Name: 실시간 DC-동적 바이어스 방법 심각하게 부족 감쇠 프린 징 필드 정전기 MEMS 엑츄에이터에서 시간 개선을 전환하기위한 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-08-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: 학습하세요 정전기 프린징 필드 MEMS 액츄에이터의 동적 바이어스 방법을 통해 심각하게 부족한 감쇠 조건에서 정착 시간을 개선하는 기술을. 실시간 파형 최적화가 스위칭 성능을 향상시킵니다.

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저자는 자신의 지원 및 유용한 기술 토론 라이언 퉁을 감사드립니다. 저자는 또한 Birck 나노 기술 센터 기술 직원의 도움과 지원을 인정하고 싶습니다. 이 작품은 퍼듀 마이크로 웨이브 재구성 소멸 모드 캐비티에서 방위 고등 연구 기관에 의해 지원되었다가 연구를 필터링합니다. 또한 보너스 번호 DE-FC5208NA28617에서 신뢰성, 무결성 및 마이크로 시스템즈의 생존과 에너지 부 예측의 NNSA 센터에 의해. 이 논문 / 프리젠 테이션에 포함 된 뷰, 의견 및 / 또는 연구 결과는 저자 / 발표자의 견해이며, 방위 고등 연구 기관 또는 부서의 공식적인 견해 나 정책을 나타내는 것으로 해석, 묵시적인 수 없습니다 국방.

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저자가 공개하는 게 없다.

낮은 잔류 응력의 Au 막을 증착하고 XEF 2 건조 방출 장치의 성공적인 제조에 결정적 요소이다. 평행 판들 액츄에이터에 비해 정전 프린 징 필드 액추에이터는 비교적 낮은 힘을 제공한다. &gt; 60 MPA는 일반적인 MEMS 박막의 응력은 잠재적으로 EFFA MEMS의 신뢰성을 손상시킬 수 과도하게 높은 구동 전압 발생합니다. 이 때문에 전기 제조법 신중 낮은 BI-축 평균 응력 박막을 수득하는 것을 특징으로한다. 또한이 연구는 열 사이클을 필요로 프로세스 단계 중에 의한 신축 (포토 레지스트에 비해)의 상대적 부족에 희생 층 유형으로 실리콘을 사용한다. 마지막으로, XEF 2 드라이 릴리스 단계는 사실상 정지 마찰을 제거하여 고 수율의 처리를 용이하게한다. 원하는 빔 갭 높이 오버 슈트 갭 높이에 대응한다 (도 2B </)&gt; 강한 편의 제 20 단계에 응답. 빔이 오버 슈트 ...

