SMA微驱动器及双稳态MEMS继电器的研究
本文研究了一种微驱动器及继电器,其设计原理采用基于机械操纵触点导通的机电方式,制作采用MEMS微细加工工艺,单个器件的整体尺寸仅为10mm×5mm×1mm(硅基底上制作)。它主要由对称分布的两个微驱动器和对称结构的永磁双稳态结构构成。微驱动器驱动后推动中间的十字形扭梁,可以实现两端电路通断的切换；通过下部永磁体和磁回路结构,可以实现电路闭合时的稳态的保持,从而实现低功耗的双稳态机制。本文使用射频磁控溅射法在硅片上溅射沉积了TiNi形状记忆合金(shape memory alloys,简称SMA)薄膜,测试表明该薄膜具有比较好的形状记忆效应。在此基础上,通过Ansys仿真设计并制作了一种TiNi/Si复合膜结构和一种TiNi/PI复合膜结构的微驱动器。TiNi/Si复合膜结构的微驱动器的测试结果表明,在室温下,微驱动器的悬臂梁是平直的,在2.0V脉冲电压,1~6HZ工作频率下,微驱动器的悬臂梁可以产生驱动,达到良好的驱动效果,此时功耗为20mW。最后在以上研究的基础上,整合了SMA微驱动器和永磁双稳态机构的制造工艺,采用热驱动器下置的结构,大大简化了牺牲层释放过程。在玻璃基底上,采用Cu牺牲层,初步完成了热驱动器下置的继电器的加工制作,并使用台阶仪,Veeco D-MEMS动态轮廓仪,扫描电镜进行了表面形貌分析。
微机电系统(MEMS);继电器;TiNi基形状记忆合金薄膜;ANSYS仿真;微细加工工艺
上海交通大学
硕士
微电子学与固体电子学
杨春生
2010
中文
TM58
2014-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）