ساخت ميكروعملگر الكتروستاتيكي با استفاده از پليمر SU-8 جهت استفاده در ادوات MEMS با ديافراگم پيوسته

Fabrication of Electrostatic Microactuator with SU-8 polymer for continuous diaphragm-based devices

در اين مقاله روشي نوين جهت ساخت ميكرو عملگر الكتروستاتيكي با ديافراگمي كاملا پيوسته جهت استفاده در قطعاتي برمبناي حركت ديافراگم متحرك با استفاده از مواد پليمري و ميكرو ماشينكاري ارايه شده است. دقت بالا و ساده تربودن فرآيند ساخت، محرك هاي الكترواستاتيكي را به گزينه مطلوبي براي ساخت محرك، در سيستم هاي ميكروالكترومكانيك (MEMS)مبدل نموده است، اما نياز به ولتاژ تحريك بالا، استفاده از آنها را در قطعات MEMS با محدوديتهايي همراه ساخته است. ليكن در اين مقاله، براي رفع اين مشكل با توجه به انعطاف پذيري و پايين بودن مدول يانگ پليمر SU-8، ديافراگم متحرك از جنس اين پليمر ساخته شده و بوسيله لايه اي فلزي پوشانده شده است همچنين براي ايجاد فاصله بين دو الكترود نيز از پليمر SU-8 استفاده گرديده است. علاوه بر اين، استفاده از مواد پليمري بجاي سيليكون، سادگي و كم هزينه بودن فرآيند ساخت را نيز به همراه دارد. همچنين در اين طرح، به منظور بهينه كردن طرح ساختاري از روشهاي طراحي المان محدود استفاده شد. ضخامت ديافراگم ساخته شده 10 ميكرومتر و فاصله بين الكترود ثابت25 ميكرومتر است. مقدار جابجايي عملگر الكترواستاتيكي با استفاده از يك سيستم اپتيكي خود كانون اندازه گيري شد و مقدار جابجايي آن از حدود چند نانومتر تا 4 ميكرومتر به ازاي اعمال ولتاژ 0 تا 200 ولت بدست آمد

a novel method for fabrication of polymeric electrostatic microactuator with a continuous diaphragm is presented which can be used in diaphragm motion- based devices. In order to high accuracy and simple fabrication process, there is tendency to use electrostatic microactuators. But, high stimulation voltage has restricted them to be used in MEMS devices. This problem is solved by usage of SU-8 as diaphragm due to its lower Yang’s module. It is also used as spacer between two electrodes. Furthermore, Polymer-based microfabrication leads to simplicity and lower cost involved. Finite Element Method is used to optimize design of microactuator. The thickness of diaphragm is 10?m and the free space between two electrodes is 25?m. The experimental results of actuation was up to 4?m for 200 vlots.