마이크로 전자 기계 시스템 (MEMS)의 기계적 변위를 달성하기 위해 여러 가지 작동 메커니즘을 이용한다. 가장 인기있는 열, 압전, 정 자기 및 정전기입니다. 짧은 전환 시간의 경우, 정전 작동 가장 인기있는 기술 1, 2입니다. 실제로, 비판적으로 댐핑 기계 설계 초기 상승 시간과 정착 시간의 최고의 타협을 제공합니다. DC 바이어스를인가하고 풀다운 전극쪽으로 막을 작동시, 안정화 시간은 아래로 스냅 유전체 코팅 된 작동 전극에 부착되는 막과 같은 심각한 문제가 아니다. 8 - 여러 응용 프로그램은 상기 정전 작동 디자인 3에서 혜택을. 그러나, 유전체 코팅 풀다운 전극의 존재는 유전체 충전 및 스틱 션에 액츄에이터 예민한 만든다. MEMS 막은 U 활용할 수nderdamped 기계 설계는 초기 빠른 상승 시간을 달성하기 위해. 부족 감쇠 기계 설계의 예는 (EFFA) MEMS 작동 정전 언저리 필드이다. 이 토폴로지는 정전 기반 설계 9-20을 괴롭히는 전형적인 고장 메커니즘에 훨씬 적은 취약점을 전시하고있다. 평행 한 대향 전극 및 그에 평행 전기장의 부재는 이러한 MEMS 적절히 &quot;프린 징 필드&quot;작동 (도 1)라고하는 이유이다. EFFA 디자인, 풀다운 전극이 위치하는 측 방향으로 완전하게 장치의 가동과 고정 부분 사이의 오버랩을 없애 이동 막으로 오프셋되어 두 개의 전극들로 분할된다. 그러나, 가동 막 아래로부터 기판을 제거함으로써 상당히 안정 시간을 증가 성분을 감쇠 스퀴즈 필름을 줄인다.도 2b는 STANDAR에 응답하여 정착 시간의 예D 단계 바이어스. 일시, 또는 DC-동적 안정 시간 20-26을 향상하는 데 사용될 수있는 실시간 바이어스인가. 2C 및 2D는 질적 시변 파형 효과적으로 울림을 취소 할 수있는 방법을 도시한다. 이전 연구 노력은 스위칭 시간을 개선하기 위해, 입력 바이어스 전압과 정확한 타이밍을 계산하기 위해 수치 적 방법을 활용한다. 이 연구에있어서, 상기 입력 바이어스 파형 파라미터를 계산하도록 콤팩트 폐쇄 형태 표현들을 사용한다. 또한, 이전의 작품은 평행 판 작동에 초점을 맞추었다. 구조가 부족 감쇠 할 수 있도록 설계되어 있지만, 스퀴즈 필름 댐핑은 여전히​​이 구성에서 사용할 수 있습니다. 이 연구에서 제시된 구동 방법은 프린 징 필드 액츄이다. 이 구성에서 스퀴즈 필름 댐핑이 효과적으로 제거된다. 이것은 MEMS 빔의 기계적 감쇠가 매우 낮은 극단적 인 경우를 나타낸다. 이 논문은 EFFA MEMS 데브을 제조하는 방법에 대해 설명합니다빙과 실험적 파형 개념의 유효성을 검사 할 수있는 측정을 수행합니다.

<table><tbody><tr><td colspan="4"><강한>화학</강한></td></tr><tr><td>완충 산화물 에칭</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>1178</td><td>이산화규소 에칭, Ti 에칭</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>5356</td><td>웨이퍼 클린</td></tr><tr><td>이소프로필 알코올</td><td>Honeywell</td><td>BDH-140</td><td>웨이퍼 클린</td></tr><tr><td>Hexamethyldisilizane</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>5797</td><td>접착 프로모터</td></tr><tr><td>Microposit SC 1827 포지티브 포토레지스트</td><td>Shipley Europe Ltd</td><td>44090</td><td>패턴, 전기 도금</td></tr><tr><td>Microposit MF-26A 개발자</td><td>Shipley Europe Ltd</td><td>31200</td><td>SC 1827</td></tr><tr><td>테트라메틸암모늄 하이드록사이드</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>334901</td><td>Bulk Si 에칭</td></tr><tr><td>황산</td><td>Sciencelab.com</td><td>SLS2539</td><td>웨이퍼 클린</td></tr> <tr><td>개발과산화수소</td><td>Sciencelab.com</td><td>SLH1552</td><td>웨이퍼 클린</td></tr><tr><td>트란센 아황산염 골드 TSG-250</td><td>Transense</td><td>110-TSG-250</td><td>Au 전기 도금 솔루션</td></tr><tr><td>베이커 PRS-3000 포지티브 레지스트 스트리퍼</td><td>Mallinckrodt 베이커</td><td>6403</td><td>포토레지스트 스트리퍼</td></tr><tr><td>골드 에칭 타입 TFA</td><td>Transense</td><td>060-0015000</td><td>Au 에칭</td></tr><tr><td colspan = "4"> 장비</강력></td></tr><tr><td>마스크 얼라이너</td><td></td><td>Karl Suss MJB-3</td><td>패턴 포토레지스트</td></tr><tr><td>스퍼터 코터</td><td></td><td>Perkin Elmer 2400 스퍼터러</td><td>증착 금속</td></tr><tr><td>열 산화로</td><td></td><td>발열성 산화로</td><td>성장 이산화 규소 반응</td></tr><tr><td>성 이온 에칭</td><td></td><td>Plasmatech RIE</td><td>플라즈마 애쉬</td></tr><tr><td>크세논 이불화물 건조 에칭</td><td></td><td>Xactix 크세논 디플루오라이드 에칭</td><td>선택적 건식 등방성 실리콘 에칭</td></tr><tr><td>표면 조면계</td><td></td><td>알파 스텝 IQ</td><td>단계 높이 측정</td></tr><tr><td>프로브 링</td><td></td><td>Signatone</td><td>DC 프로브 매니퓰레이터 보유</td></tr><tr><td>DC 매니퓰레이터</td><td></td><td>Signatone S-900 시리즈 마이크로 포지셔너</td><td>장치에 전위차 적용</td></tr><tr><td>레이저 도플러 진동계</td><td></td><td>Polytec OFV-551/MSA-500 마이크로 시스템 분석기</td><td>스위칭 시간 측정</td></tr><tr><td>디지털 함수 발생기</td><td></td><td>애질런트 E4408B 함수 발생기</td><td>DC 동적 파형 생성</td></tr><tr><td>고전압 선형 증폭기</td><td></td><td>단일 채널 고전압 선형 증폭기 A400</td><td>고전압</td></tr><tr><td>디지털 오실로스코프</td><td></td><td>애질런트 DS05034A 디지털 오실로스코프</td> <td>지원동적 파형 매개변수 확인</td></tr></tbody></table>

