Aktuálási elvek mozgó 3D mikroszerkezetekben = Actuation phenomena in 3D moving microstructures

A modern technologiak a MEMS (mikro elektro-mechanikai) eszkozoket szeles korben alkalmazzak, es ezen belul is egyre hangsulyosabb szerepet kapnak az osszetett, aktiv elemeket is tartalmazo integralt mikrorendszerek. A beavatkozok jellegzetes csoportjat alkotjak a szabadon allo, megfelelő technikai megoldasokkal kialakitott, felfuggesztett 3D alakzatok, amelyek kulonboző modszerekkel mozgathatoak (pl. mikroaramlasi csatornaban elhelyezett szelepek, turbinak, mozgathato tukrokből felepulő halozatok, stb.). Az alapvetően alkalmazott mozgatasi technikak magneses, termikus es elektrosztatikus jelensegeken alapulnak. A kutatas alapvető celja volt, hogy megvizsgaljam a vezerelt mikromeretű eszkozokben lejatszodo fizikai folyamatok jelleget, es ennek segitsegevel tervezhetőve tegyem az egyes szerkezetek funkcionalis viselkedeset, valamint specifikus kialakitasi technologiakat dolgozzak ki kulonleges 3D strukturak megvalositasat celozva, beleertve a strukturalis anyagok megvalasztasat is. Ennek erdekeben kulonboző tesztstrukturakat terveztem es alakitottam ki az MFA MEMS Laboratoriumaban, es vizsgaltam ezek műkodeset. Emellett vegeselem kod felhasznalasaval termo-mechanikai, illetve elektro-mechanikai szimulaciokat vegeztem, amelyek elősegitik a lejatszodo folyamatok konnyebb megerteset, es lehetőve teszik a kesőbbiekben megvalositando eszkozok műkodesenek tervezeset. A modellszamitasok es a kiserletek osszehasonlitasa alapjan demonstracios eszkozoket allitottam elő, es ezek műkodesen keresztul vizsgaltam a mozgo strukturak mechanikai es funkcionalis jellemzőit. | MEMS (micro-electro-mechanical systems) are widely applied in modern technologies. The complex, integrated micro-systems containing active parts play determining role in increasing number of applications. A dominant section of the actuators is constituted by the free standing, suspended 3D structures, which can be actuated, displaced (valves and turbines situated in micro flow channels, arrays of movable-rotating mirrors, etc.). The basic actuation principles are based on magnetic, electrostatic or thermal processes. The ultimate goals of the research were the analysis of the physical phenomena involved in moving microstructures, to support the functional design of the specific devices. Development of specific fabrication technology was also planned for achieving the realisation of special 3D structures including the specification of the possible structural materials. In order to succeed the project’s objective different test-structures were designed, realized and investigated using the infrastructure of the MEMS Laboratory at the Research Institute for Technical Physics and Materials Science. Thermo-mechanical and electro-mechanical simulations were performed – applying finite element modelling – to support the comprehension of the physical processes and to predict the functional properties of the planned devices. On the basis of model calculations and experiments demonstration devices were constructed and their functional and mechanical behaviour were investigated.