MEMS微驱动器的设计、工艺及应用

发布时间：2017-08-23 01:36

  本文关键词：MEMS微驱动器的设计、工艺及应用

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【摘要】：微驱动器作为MEMS十分重要的分支之一，近年来受到国外和国内研究人员的广泛关注，并且具有广阔的应用前景。本文提出的低驱动电压、大变形的MEMS微驱动器，可用于微谐振器、微机械光开关、相控阵天线、RF开关、移相器等微器件中。 论文主要包括以下内容： 1.本文所研究的MEMS微驱动器模型是基于压杆稳定、纵横弯曲、静电驱动等原理和MEMS技术设计加工的，其结构包括直梁结构和折梁结构，，本文对其原理与结构尺寸的选取进行了详细的介绍。 2.对MEMS微驱动器的参数进行了优化。改变MEMS微驱动器中梁的厚度，分析对微梁的挠度的影响，当微驱动器的驱动电压为11V时，直梁结构和折梁结构所对应的最大振动挠度分别为10.31μm和11.27μm；通过改变调节电极的长度和个数，分析了轴向载荷大小对微驱动器最大振动挠度的影响。 3.介绍了微驱动器主要的加工工艺，并设计了驱动器加工所需掩膜版、加工流片以及微梁的装配。 4.将微驱动器用于RF开关，利用HFSS软件对RF开关的隔离度和插入损耗进行仿真。开关断开时，在0~50GHz，隔离度都大于50dB；开关导通时，在0~60GHz，插入损耗小于0.04dB。
【关键词】：MEMS 微驱动器 微细加工 RF开关
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH-39
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-21
• 1.1 微机电系统（MEMS）的基本概念7-12
• 1.1.1 微机电系统的特点7-8
• 1.1.2 MEMS 存在的问题8-9
• 1.1.3 MEMS 的应用9-11
• 1.1.4 MEMS 的发展现状及预测11-12
• 1.2 微驱动器简介12-19
• 1.2.1 微驱动器的驱动原理12-16
• 1.2.2 微驱动器的驱动方式与分类16-17
• 1.2.4 微驱动器存在的问题17-18
• 1.2.5 微驱动器国内外研究现状18-19
• 1.3 研究的意义与所做主要工作19-21
• 第二章 MEMS 微驱动器原理21-27
• 2.1 MEMS 微驱动器的模型结构及设计原理21-25
• 2.1.1 MEMS 微驱动器的结构21-22
• 2.1.2 MEMS 微驱动器设计原理分析22-25
• 2.2 MEMS 微驱动器的材料选取与结构参数25-26
• 2.2.1 MEMS 微驱动器各部分结构材料选择25
• 2.2.2 微驱动器的结构参数设定25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 MEMS 微驱动器静力分析与结构的优化设计27-47
• 3.1 MEMS 微梁的受力分析及计算27-32
• 3.1.1 欧拉临界载荷27-29
• 3.1.2 轴向载荷的构成及外构架内壁间距的相关计算29-32
• 3.1.3 横向载荷的计算32
• 3.2 纵横载荷作用下的微驱动器静态变形分析32-45
• 3.2.1 微驱动器中微梁的变形理论分析32-34
• 3.2.2 纵横载荷作用下微梁的仿真分析34-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第四章 MEMS 微驱动器的加工与装配47-61
• 4.1 MEMS 加工工艺47-53
• 4.1.1 硅基加工技术47-49
• 4.1.2 光刻技术49-50
• 4.1.3 刻蚀工艺50-53
• 4.2 驱动器的制作工艺53-57
• 4.2.1 版图设计53-55
• 4.2.2 流片设计55-57
• 4.3 驱动器的装配57-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 RF-MEMS 开关61-67
• 5.1 MEMS 开关概述61-63
• 5.1.1 MEMS 开关的结构和分类61
• 5.1.2 开关的驱动方式及特点介绍61-62
• 5.1.3 MEMS 开关的特点62
• 5.1.4 开关的相关参数62-63
• 5.1.5 RF MEMS 的应用63
• 5.2 RF MEMS 开关的仿真63-65
• 5.3 本章小结65-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-75
• 在校期间研究成果75-76

【参考文献】

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本文编号：722280