실시간 dc-동적 바이어스 방법 심각하게 부족 감쇠 프린 징 필드 정전기 mems 엑츄에이터에서 시간 개선을 전환하기위한

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

기계적으로 부족 감쇠 정전 언저리 필드 MEMS 액추에이터 잘 단위 스텝 입력 바이어스 전압에 응답하여 자신의 고속 스위칭 동작에 공지되어있다. 그러나, 개선 된 스위칭 성능 트레이드 오프는 다양한인가 된 전압에 응답하여 각각의 갭 높이에 도달하는 비교적 긴 안정 시간이다. 과도 바이어스 파형은 높은 기계적 품질 인자 정전 프린 징 필드 MEMS 액추에이터에 대한 스위칭 시간 감소를 용이하게하기 위해 사용된다인가. 낮은 기계적 댐핑 환경이 필요한 프린 징 필드 액츄에이터의 기본 기판을 만듭니다 제거하면 효과적으로 개념을 테스트합니다. 하부 기판의 제거는 또한 스틱 션에 의한 고장에 관해서 장치의 신뢰성 성능에 상당한 향상을 갖는다. DC 바이어스가 동적 안정 시간을 개선하는데 유용하지만, 전형적인 MEMS 장치를위한 필요한 슬 루율 전하 P 공격적인 요구를 게재에 대한 umps는 온 - 칩 디자인을 완벽하게 통합. 또한, 백 - 엔드 - 오브 - 라인 광고 CMOS 처리 단계로, 기판 제거 공정을 통합하는 문제가있을 수있다. 종래의 단계 부세 결과에 비해 제조의 액추에이터 실험 검증은 스위칭 시간에서의 50X 개선을 보여준다. 이론적 인 계산과 비교하여, 실험 결과는 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

그림 4의 설치는 MEMS 교량의 시간 특성에 비해 편향을 캡처하는 데 사용됩니다. 그 연속 측정 모드에서 레이저 도플러 진동계를 이용하여, 정확한 전압 및 시간 매개 변수는 원하는 갭 높이의 최소 빔 진동 발생하는 것으로 할 수있다. 5 60 V 갭 높이에 대응하는 예시적인 빔 편향을 도시 한 도표. 그것은 거의 모든 진동이 제거되어 있는지 알 수있다. 하나의 갭 높이에 유용한 동적 파형이지만, 갭 가능한 높이의 모든.뿐만 이것은 각각도 6 및 풀다운 및 릴리스 모두에 대한 연산도 7에 설명된다. 이전 도면에서 측정을 달성하기 위해 사용되는 계산과 측정 된 동적 파형은 각각,도 8 및도 9에 제시되어있다. <img<html> 고도...

본질적으로 낮은 스퀴즈 필름 댐핑 조건으로 긴 정착 시간에 프린 징 필드 MEMS 정전 작동기 결과 견고한 장치 설계는 종래의 공정을 사용하여 바이어스 스위칭 동작을 수행 할 때. 간에 전환 할 때 DC-동적 파형과 시간 개선 스위칭 실시간 언저리 필드의 안정화 시간을 감소 MEMS 액추에이터로 다운 - 업 및 다운으로 가동 상태.

