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磁控奈米機械手臂
Thesis

磁控奈米機械手臂

陳逸聖
Masters, 國立清華大學, 動力機械工程學系
2007

Abstract

磁致動器
在微機電系統裡,微致動器的定義是將各種能量轉成機械能作用的元件,目前致動器的發展方向有靜電致動、壓電致動、記憶合金、電熱致動、電磁致動等,以上致動方式有一個共同的要素,就是導線的存在,然而導線的使用會讓系統的設計受到限制並增加製程的困難度,進而影響設計的運用面和製程成功率的高低。 因此本論文設計無導線磁致動元件來解決這個問題,我們會在致動元件上鍍上形狀尺寸不同的磁性薄膜,並藉由外加磁場來改變磁膜的磁化方向,利用磁膜吸斥力的變化操控致動元件作動。 本論文以二氧化矽為主結構製作出長295 μm,寬60 μm,線寬為10 μm的彈簧致動器,在其上蒸鍍長軸50 μm,短軸6.3 μm厚度為0.2 μm的橢圓鎳鐵磁膜。本文另外設計實驗觀察磁力矩的存在,結構受到外加場1400 Gauss的作用後角度由30°偏移至25.34°,這證明磁膜特性的存在且足以對結構產生致動。此外本文量測異向性磁阻的變化得出磁膜的翻轉場,長軸60 μm、短軸2 μm、厚度25 nm的鎳鐵磁膜翻轉場約為41 Gauss,長軸60 μm、短軸4μm、厚度25 nm的磁膜翻轉場為25.01 Gauss。另外磁力矩對結構共振頻的影響亦做了量測與討論。

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