復合式MEMS微夾持器研究.pdf

1、微作業(yè)工具作為實現微操作的關鍵部件，是連接微觀系統(tǒng)與宏觀系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。隨著微操作對象尺寸的逐級減小，尺度效應的影響逐漸顯著。一方面，由于尺度效應的影響，微小器件很容易粘著于微夾持器上而實現拾取操作，但很難實現穩(wěn)定釋放。另一方面，微小構件形狀特征以及不同的操做定位需求也對微夾持器的夾持方式提出了要求。針對以上問題，本文在分析微構件操作方法的基礎上研制了一種對微構件實現穩(wěn)定拾取及可靠釋放的復合式MEMS微夾持器，有效實現了MEMS作業(yè)工具

2、的集成化與小型化。
　　首先，從尺度效應的產生及影響出發(fā)，對粘著現象進行分析，針對尺度效應的存在，研究了減小及克服粘著力的方法。提出了復合驅動方案，在建立微構件操作力學模型的基礎上研究了基于復合驅動式的微構件操作方法，為復合式MEMS微夾持器的研制提供了理論依據。
　　進行了復合式MEMS微夾持器的設計，在分析靜電驅動特性的基礎上，設計了靜電梳齒驅動器，分析了S形柔性梁及柔性懸梁結構，將有限元方法用于微夾持器的靜力學及模態(tài)仿

3、真分析。設計了氣路微通道結構，并分析微通道內氣體的微流動特性。針對微夾持器的結構特點，結合硅微機械加工技術，制定了微夾持器MEMS工藝流程。
　　針對復合式微夾持器靜電驅動特性以及氣動吸放驅動特性，設計了能夠輸出大范圍穩(wěn)定直流電壓的靜電驅動控制系統(tǒng)以及能精確控制負壓力和正壓力的氣動吸放控制系統(tǒng)，并進行控制系統(tǒng)性能測試，測試結果表明了控制系統(tǒng)滿足復合式MEMS微夾持器的操作要求。
　　最后，建立了復合式MEMS微夾持器的實驗系