術(shù)的不斷成熟，針對(duì)亞毫米尺度微小器件操作的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并研制集成高精度微力檢測(cè)和控制的微型化真空吸附式作業(yè)工具對(duì)MEMS組裝、裝配等微操作系統(tǒng)的

2、研究具有重要意義
　　本課題針對(duì)亞毫米尺度微小器件操作任務(wù)要求，在深入分析微小器件操作機(jī)理的基礎(chǔ)上，研制一種集成壓阻式微力傳感器的真空吸附式作業(yè)工具，并開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先，深入分析了亞毫米尺度微小器件操作中的尺度效應(yīng)，總結(jié)了考慮粘附問題的操作方法。針對(duì)微小MEMS芯片操作要求，建立了微操作靜力學(xué)模型，為真空吸附式作業(yè)工具的設(shè)計(jì)提供了理論的依據(jù)。
　　設(shè)計(jì)了基于MEMS微加工工藝的壓阻式微力懸臂梁傳感器，分析了

3、微力傳感器的工作原理，對(duì)其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了建模、分析，求取了結(jié)構(gòu)的最優(yōu)參數(shù)；針對(duì)壓阻式微力傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)，采用MAX1452信號(hào)調(diào)理芯片設(shè)計(jì)了信號(hào)處理電路。
　　設(shè)計(jì)能精確控制負(fù)壓力和正壓力的真空系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的組成及工作原理，通過對(duì)末端壓力的測(cè)試給出了系統(tǒng)能提供的壓力參數(shù)，滿足微小器件拾取和釋放的要求。
　　最后對(duì)所研制的微力傳感器靜態(tài)性能進(jìn)行了測(cè)量和分析，給出了性能指標(biāo)。利用設(shè)計(jì)的真空吸附式作業(yè)工具進(jìn)行了微小器件的