臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要是設計一 H 形狀結構之靜電式驅動致動器，並利用微機電面型微加工技術作出成品，使該致動器具有省能源、省電、易於操作和體積小的特點，結合微機電積體化、低成本的製造技術，希望使靜電式致動器的重量、體積乃至於成本大幅降低。將此致動器元件使用於一固定驅動電壓下，使其得以產生趨近最大的位移效果，並且使以往靜電式致動器動輒需高電壓驅動的性能獲得改善，本研究的範圍將著重於靜電驅動式致動器的理論推導驗證、結構製程之改善與致動器性能分析。本研究將建立關於一般各種驅動式致動器比較，提出創新之 H 形狀靜電式致動器設計，並同時使用電磁理論中之靜電能算法與材料力學運動方程式模型推導驗證靜電式驅動之靜態與動態性能。在製程方面，本研究提出以表面細微加工法代替傳統體型細微加工法製作靜電式驅動致動器，希望改善以往靜電式致動器結構製程之複雜度。最終，建立靜電驅動式致動器之實驗平台與流程，量測致動器之性能，與推導之結果作比較與討論，並提出未來研究之方向。

目錄
中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．i
英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ii
誌謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iv
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． v
圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． vii
表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ix
第一章 緒論
1.1 發展背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
1.2 動機與目的．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3
1.3 工作項目．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5
第二章 理論分析與設計
2.1 各類致動器．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7
2.1.1 靜電式微致動器．．．．．．．．．．．．．． 9
2.1.2 電磁式微致動器．．．．．．．．．．．．．． 9
2.1.3 熱驅動式微致動器．．．．．．．．．．．． 10
2.2 基本理論的介紹．．．．．．．．．．．．．．．． 11
2.3 靜電式致動器原理．．．．．．．．．．．．．．． 16
2.4 設計目標探討．．．．．．．．．．．．．．．． 23
第三章 製程步驟與技術
3.1 面型微加工技術的發展背景與研究近況．．． 25
3.1.1 面型微加工技術．．．．．．．．．．． 25
3.1.2 體型微加工技術．．．．．．．．．．． 27
3.1.3 微光刻電電鑄模造技術．．．．．．．． 27
3.2 元件之結構．．．．．．．．．．．．．．．． 28
3.3 元件之製作．．．．．．．．．．．．．．．． 31
3.4 製程上所遇到的問題處理與改進方法．．．．． 36
3.5 製程結果．．．．．．．．．．．．．．．．． 38
第四章 實驗量測與數據
4.1 定量分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43
4.1.1 量測方法與原理．．．．．．．．．．．． 43
4.1.2 現象觀察．．．．．．．．．．．．．．． 44
4.2 定性分析．．．．．．．．．．．．．．．．． 47
第五章 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 49
參考文獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 51
作者學經歷 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 55

參考文獻
[1]. R.C HIBBELER原著 沈勇全 彭世明 曾建榮 簡國雄 等譯，
材料力學 Mechanics of Materias 2/e
[2]. TIMOSHENKO “Vibration Problems in Engineering”1955
[3]. HOWE,MEMBER,IEEE,and RICHARD S. MULLER,， Resonant-Microbridge Vapor Sensor ROGER T. senior MEMBER,IEEE 1986 IEEE transactions on electron devices.
[4].Electrostatic Micro Torsion Mirrors for an Optical Switch Matrix Hiroshi Toshiyoshi and Hiroyuki Fujita,Member,IEEE
Journal of Microelectomechanical system,vol5,No.4 December 1996.
[5]William T.Thomson，Theory of VIBRATION with Applications 4th 1981.
[6] Ting-Ning Tu James W. Mayer Leonard C.Feldman，
”Electronic Thin Film Science For Electrical Engineers and
Materials Scientists”.
[7] 行政院國家科學委員會精密儀器中心，微機電系統技術與應用MicroElectroMechanicalSystems Technology and Application ，出版.
[8] James D. Plummer Michael D.Deal Peter B.Griffin
，半導體工程--先進製程與模擬Silicon VLSI Technology
[9] Hong Xiao半導體製程技術導論,introduction to semiconduction Manufacturing Technology , 2002 .
[10]Byhler，J.Funk,J.G.Korvink,F.P.Steiner,P.M.Sarro,and H.Baltes,”Electrostatic aluminum micromirrior using double-pass matellization,”Journal of Microelectromechanical System,vol.6,pp126-135,1997.
[11] Mechanics of Materials，Ferdinand P.Beer
E.Russell Johnston,Jr.
[12] Ed,R.P,Robert F.Steidel,Jr，機械振動學 An Introduction To Mechanical Vibration，2nd .
[13]王柏村，振動學 Vibrations，1996.
[14]入江敏博，機械振動學演習，1982.
[15]張震中/許佩佩/鄒國益，材料力學，1997.
[16]M.G.Boshier and W.J.Sandle，”Self-focusing in a vapor of two-state atoms，”Opt.Commum.42.
[17]K.E. Petersen,”Silicon as a mechanical material,”Proc.IEEE,vol70.May 1982.
[18]R.T.Howe and R.S.Muller,”Integrated resonant microbridge
vapor sensor.”in IEDM Tech.Dig.Dec 1984.
[19]R.T.Howe,”An evaluation of surface-acoustic-wave and cantilever-beam oscillator for integrated organic-vapor sensor,”M.Smthesis,Dept.of Electical Engineering and computer sciences,Univ.of California,Berkeley.Oct 1981.
[20] R.T.Howe and R.S.Muller,”Polycrystalline and amorphous silicon micromechanical beams：annealing and mechanical properties.
[21] R.T.Howe and R.S.Muller,”Polycrystalline silicon micromechanical beams,”J. Electrochem.Soc,vol.130,pp.1420~1423.June 1983.
[22]H. Gnewuch and R. Ulrich,”Fiber-optic 1×6 switch with smooth transmisission spectrum,”Dens Actuators A,vol45,pp.109-114 ，1994.
[23]S.S.Lee,L.Y.Lin,and M.C wu,”Surface-micromachened free-space .fiber-optic .switch,”Electron .Lett.,vol31,pp.1481-1482.Aug.1995.
[24]T.T. H. Eng,S. Y. S. Sin,S. C.Kan,and G.K.L. Wong,”Micromechanical optical switching with voltage control using SOI movable integrated optical waveguides.”IEEE photon. Technol.Lett,vol7.pp1297-1299,Nov,1995.
[25]H. Guckel,J.J. Sniegowski,and T.R.Christenson,”Fabrication of micromechanical devices from polysilicon films with smooth surfacers,”sens,Actuators,vol.20,pp.117-122,1989.
[26]D.Kobayashi,C.-J.Kim,and H.Fujita,:Photoresist-assisted release of movable microstructures,”Jpn. J. Appl. Phys,Vol32pt. 2,no.11A.pp.L1642-L1644,Nov.1993.
[27]Marc J.Madou”Fundamentals of Microfabrication”The Science of Miniatrurization 2nd,2002.