德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
基于纳米静电驱动的微定位系统

© Fraunhofer IPMS
V-NED: 允许垂直偏移(在芯片平面外)
     
弗劳恩霍夫IPMS开发的基于MEMS的新型弯曲驱动器具有以下特点:
  • V-NED: 允许垂直偏转(在芯片平面外)
  • L-NED: 允许横向偏移(在芯片平面内)
  • CMOS兼容性:能够将电子器件集成到弯曲驱动器中,并将弯曲驱动器集成到CMOS电路中,以便将驱动器、传感器和电子器件集成到一个半导体设备中
  • RoHS兼容性:实现了符合RoHS标准的弯曲驱动器,并为当前不符合RoHS要求的功能陶瓷提供了一种替代品。
 工作方式
      高达200纳米的薄电极间隙同时控制电压,产生了极高的静电场力。这些力又通过合适的表面形状(V-NED)或几何形状(L-NED)转化为侧向力,并影响弯曲梁的弯曲度:
  • NED是MEMS弯曲驱动器,其工作模式与双态驱动器相当(压电或热力学效应)。它们是在硅衬底上或硅衬底中以表面微机械(V-NED)或体积微机械(L-NED)制造的
  • 新颖之处:由于驱动原理,NED驱动器的偏转明显大于电极间隙。因此,在低控制电压下可以产生大的偏转。我们的愿景是:使极小的电极间隙和相关的极高的静电场力可用于静电驱动器。
  • NED驱动器的操作方式有:准静态的、谐振的,以及数字的—即有离散的偏转状态。
运动的自由度
  • 弯曲:NED驱动器的圆柱形弯曲可以使梁的自由端产生偏移。NED驱动器不是一个简单的梁形状,而是可以设计成一个旋转对称的板。这导致驱动器板呈球状弯曲。
  • 双向:通过合适的电极表面结构或几何形状,驱动器可以在正向或负向上偏转。弯曲驱动器的两个表面上的表面结构或几何形状的组合或驱动器单元的排列,可以实现两个方向的运动(双向)。
  • 倾斜和线性运动:两个机械耦合的NED驱动器可以产生简单的倾斜运动。如果几个NED驱动器对适当地连接起来,就可以实现线性运动。