실시간 DC-동적 바이어스 방법 심각하게 부족 감쇠 프린 징 필드 정전기 MEMS 엑츄에이터에서 시간 개선을 전환하기위한

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

다음 실험의 전반적인 목표는 심하게 부족 감쇠된 정전기적 프린징 필드 미세 전기 기계 시스템(MEMS) 액추에이터의 정착 시간을 개선하는 것입니다. 이는 정전기적 MAMs 액추에이터의 미세 가공을 통해 이루어집니다. 두 번째 단계로, 액추에이터 아래의 기판을 선택적으로 식각하여 스퀴즈 필름 감쇠를 크게 줄이고 심한 부족 감쇠 조건을 강화합니다. 그다음, 빠른 정착 시간을 위한 최적의 파형 파라미터를 결정하기 위해 실시간으로 동적 바이어스 파형을 적용합니다.일반적인 단위 계단 바이어싱과 비교하여 스위칭 시간이 유의미하게 개선된 결과가 얻어졌습니다. 이 방법은 정전기 프린징 필드 액추에이터의 스위칭 시간을 개선하는 데 사용되지만, 마이크로 계측과 같은 분야에 적용하여 영률(Young's modulus), 푸아송 비(Poisson ratio), 이축 인장 응력과 같은 박막 파라미터를 추출하는 데에도 활용될 수 있습니다. 정전기 프린징 필드 MEMS 빔을 제작하는 첫 번째 단계는 UV 리소그래피입니다.25 mm x 50 mm 크기에 두께가 0.5 mm인, 적절하게 세척된 산화된 저저항 실리콘 기판으로 시작합니다. 본 영상에서는 기판의 단면 및 평면도의 도식적 묘사를 통해 제작 과정을 보여줄 것입니다. 기판을 포토레지스트 스피너의 척 위에 놓고, hexa methyl dine을 스핀 코팅한 다음, 포지티브 포토레지스트를 코팅합니다.각각 3,500 RPM에서 30초 동안 스핀 코팅합니다. 샘플을 105 °C로 설정된 핫플레이트로 옮겨 포토레지스트를 90초 동안 소프트 베이크합니다. 이것은 이 시점에서의 샘플의 모식도입니다.이 작업이 완료되면 샘플을 마스크 얼라이너(mask aligner)로 옮깁니다. 단순화된 형태의 마스크가 표시된 장치를 사용하여, 350에서 450 nm 파장의 UV 방사선과 391 mJ/cm²의 노광 에너지로 샘플을 노광합니다. 다음으로, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethyl ammonium hydroxide) 기반 현상액이 담긴 비커와 탈이온수가 담긴 비커 등 샘플을 충분히 잠기게 할 수 있는 부피의 비커 두 개를 준비하여 슬라이드를 가져갑니다. 노광된 샘플을 현상액에 12에서 20초 동안 담근 후 부드럽게 흔들어 줍니다.그 후 샘플을 빠르게 꺼내어 헹굼수로 10초 동안 담급니다. 샘플을 충분히 헹구고 질소로 건조시킨 후, 현미경으로 샘플을 관찰하여 추가 현상이 필요한지 확인하십시오. 이

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

이 원고는 실리콘 멤브레인을 기반으로 하는 유전체 엘라스토머 소프트 액추에이터의 제조를 위한 제조 공정을 보여줍니다. 생산의 세 가지 주요 단계가 자세히 제시됩니다 : 얇은 실리콘 멤브레인의 블레이드 주조; 준수 전극의 패드 인쇄; 그리고 모든 구성 요소의 조립.

실리콘 엘라스토머 계 유전 액츄에이터 제조 공정

레이저 도플러 신발 (LDV), 튜닝, 튜닝 기능, 및 장치 실패 및 stiction, 회피의 수정 하는 주파수 측정을 포함 하 여를 사용 하는 고정-고정 빔 디자인에 대 한 프로토콜 제공 됩니다. 네트워크 분석기를 통해 LDV 방법의 우수성 때문에 그것의 더 높은 모드 기능 시연입니다.

