复合式MEMS微夹持器研制

研制了一种针对亚毫米微小构件实施稳定夹取及可靠释放的微夹持器,应用MEMS体硅工艺将静电梳齿驱动与真空驱动集成构成复合式驱动,设计了微夹持器静电驱动控制系统以及真空控制系统。在80V的驱动电压下,微夹持器末端夹爪位移25μm。设计了两种尺寸的微夹持器,一种张合量为100µm～150µm,另一种为150µm～200µm。针对100～200µm的小球进行了微操作实验,实验结果证明静电梳齿驱动结合真空吸附能够使夹取操作更加稳定,基于闭环控制的正压气流能有效克服小球与夹爪之间的粘附力,实现了可靠的释放操作。     

具有力感知功能的四臂式MEMS微夹持器研制

为了解决夹持器小型集成化、夹持力可控的问题，本文采用体硅加工技术成功的研制了一种基于单晶硅的、具有微力检测功能的新型四臂式MEMS微夹持器。以压阻检测技术为基础，利用MEMS侧面压阻刻蚀工艺将力传感器集成在微夹持器的夹持臂末端，实现夹持力的微力检测。采用有限元软件对微夹持器机构和传感器弹性体进行分析。S型柔性梁结构的设计将梳齿驱动的直线运动转化为夹持臂末段的转动，结合四臂式的末段结构，有效的扩展了夹持器的夹持范围。利用硅玻璃键合技术实现夹持臂的电隔离，通过施加80V电压，夹持臂的单臂运动范围为25靘，夹持器的夹持范围30-130靘。实验标定出传感器的最大量程在1mN以上，分辨率为3霳，可以实现夹持力的有效反馈。     

基于MEMS机构装配的微夹持器研究

微夹持器作为末端执行装置,直接决定了微装配的效率。MEMS机构中包含许多微小的活动部件和功能元件,为实现这些微小器件的稳定夹取和自动装配,设计了一种采用压电陶瓷驱动、基于柔性铰链的二级放大微夹持器结构。对该微夹持器的节点应力、刚度及最大张合量等进行了分析计算,并对微夹持器进行了试制。实验与分析结果表明,该夹持器最大张合量是245μm,放大倍数约为12.3倍,满足MEMS机构的装配要求。在此基础上,重点对张合量与夹持力进行了系统测试,通过对测试数据的非线性回归,推导出99.99%可靠度的驱动电压计算公式,实现了微夹持的精确控制。     

面向MEMS微装配的夹持器的设计和实验研究

介绍了一种由PZT（压电陶瓷）驱动的用于MEMS微装配的微夹持器的设计，计算了夹持器本体的放大倍数和刚度,并用ANSYS仿真验证了数学计算的准确性,采用了基于视觉的标定方法，标定了微夹持器刚度、张合量、夹持力以及夹持力和张合量的关系。实验表明：夹持器张合量达280μm，夹持力达0．1N，可精确操作200～2000μm的微齿轮，实现了微行星齿轮减速器的装配。     

基于显微视觉的MEMS微装配系统研究

提出一种基于显微视觉伺服控制的MEMS器件微装配系统设计方案,描述了系统样机及关键技术模块的研制方案。以微型光谱分析仪极板粘接为示范应用开展了实验研究,表明该系统适用于典型MEMS芯片的微对准和封装研究。     

微装配技术的发展现状及关键技术

微机械电子技术的快速发展及其系统结构的日趋复杂,促进了微机电系统中微装配技术的日益蓬勃发展.因此对微装配和微操作的研究日益引起国内外研究人员的重视.详细地综述了近年来微装配技术的国内外发展现状以及其发展过程中面临的一些关键技术,包括微装配机理、显微视觉技术、微夹持器、微驱动技术等,最后对微装配的发展进行了展望.     

面向微机电系统组装与封装的微操作装备关键技术

对微机电系统(Micro electro mechanical systems, MEMS)组装与封装工艺的特点进行了总结分析,给出了MEMS组装与封装设备的研究现状。针对MEMS产业发展的特点,分析了面向MEMS组装与封装的微操作设备中的工艺参数优化数据库、快速精密定位、模块化作业工具、快速显微视觉、柔性装夹和自动化物流等关键技术。在此基础上,详细介绍了研制的MEMS传感器阳极化键合设备和引线键合设备的组成结构、工作原理,并给出了组装和封装试验结果。最后,指出了MEMS组装与封装技术及设备研制的发展趋势。     

微夹持器的有限元分析

设计了一种基于柔顺铰链的微夹持器。微夹持器采用柔顺铰链为导向机构,为了提高微夹持器的分辨率,采用两级杠杆柔顺机构对输入位移进行放大。建立了系统的理论分析模型,并对其静态特性进行了分析。在此基础上对平台尺寸进行了优化设计,给出了平台尺寸的最优数值结果。最后利用有限元分析软件COSMOS对平台进行静力分析和模态分析,验证设计的正确性和有效性。     

微执行器的应用研究

微执行器是微机电系统的核心部件,应用范围广泛,具有重要的研究价值.根据微执行器的驱动方式的不同,对微执行器的应用进行了介绍.     

