Tiến Sĩ Nghiên cứu vi động cơ kiểu tĩnh điện dựa trên công nghệ vi cơ điện tử

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT . vi
DANH MỤC CÁC BẢNG . ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ x
MỞ ĐẦU . 1
CHưƠNG 1. VI ĐỘNG CƠ . 5
1.1 Đặt vấn đề 5
1.2 Vi động cơ và các phương pháp phân loại 7
1.3 Vi động cơ kiểu tĩnh điện (Electrostatic micro motor) 9
1.3.1 Các vi động cơ tịnh tiến kiểu tĩnh điện . 10
1.3.2 Các vi động cơ quay kiểu tĩnh điện 13
1.4 Vi động cơ kiểu điện từ (Electromagnetic micro motor) 18
1.4.1 Các vi động cơ tịnh tiến kiểu điện từ 18
1.4.2 Các vi động cơ quay kiểu điện từ . 20
1.5 Vi động cơ kiểu nhiệt điện (Electrothermal micro motor) 21
1.5.1 Các vi động cơ tịnh tiến kiểu nhiệt điện . 21
1.5.2 Các vi động cơ quay kiểu nhiệt điện 23
1.6 Vi động cơ kiểu áp điện (Piezoelectric micro motor) 25
1.6.1 Các vi động cơ tịnh tiến kiểu áp điện . 26
1.6.2 Các vi động cơ quay kiểu áp điện . 28
1.7 Vi động cơ kiểu hợp kim nhớ hình SMA 30
1.8 Phân tích và kết luận chương 1 31
CHưƠNG 2. BỘ KÍCH HOẠT TĨNH ĐIỆN RĂNG LưỢC VÀ ẢNH HưỞNG CỦA
HIỆU ỨNG VIỀN . 37
2.1 Hiệu ứng tĩnh điện . 37
2.1.1 Tụ điện 37
iv
2.1.2 Lực pháp tuyến . 38
2.1.3 Lực tiếp tuyến . 40
2.2 Ứng dụng hiệu ứng tĩnh điện cho bộ kích hoạt/chấp hành kiểu răng lược 41
2.3 Hiệu ứng viền 42
2.3.1 Hiệu ứng viền . 42
2.3.2 Lực tác dụng giữa hai bản tụ điện có xét hiệu ứng viền . 44
2.3.3 Đánh giá ảnh hưởng của hiệu ứng viền trong bộ kích hoạt/chấp hành tĩnh điện
kiểu răng lược 45
2.3.4 Chuyển vị trong bộ kích hoạt/chấp hành răng lược 48
2.4 Kết luận chương 2 . 52
CHưƠNG 3. THIẾT KẾ CÁC VI ĐỘNG CƠ QUAY . 53
3.1 Vi động cơ quay kiểu 1 53
3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động . 53
3.1.2 Phân tích lực và mô phỏng . 55
3.1.3 Đánh giá phương án 60
3.2 Vi động cơ quay kiểu 2 62
3.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động . 62
3.2.2 Phân tích lực và mô phỏng . 64
3.2.3 Đánh giá phương án 68
3.3 Vi động cơ quay kiểu 3 69
3.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động . 69
3.3.2 Phân tích lực và mô phỏng . 72
3.3.3 Đánh giá phương án 75
3.4 Kết luận chương 3 . 77
CHưƠNG 4. CHẾ TẠO VÀ ĐO ĐẠC THỬ NGHIỆM 78
4.1 Giới thiệu . 78



4.2 Thiết kế mặt nạ để chế tạo các vi động cơ . 79
v
4.2.1 Các bản vẽ thiết kế trên phần mềm L-Edit . 79
4.2.2 Một số chú ý khi thiết kế: . 81
4.3 Thiết lập quy trình gia công . 82
4.3.1 Bước chuẩn bị . 83
4.3.2 Quá trình quang khắc 84
4.3.3 Quá trình ăn mòn ion hoạt hóa sâu D-RIE . 85
4.3.4 Quá trình ăn mòn bằng hơi axit HF (Vapor HF etching) . 87
4.4. Tóm tắt quy trình chế tạo 89
4.5 Xử lý, đánh giá kết quả 95
4.5.1 Kết quả thu được 95
4.5.2 Các bước tiến hành đánh giá kết quả . 97
4.5.3 Xử lý các dữ liệu đo đạc của vi động cơ quay kiểu 1 97
4.5.4 Xử lý các dữ liệu đo đạc của vi động cơ quay kiểu 2 99
4.6 Kết luận chương 4 . 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 103
KẾT LUẬN . 103
KIẾN NGHỊ . 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 108
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN . 117