聚合物基(SU-8)面外運動電熱微驅(qū)動器.pdf

1、很多MEMS器件中都要用到電熱微驅(qū)動器，電熱微驅(qū)動的工作原理通常是：利用電阻發(fā)熱使溫度升高隨后產(chǎn)生熱膨脹，產(chǎn)生的輸出力和輸出位移來起到驅(qū)動作用。這些驅(qū)動器可以分為面外運動驅(qū)動器和面內(nèi)運動驅(qū)動器，這一課題已被廣泛研究。 面外運動電熱微驅(qū)動器通常運用的使雙壓電晶圓片效果來產(chǎn)生面外運動。通常為一雙層結(jié)構(gòu)，組成雙層結(jié)構(gòu)的兩種材料的熱膨脹系數(shù)彼此不同。當(dāng)結(jié)構(gòu)升溫時，驅(qū)動器由于雙層結(jié)構(gòu)熱膨脹程度的不同而彎曲。這一雙層結(jié)構(gòu)還可以被拓展為三層或

2、多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計。多用金屬材料，如Cu，Al，Ni，Au或者半導(dǎo)體材料Si，SiO2，Si3N4等作為結(jié)構(gòu)材料。聚合物材料如SU-8光刻膠也被用作器件的結(jié)構(gòu)材料。 我們工作的基本思想是：運用聚合物SU-8和金屬Ni作為驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)材料來制備面外運動電熱微驅(qū)動器。由于聚合物SU-8的楊氏模量很小，硬度不大，難以產(chǎn)生與金屬和半導(dǎo)體材料相當(dāng)?shù)妮敵隽?，為了彌補這一缺陷，我們設(shè)計了特殊的聚合物基包裹鎳電阻絲的結(jié)構(gòu)來彌補這一缺陷，同時又能很好

3、地保持運用聚合物SU-8作為結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)點：使工作溫度降低，產(chǎn)生較大的輸出位移，結(jié)構(gòu)中不會存在內(nèi)應(yīng)力，同時可以大批量生產(chǎn)，工藝實現(xiàn)較簡單，比起文獻中用DRIE（深反應(yīng)離子刻蝕）來制備驅(qū)動器的工藝方法成本較低，能量利用率較高，能耗低。 本論文介紹了一種新型的面外運動聚合物基電熱微驅(qū)動器。這一驅(qū)動器包含了雙層結(jié)構(gòu)，下層為聚合物SU-8包裹彎曲的Ni致熱電阻絲形成的三明治結(jié)構(gòu)，上層為Ni牽制層。驅(qū)動器結(jié)構(gòu)為對稱的。本論文討論了它的結(jié)構(gòu)