新型MEMS摆动式微电磁驱动器研制

设计开发了一种新型MEMS摆动式微电磁驱动器，介绍了新型微驱动器的设计、制造工艺和性能。新型微驱动器采用多线圈多磁板结构，具有较大的驱动力矩，并且位置重复精度较高。用非硅的微细加工工艺制造了微驱动器的定子线圈，微摆盘的充磁采用了自制的踏板写入装置。这种微驱动器具有良好的实用性，目前已成功应用于光纤通讯开关中。     

微夹钳研究的进展与展望

微夹钳技术是微机械技术的重要内容之一.本文首先论述了微夹钳的应用背景,回顾了微夹钳技术研究的历史及现状;对目前国内外所研究的微夹钳进行了分类,并对其结构工艺与工作原理进行了分析;最后,对微夹钳技术的发展进行了展望.     

面向MEMS构件在线检测和三维外型测量的立体视觉系统

开发了可用于MEMS微制造和微装配过程的一种面向MEMS构件的在线监测和三维外型测量的视觉系统。介绍了该系统的设计、结构、工作原理及实现，并讨论了立体视觉模块的一些关键技术。参考微操作系统的原理，将立体视觉技术引入MEMS构件的检测，实现了由体视显微镜和一个CCD摄像机构建光学系统的三维外型视觉测量系统。实验结果表明，该系统是一种有效的三维检测解决方案。加以少量结构改进，该系统可以用于微制造和微操作过程中对MEMS构件的在线监测和三维外型的视觉测量。     

引信MEMS静电探测器阵列设计

引信可以利用空中目标运动产生的静电场信息对目标进行探测,而MEMS的特殊性能非常适合于引信静电探测器的设计。在引信有限的体积内布设MEMS静电探测阵列,通过对目标静电场信息进行检测,可以获得目标的位置和速度信息。本文运用表面加工工艺设计了一种MEMS薄膜电极的垂直振动式电场传感器阵列。介绍了该电场传感器探测单元及阵列的结构、组成及工作原理,说明了该器件的加工工艺。通过MEMS静电探测单元的空间布阵,研究了引信MEMS静电探测阵列对目标定位的原理,推导了目标定位的公式,使用MEMS静电探测阵列探测了目标的静电场,实现了对目标位置的定位。     

微型梳状线振动陀螺仪的特性研究

硅微陀螺仪是微机电系统研究的一个重要内容，由于其体积小（达到微米级别），许多在传统陀螺仪中忽略掉的干扰条件要重新进行评估。其中，温度对其性能的影响很大。本文通过分析温度对梳状线振动陀螺仪的影响，推出了检测轴输出幅值和相位与温度的关系。提出一种利用输出相位作为温度补差的新方法，经温度实验验证了这种方法的可行性，此方法为提高微型梳状线振动陀螺仪的性能提供了一种新的途径。     

MEMS传感器和智能传感器的发展

MEMS传感器和智能传感器是新型传感器的代表，具有集成化和智能化的特点。介绍了2种传感器的最新发展状况，包括测量精度、灵敏度、体积、转化机理、融合理论等方面。列举了2种传感器的应用实例，如仿生机器人、微纳卫星、计算机视觉系统等。分析了传感器发展的趋势，涉及精度、可靠性、微型化、微功耗、智能化、数字化等方面。     

微电子机械技术的研究和发展趋势

MEMS技术作为一门新兴的技术，越来越受到世界各国的重视。文中主要阐述了MEMS的研制背景、加工工艺、现状和发展趋势，并对MEMS技术面临的问题进行了简要分析。     

中国MEMS的研究与开发进程

微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems)是80年代发展起来的新兴交叉学科，其系统包括能源、微驱动器、微执行器、微传感器、微控制器以及与外界的接口等。由于该系统能够实现各类产品的微型化、集成化与便携化，因而在天上、地面和海洋的诸多领域有广泛的应用与产业前景。本文概括地介绍微机电系统学科的重大意义，13年来中国MEMS研发的总体概况，以及关注的热点。     

基于MEMS技术的微阵列生物芯片研制

本论文主要利用MEMS技术进行了聚二甲基硅氧烷（PDMS）与光胶两种材质的微阵列生物芯片的研究,研制了不同材料、不同规格的微阵列生物芯片。本研究一方面为生物样品在微阵列芯片的测定提供平台,另一方面为微阵列芯片与微流控芯片的系统整合提供支撑,为实现生物样品的自动化、集成化、小型化奠定基础。