【摘 要】
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MEMS微继电器具有体积小、重量轻、成本低等优点。与静电等其它驱动方式相比,电磁驱动的驱动力大、行程远,可实现无接触驱动,与微电子加工工艺兼容,具有巨大的研究价值与应用
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MEMS微继电器具有体积小、重量轻、成本低等优点。与静电等其它驱动方式相比,电磁驱动的驱动力大、行程远,可实现无接触驱动,与微电子加工工艺兼容,具有巨大的研究价值与应用前景。本文设计了一种新结构的微电磁继电器,它由电磁驱动芯片与可活动悬臂梁两部分组成。我们制作的器件有如下特点:尺度小,集成度高,表面积仅1mm×1mm;使用双层铜线圈与中央铁芯磁化的方法来增强电磁作用力;采用聚酰亚胺作为绝缘层;采用线圈外部“回”型衬底和一端固定的活动悬臂梁新型结构。采用基本磁路原理初步分析了本文所设计的电磁驱动MEMS平面线圈微继电器。考虑气隙中漏磁通,感应磁动势的分布效应,与软磁材料相对磁导率的非线性这几方面的影响,基于分段磁路的方法建立了器件的磁路模型。用Matlab编程,计算比较了铁芯高度、活动悬臂梁厚度与工作气隙宽度等结构参数对器件性能的影响,悬臂梁厚度是影响器件性能的关键因素。得到优化的结构参数,为器件的工艺制作提供理论参考。通过多次光刻、电镀的微电铸工艺同聚酰亚胺绝缘层工艺制作底层驱动芯片,用反面套刻来提高对准精度。在活动悬臂梁的制作上,实验比较了“释放梁”与“倒装法”两种制作方案,选用“倒装法”的硅体湿法刻蚀与金属电镀制作了活动悬臂梁。详细介绍了光刻、电镀、刻蚀、聚酰亚胺甩、磨等微加工工艺,伴随器件微型化可能带来的问题及相应的解决方案。验证了器件微型化设计与加工制作的可行性。
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