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如果想要達成三維立體的微致動器與測器,主要著重於結構的設置與定位,現有的 研究當中,有許多關於微結構的組裝方式,但是在三維立體的微致動器與感測器,並沒 有適當的裝配方式,可以同時達到組裝與訊號與能量的傳遞。在以下將會進行前人關於 各種組裝(assembly)方式與幾種電熱式致動器 (Electro-Thermal Actuator)等相關論 文研究。

1.1.1 組裝 (Assembly)

在此處我們所要了解的組裝(asssembly)包含了兩個部分,第一是要先能將的懸浮 結構舉起的機制,第二是要將舉起的結構固定的機制。在過去已經有許多應用鉸鏈或是 其他組裝的方式與施力方式被提出來,在1995年Syms, R.R.A.提出使用銲錫(solder) [1]

與在1997年Ebefors等人提出使用聚亞醯胺(polyimide) [5]等方式,利用液體表面張力 來整合兩部分的結構;在2002年Iwase等人提出使用磁力的方式[2],在2001年Kaajakari 與Lal提出使用超音波震動的方式[3],在2002年Lai等人提出了使用向心力的方式等 [4]。此外,還有利用一些外部的機構設計來增加結構定位的準確度,在1999年,Kevin

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等人使用了銲錫融化的液體表面張力當作將結構舉起的力量[5],在額外增加自我鎖定 機構來增加板狀結構舉起後的角度精度,如圖 1-4;在2001年Edward等人,提出了微鉚 接(microrivets)的方式[6],如圖 1-5,在完成微鉸鏈製作後,利用探針將板狀結構挑 起,經由適當的定位後,再利用鉚釘結構將其鉚接固定。

此外,還有使用材料熔接方式來組裝結構的設計,在1991年Fedder與Howe提出了以 電阻銲(resistive welding)的方式將多晶矽的結構進行接合[7],如圖 1-6。該銲接的 方式是用探針施以銲接所需要的壓力,再通以適當的電流使結構接面處產生高溫與多晶 壞的產生。;在2006年Cheng Chi Yeh[9]使用微電阻銲的方式進行自動化的微結構的組 裝,使用V型樑熱致動器最做為電阻銲所必須的擠壓裝置,而不用像前人文獻使用探針 做為擠壓裝置,如圖 1-9。在2003年,Zhang與Lee利用了熱熔接的技術來固定微鏡面 (micromirror)的角度[10],如圖 1-8,利用MUMPs製程產生的兩層多晶矽結構,在利用 靜電力調整好鏡面角度並施予接合壓力後,將設計成固定用的橋狀結構處通以電壓,使 橋狀結構產生熔融而達到接合的目的,此法可以得到相當準確的結構組裝精確度。在 2006年時Hsueh-An Yang 等人利用磁力舉起金屬鎳結構並且同時利用磁力熔化接點上的

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銲錫同時進行組裝[11],如圖 1-10。

1.1.2 電熱式致動器 (Electro-Thermal Actuator)

當進行微鉸鏈(micro hinge)的製作時,如何將其舉起與定位安裝,對於最後元件 的完成是相當重要的環節,在這些微米(micro)尺度的元件中,若要做到精確的組裝,

可以利用與其一樣具有微米精度的致動器,而電熱式致動器具有輸出力量大、反應速度 慢與局部高溫等特性,這些對於微銲接的應用將會有良好的幫助。以下將介紹在微機電 常用的一些微電熱致動器。在1988年,W. Riethmuller與W. Benecke提出應用雙金屬效 應(bi-metal effect)做為驅動方式的微致動器[13],如圖 1-11,雙金屬效應是利用不 同材料間的熱膨脹係數的差異,當熱致動器溫度上升時,因為不同的形變量而使致動器 平面的位移。在1999年,Que等人提出了V型樑電熱式致動器[15],如圖 1-13,該致動 器是一對稱的V型懸樑結構,當通入電流時,V型樑因獲得焦耳熱而受熱膨脹產生形變,

造成致動器會往V型尖端的方向產生位移,而V型電熱式致動器的變形量主要受到V型樑 的接合角度、尺寸與輸入電流有關。

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