日本近年RF MEMS开关研究的进展

RFMEMS是射频表面微机械系统简称。射频表面微机械系统现在包括滤波器和微型电器元件,如开关,微可变电容和微可变电感。射频开关按驱动原理分有静电,压电,电磁以及热驱动。由于这一研究的高频化和高精度的特点,目前开关的研究集中在静电驱动的方式的研究上,从上市的产品来看,静电驱动是最有希望的RFMEMS的执行机构。静电执行器驱动的RFMEMS开关成为下一代高频通讯中的关键部件。     

一种新型并联梳齿驱动的静电型微继电器

介绍了一种新型的、利用并联梳齿结构驱动的静电型微继电器及其制造工艺.通过优化并联梳齿结构的几何尺寸,可以使微继电器的阈值电压降低到5V.该微继电器的主体部分使用一套表面牺牲层标准工艺制造,同时,使用溅射工艺制作Au接触电极,可以使接触电阻降到100 mQ以下,增加了微继电器的使用寿命.由于该微继电器的驱动电压和制造工艺都和普通集成电路的驱动电压和制造工艺相兼容,因此两者在产业化生产中可以很容易地被集成在同一芯片上.     

一种新型并联梳齿驱动的静电型微继电器

介绍了一种新型的、利用并联梳齿结构驱动的静电型微继电器及其制造工艺。通过优化并联梳齿结构的几何尺寸,可以使微继电器的阈值电压降低到5V。该微继电器的主体部分使用一套表面牺牲层标准工艺制造,同时,使用溅射工艺制作Au接触电极,可以使接触电阻降到100mΩ以下,增加了微继电器的使用寿命。由于该微继电器的驱动电压和制造工艺都和普通集成电路的驱动电压和制造工艺相兼容,因此两者在产业化生产中可以很容易地被集成在同一芯片上。     

一种新型并联梳齿驱动的静电型微继电器

介绍了一种新型的、利用并联梳齿结构驱动的静电型微继电器及其制造工艺。通过优化并联梳齿结构的几何尺寸，可以使微继电器的阈值电压降低到5V。该微继电器的主体部分使用一套表面牺牲层标准工艺制造，同时，使用溅射工艺制作Au接触电极，可以使接触电阻降到100mΩ以下，增加了微继电器的使用寿命。由于该微继电器的驱动电压和制造工艺都和普通集成电路的驱动电压和制造工艺相兼容，因此两者在产业化生产中可以很容易地被集成在同一芯片上。     

一种新型MEMS电磁继电器的研究

介绍了一种MEMS电磁驱动微继电器,这种继电器体积小、易于集成.它采用双层1 mm×1 mm平面线圈和吸合式坡莫合金悬臂梁结构,层间用聚酰亚胺作绝缘材料.文中介绍了器件的工作原理,建立了磁路的仿真模型,据此计算确定了气隙宽度和悬臂梁厚度.采用表面微加工和微电铸工艺制作了器件.     

扭梁悬臂梁支撑的扭摆式MEMS永磁双稳态机构

在进行理论分析证实可行性和模拟仿真优化参数后,利用非硅表面微加工方法中的牺牲层工艺制备了一种扭梁悬臂梁支撑的扭摆式MEMS永磁双稳态机构.该双稳态结构尺寸为1.9mm×1.6mm×0.03mm,通过永磁力实现稳态姿态无功耗保持,通过对其单侧触点施加纵向驱动力使之达到30μm的纵向驱动位移,可以实现机构的双稳态姿态切换,可以通过控制永磁体磁片、悬臂梁和扭梁的尺寸来灵活调控稳态切换所需的驱动力矩.此双稳态机构可与电磁驱动、电热驱动和静电驱动等类型的微驱动器联用构成永磁双稳态MEMS微继电器.     

基于热膨胀效应的微执行器进展

本文首先分析了热驱动微执行器的基本及其相对于静电驱动,磁驱动的优势。接着分析了五种常见的热驱动结构的原理,特点,它们的某些典型应用也随后作了介绍,最后对热驱动微执行器计算机辅助设计的前景进行了展望。     

扭梁悬臂梁支撑的扭摆式MEMS永磁双稳态机构

在进行理论分析证实可行性和模拟仿真优化参数后,利用非硅表面微加工方法中的牺牲层工艺制备了一种扭梁悬臂梁支撑的扭摆式MEMS永磁双稳态机构.该双稳态结构尺寸为1.9mm×1.6mm×0.03mm,通过永磁力实现稳态姿态无功耗保持,通过对其单侧触点施加纵向驱动力使之达到30μm的纵向驱动位移,可以实现机构的双稳态姿态切换,可以通过控制永磁体磁片、悬臂梁和扭梁的尺寸来灵活调控稳态切换所需的驱动力矩.此双稳态机构可与电磁驱动、电热驱动和静电驱动等类型的微驱动器联用构成永磁双稳态MEMS微继电器.     