설계 및 효율적인 넓은 범위 가변 MEMS 필터 특성 방법론

여기에 제시된 적층 금속 절연체 금속 구조에 대한 투과 전자 현미경 검사법(TEM)을 통한 시정 중 나노 구조 변화를 분석하기 위한 프로토콜이 제시된다. 그것은 프로그래밍 가능한 논리 회로 및 신경 모방 하드웨어의 다음 세대에 대한 저항 스위칭 크로스바에 중요한 응용 프로그램을 가지고, 자신의 기본 작동 메커니즘과 실용적인 적용성을 공개.

혼합 위상 a-VOx에 따라 비대칭 크로스바의 바이어스 및 제조와 시투 전송 전자 현미경 검사법

이 기사에서는 생물 의학, 생체 모방 및 연질 로봇 응용 분야에서 액추에이터를 위한 이온 전기 역학 활성 복합 재료의 빠르고 간단한 제조 공정에 대해 설명합니다. 주요 제작 단계, 액추에이터의 최종 특성에 대한 중요성 및 일부 주요 특성화 기술에 대해 자세히 설명합니다.

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본 논문에서는 전자수압구동기(EHA)의 전기적 및 수력학적 결함을 검출하기 위해 정규화된 최소 평균 제곱(NLMS) 알고리즘과 회전 속도 추정 방법을 기반으로 하는 적응 필터를 소개합니다. 앞서 언급한 방법의 효능과 실현 가능성은 시뮬레이션과 실험을 통해 검증됩니다.

Electro-Hydrostatic Actuator에 대한 적응 필터 및 회전 속도 추정을 기반으로 한 결함 감지 방법의 설계 및 적용

여기에서는 최대 1.2kHz의 속도로 힘에 민감한 생체 분자에 대한 나노기계적 측정을 수행하는 고속 자기 핀셋 설정에 대해 설명합니다. 우리는 모델 시스템으로 DNA 헤어핀과 SNARE 복합체에 대한 적용을 소개하지만 기계 생물학적 사건에 관여하는 다른 분자에도 적용 할 수 있습니다.

힘에 민감한 요소에 대한 나노 역학 측정을 위한 고속 자기 핀셋

우리는 MEMS 장치의 검사 및 특성화를위한 소형 반사 디지털 홀로 그래픽 시스템 (CDHM)을 제시한다. 자연의 기하학적 배율을​​ 제공 발산 입력 파를 사용하는 렌즈없는 디자인이 설명된다. 모두 정적 및 동적 연구가되게됩니다.

MEMS 검사 및 특성화를위한 소형 렌즈가없는 디지털 홀로그램 현미경

여기에서는 직접 레이저 쓰기를 사용하여 모양과 분자 정렬을 나노미터 규모의 정확도로 엔지니어링할 수 있는 3D 고분자 마이크로/나노 구조를 제작합니다. 여러 유형의 액정 엘라스토머 미세 구조의 광 유도 변형은 미시적 규모로 제어 할 수 있습니다.

자유 형식 등 엑츄에이터 - 현미경 규모의 제조 및 개폐 제어

길고 중공 유리질 탄소 미세 섬유는 천연물 인 인간의 머리카락을 열분해하여 제조되었습니다. 탄소 미세 전자 기계 및 탄소 나노 전자 기계 시스템, 또는 C-MEMS 및 C-NEMS의 두 제조 단계는 (i) 탄소가 풍부한 중합체 전구체의 포토 리소그래피 및 (ii) 패턴 화 된 중합체 전구체의 열분해이다.

3D 탄소 미세 전자 기계 시스템 (C-MEMS) 제작

우리는 금속/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures 펄스 레이저 증 착 및 현장에서 마 그 네트 론 스퍼터 링의 조합을 사용 하 여 조작. Magnetotransport와 제자리에서 엑스레이 광전자 분광학 실험을 통해 우리는이 시스템에 준 2 차원 전자 가스의 정전기와 화학 현상 사이 상호 작용 조사.

성장 및 정전기/화학 속성의 금속/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

학습하세요 정전기 프린징 필드 MEMS 액츄에이터의 동적 바이어스 방법을 통해 심각하게 부족한 감쇠 조건에서 정착 시간을 개선하는 기술을. 실시간 파형 최적화가 스위칭 성능을 향상시킵니다.

실시간 DC-동적 바이어스 방법 심각하게 부족 감쇠 프린 징 필드 정전기 MEMS 엑츄에이터에서 시간 개선을 전환하기위한

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