MEMS器件与技术 MEMS Device Technology 在F和F作用下的挠曲线方程 F=6.3×103×9.8×S×(W)/82(12) (3x-G S8是电磁铁的面积,W是电磁铁的安匝数,δ 是电磁铁与悬臂梁的间隙。取S8=60×60(μm2 (0≤x≤a)(9) δ=6=10 可求得 y-F(3x-a)-F(3L-x WI(min)=49(安匝) (a≤x≤L1)(10) 在求电磁铁的吸力公式(12)中并没有考虑磁 在x=L1处,y=y=1 10m,代入公式(10)可求心的存在。设没有磁芯的电磁铁的磁场强度为B' 得F与F的关系: 磁芯的相对磁导率为υ,具有磁芯的电磁铁的磁场 强度B= 电磁铁的吸力∝磁场强度B的平方 F=295005-384=0.845-10.1×10*N)(11)由式(12)可知Wx若选用t=10,w(mn) 在工作状态,要保证电磁力大于悬臂梁的弹性=0.49(安匝),可取W=49匝,l=10mA。 回复力,令式(10)中,x=1,y=10m,联立式3微型电磁继电器的制作 (11)可求得电磁力的最小值和F的最小值: F(min )=13mN 我们采用UV-LIGA技术制作了磁微继电器的 对于刚性连接的悬臂梁求解F需要乘一个系活动部件。与LIGA技术相比, UV-LIGA技术只是 用UV光源取代了同步辐射光,其它工艺步骤不 F。(min)=52mN 变。我们采用的光源波长是365m。选用SU-8做 电磁铁的吸力公式可表示为 为光刻胶,TiCu-Ti结构做电镀电极,AZ4620做 牺牲层,Ni为电镀材料。工艺流程见图2 a)璃基底 b)涂上AZ4620光制胶 (=)涂上S8光割 (g)电齿N结构 e)嘟光,显影 (4)离子束TC-T (1)曙光,制影 (h)去SU和AZ4620 图2磁微继电器的工艺流程简图 首先在玻璃基底上涂上3μm厚的AZ4620光层的Ti增强器件与基体的粘附性,Cu用作导电 刻胶(b),用来做牺牲层,光刻后得到牺牲层图层,上层的Ti用来防治Cu的氧化。然后涂上 形(c),接着用氧离子反应刻蚀底胶2分钟以保证60μm厚的SU-8光刻胶(e)。对准,曝光,显影 牺牲层图形以外的AZ4620去除干净。用离子束镀后得到所需阴图形(f)。电镀Ni前,用HF将Ti- 膜机镀总厚360m的Ti-CuTi结构(d),这里下Cu-Ti结构的上层T腐蚀掉,电镀Ni后将SU-8光 April 2002 微纳电子技术2002年第4期 万方数据!"#$%&’&%()(#*$%&"# +(#,&%)%-./ !"#$% &’’& 微纳电子技术 !""! 年第 # 期 !"!# 器件与技术 !"!# $%&’(% ) *%(+,-.-/0 !"!# 器件与技术 !"!# $%&’(% ) *%(+,-.-/0 在 !! 和 !" 作用下的挠曲线方程： "# !!#$ %$%& !’&’#"( !"#$ %$%& !’()’#" （*!#!&）（+） "# !!&$ %$%& !’#’&"( !"#$ %$%& !’()’#" （&!#!()）（)*） 在 #)() 处，")", #)*!!，代入公式（)*）可求 得 !! 与 !" 的关系： !"# $+-**!!’’./ ’-)** "*0./!!()*0)1)*( （’ 2）（))） 在工作状态，要保证电磁力大于悬臂梁的弹性 回复力，令式（)*）中，#)()，"#)*!!，联立式 （))）可求得电磁力的最小值和 !" 的最小值： !!（!,3）#)’!2 对于刚性连接的悬臂梁求解 !! 需要乘一个系 数 /，即： !!（!,3）#-$!2 电磁铁的吸力公式可表示为： !!#%0’1)*(. 1+0.1*"1（+%）$ 4 " $ （)$） *" 是电磁铁的面积，+% 是电磁铁的安匝数，" 是电磁铁与悬臂梁的间隙。取 *"#%*1%*（!!$ ）， "#"*#)*!!。可求得： +（% !,3）#/+（安匝） 在求电磁铁的吸力公式（)$）中并没有考虑磁 芯的存在。设没有磁芯的电磁铁的磁场强度为 ,5， 磁芯的相对磁导率为 #，具有磁芯的电磁铁的磁场 强度 ,)#,5。电磁铁的吸力#磁场强度 , 的平方， 由式（)$）可知 +%##。若选用 ##)**，+%（!,3） #*0/+（安匝），可取 +#/+ 匝，%#)*!6。 ’ 微型电磁继电器的制作 我们采用 789:;<6 技术制作了磁微继电器的 活动部件。与 :;<6 技术相比，789:;<6 技术只是 用 78 光源取代了同步辐射光，其它工艺步骤不 变。我们采用的光源波长是 ’%-3!。选用 =79. 做 为光刻胶，>,9?@9>, 结构做电镀电极，6A/%$* 做 牺牲层，2, 为电镀材料。工艺流程见图 $。 首先在玻璃基底上涂上 ’!! 厚的 6A/%$* 光 刻胶（B），用来做牺牲层，光刻后得到牺牲层图 形（C），接着用氧离子反应刻蚀底胶 $ 分钟以保证 牺牲层图形以外的 6A/%$* 去除干净。用离子束镀 膜机镀总厚 ’%*3! 的 >,9?@9>, 结构（D），这里下 层的 >, 增强器件与基体的粘附性，?@ 用作导电 层 ， 上 层 的 >, 用 来 防 治 ?@ 的 氧 化 。 然 后 涂 上 %*!! 厚的 =79. 光刻胶（E）。对准，曝光，显影 后得到所需阴图形（F）。电镀 2, 前，用 GH 将 >,9 ?@9>, 结构的上层 >, 腐蚀掉，电镀 2, 后将 =79. 光 图 $ 磁微继电器的工艺流程简图 $% 万方数据