微机械结构的微静电驱动

本文讨论了微机械结构的微静电驱动技术的基本原理，同时结合硅微机械结构和材料特性，给出微静电驱动实现的考虑。     

微流体系统中微阀的研究现状

依据微流体系统中微阀的驱动机理,将微阀分为有源微阀和无源微阀两大类,然后对这两大类进行细分,将有源微阀分为压电、磁、静电驱动、热驱动、相变、双稳态、外部驱动等类型,将无源微阀分为悬臂梁式、薄膜式、毛细管、扭矩驱动等类型。分别讨论了各种微阀的工作原理和性能,介绍了各类微阀的实验研究进展,指出了这些微阀的特点,突出了微阀作为微流体系统的主要元件之一,起到径流调节、开/关转换、密封生物分子和微/纳粒子等作用。回顾了微阀的发展历程,分析了目前研究过程中存在的问题,提出了微阀今后的研究方向。     

UV-LIGA技术制造微型电磁继电器的初步研究

详细阐述了一种微型电磁继电器的设计和初步研制过程。该微继电器主要由电极、悬臂梁结构和电磁线圈组成。设计过程中考虑了微继电器打开、闭合时电磁力、静电力和悬臂梁回复力之间的制约关系,即微继电器打开时悬臂梁回复力应大于接触部位的静电力;闭合时电磁力应大于悬臂梁的回复力。从而推算出电磁线圈的安匝数和悬臂梁结构尺寸的合理范围并选定了合适的参数,用UV-LIGA技术初步制作了这种微型电磁继电器的主要部分。     

微型电磁继电器的制作和仿真分析

介绍了一种基于MEMS技术的微型电磁继电器的制作过程和仿真分析.这种微继电器的大小约是4mm×4mm×0.5mm,主要采用普通的微加工技术来完成全部制作工艺.与传统继电器相比,这种继电器采用平面线圈来代替螺线管线圈,有利于MEMS工艺,并且提出了一种双支撑的悬臂梁结构做为活动电极,具有较高的灵敏性和稳定性.另外,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真分析,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进一步优化.     

微型电磁继电器的制作和仿真分析

介绍了一种基于MEMS技术的微型电磁继电器的制作过程和仿真分析.这种微继电器的大小约是4mm×4mm×0.5mm,主要采用普通的微加工技术来完成全部制作工艺.与传统继电器相比,这种继电器采用平面线圈来代替螺线管线圈,有利于MEMS工艺,并且提出了一种双支撑的悬臂梁结构做为活动电极,具有较高的灵敏性和稳定性.另外,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真分析,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进一步优化.     

一种使用平面线圈结构的微型电磁继电器

本文介绍一种采用平面线圈结构的微型电磁继电器的制造工艺和理论分析。这种继电器的大小大约是 4mm× 4mm× 0 .5mm ,工艺比较简单 ,主要采用光刻、蒸镀、电镀和腐蚀牺牲层等普通的微加工技术来完成全部制作工艺。因此可以大大地降低继电器的生产成本、物理尺寸和制造的复杂性。另外 ,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真 ,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进行优化设计     

Design, fabrication and characterization of a bistable electromagnetic microrelay with large displacement

This paper reports the design, fabrication and characterization of a bistable electromagnetic microrelay based on non-silicon surface micromachining technology. It mainly consists of an integrated microcoil at bottom with a spacer, and a suspension spring with a permanent magnet on top. Bistable mechanism is realized by the adoption of the SmCo permanent magnet to hold the microrelay at latching position without current. Switching between two stable states is completed by the variation of current direction in the microcoil. The corresponding power consumption is 25 mJ. The fabrication processes of related components are presented. The test result shows that the bistable electromagnetic microrelay can work with low operation voltage pulse of 5 V. The output displacement is about 380 μm while the response time is about 4.96 ms. Besides, the test insertion loss is −0.02 dB and the isolation is −39.91 dB at 30 MHz.     

微电磁继电器的结构设计和仿真分析

介绍一种微电磁继电器的结构和工作原理。应用ANSYS软件对这种微继电器的蟹脚型悬臂梁进行静力学和动力学性能分析，得到结构参数对其机械性能影响的关系曲线，初步确定该结构的模型。仿真结果表明，在工况相同的情况下，它的最大位移量随梁厚、梁宽的增大而减小，随梁胫、梁股的增大而增大，一阶模态频率随这些参数的变化正好相反。此法也适于对其它类型悬臂梁的分析。     

RF MEMS器件驱动机制理论与分析

介绍了驱动机制在RF MEMS器件制作中所处的地位。以悬梁类型的RF MEMS开关为例,介绍了RF MEMS器件的各种驱动方式,给出了其原理结构图;详细分析了静电驱动、压电驱动、热驱动和磁驱动的原理。对各种驱动机制进行了比较和分析,得出应根据不同场合和不同参数要求,选择不同驱动机制的驱动器。     

MEMS微继电器及其关键问题研究现状

通讯等应用领域微型化的需求和微机械加工技术的进步推动了基于微机电系统(MEMS)技术的微继电器的快速发展。介绍了国外MEMS微继电器的研究现状,分析了不同类型MEMS微继电器的特点,讨论了MEMS微继电器的基本结构特征和关键问题,并分析了MEMS微继电器的发展趋势和面临的挑战。     

A Laterally‐Driven Bistable Electromagnetic Microrelay

In this letter, a laterally‐driven bistable electromagnetic microrelay is designed, fabricated, and tested. The proposed microrelay consists of a pair of arch‐shaped leaf springs, a shuttle, and a contact bar made from silicon, low temperature oxide (LTO), and gold composite materials. Silicon‐on‐insulator wafers are used for electrical isolation and releasing of the moving microstructures. The high‐aspect‐ratio microstructures are fabricated using a deep reactive ion etching (DRIE) process. The tandem‐typed leaf springs with a silicon/gold composite layer enhance the mechanical performances while reducing the electrical resistance. A permanent magnet is attached at the bottom of the silicon substrate, resulting in the generation of an external magnetic field in the direction vertical to the surface of the silicon substrate. The leaf springs show bistable characteristics. The resistance of the pair of leaf springs was 7.5 Ω, and the contact resistance was 7.7 Ω. The relay was operated at ±0.12 V.