復(fù)合式MEMS微夾持器研究.pdf

1、微作業(yè)工具作為實現(xiàn)微操作的關(guān)鍵部件，是連接微觀系統(tǒng)與宏觀系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著微操作對象尺寸的逐級減小，尺度效應(yīng)的影響逐漸顯著。一方面，由于尺度效應(yīng)的影響，微小器件很容易粘著于微夾持器上而實現(xiàn)拾取操作，但很難實現(xiàn)穩(wěn)定釋放。另一方面，微小構(gòu)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(gòu)件操作方法的基礎(chǔ)上研制了一種對微構(gòu)件實現(xiàn)穩(wěn)定拾取及可靠釋放的復(fù)合式MEMS微夾持器，有效實現(xiàn)了MEMS作業(yè)工具

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

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