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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/654| Caracterización de microactuadores tipo chevron fabricados con la tecnología PolyMEMS-INAOE | |
| CARLOS RAMON BAEZ ALVAREZ | |
| MONICO LINARES ARANDA WILFRIDO CALLEJA ARRIAGA | |
| Acceso Abierto | |
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| Micromechanical devices Modelling Microactuators Chevron | |
| PolyMEMS-INAOE is a surface micromachining technology for micromechanics device fabrication, which is based on polysilicon films as structural material and featured by 5-microns as minimum size. This technology offers fabrication capacities of electrostatic and Joule effect actuators, residual stress test structures, and some other specific purpose structures. Currently, some of such structures are under characterization and modeling.
The objective of this M. Sc. Thesis is stated as follows: Using several approaches, the study is conducted in order to obtain the characterization of chevron type actuators; this purpose is attained considering several key device parameters and polysilicon structural properties. In the pursuit of this goal, the lay out, fabrication details, characterization techniques, and physics of operation, all of them were considered.
The chevron actuators were analyzed based on both, analytic and simulation techniques, and additionally considering a parameter analysis approach (polysilicon conductivity, Young’s modulus, thermal expansion coefficient, etc.). The simulation process comprises variations in the chevron mechanical arrangement: length arms, mechanical angle, and width/length of the shuttle. This broad simulation task was performed in order to analyze some issues related with operating temperature distribution, pushing force, and overall displacement.
In the last stage of this study, several actuators were experimentally analyzed, both on wafer and also mounted on PCB. Simulation and analytic approach were validated.
Finally, a proposed “on-chip” design for measuring the pushing force of these actuators is discussed. Hz @1 MHz. Por su parte, la banda de frecuencia
cubre desde 3.192 a 7.501 GHz, generando un FTR de 80.39 %. Por otra parte, la
respuesta transitoria muestra un tiempo de arranque, transición y asentamiento de 250,
300 y 600 ps respectivamente. Por último, los resultados del análisis estadístico dan una
media y una desviación estándar de 5.381 GHz y 411.03 MHz para la frecuencia central
respectivamente. En los laboratorios de microelectrónica y el laboratorio de innovación en MEMS (LIMEMS) del INAOE, se cuenta con la tecnología PolyMEMS-INAOE, mediante la cual se pueden fabricar microestructuras MEMS con una dimensión mínima de 5 micrómetros (μm). Entre estas estructuras se han fabricado actuadores de efecto Joule, o actuadores electro-termo-mecánicos, sin embargo, estos no han sido caracterizados por completo. El objetivo de la presente tesis es caracterizar mediante varios métodos el actuador de efecto Joule de tipo chevron, obteniendo sus principales parámetros de funcionamiento y desempeño. Para este propósito se presenta inicialmente una explicación de la conformación y el principio de funcionamiento del actuador tipo chevron. Se describe la importancia de realizar la caracterización de dichos actuadores y se presentan algunas técnicas que se han utilizado para la medición de los parámetros de estos actuadores. Con ayuda de un modelo analítico y de simulación, se obtiene el desempeño de los actuadores como una primera aproximación, y se realiza un análisis de variación de parámetros (conductividad, módulo de Young, coeficiente de expansión térmica, entre otros), para observar cómo se ve afectado su desempeño, y un análisis donde se modifican los elementos que lo conforman (número de brazos y dimensiones del vástago). Se determina la fuerza de empuje, y se observa la distribución de temperatura en las estructuras electro-termo-mecánicas chevron. En los actuadores fabricados, se mide el desplazamiento generado y sus dimensiones para poder validar los resultados analíticos y de simulación. Se analizan y se comparan los resultados analíticos, de simulación y experimentales para verificar que los modelos utilizados aportan información coherente sobre el funcionamiento y desempeño de los actuadores bajo estudio. Finalmente se propone una técnica “on chip” para medir indirectamente la fuerza de dichos actuadores. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2011-11 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Baez-Alvarez C.R. | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Maestría en Electrónica |
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