Nutzung UV aushärtender Polymere zum Aufbau elektrostatischer Aktuatorik

Abstract:
Aus der Miniaturisierung von Aktuatorik resultiert ein starker Trend zur Funktionsintegration, mit dem Ziel der Waferlevel- Fertigung ohne Einzelteilmontage. Ziel ist es, das elektrostatische Wirkprinzip mit der Wafer-level-Fertigung zu kombinieren. Die relativ simple Geometrie elektrostatischer Aktuatoren wird im Schichtaufbau mittels UVaushärtender, nicht leitender Polymere im Vielfachnutzen erzeugt, die Elektroden werden über zusätzliche Beschichtungs- und Strukturierungsschritte realisiert. Damit ist eine montagelose Niedrigkostenfertigung miniaturisierter Aktuatorik mit hoher Genauigkeit möglich. In dieser Arbeit wird die erfolgreiche Fertigung solcher elektrostatischer Aktuatoren auf Basis des UV-aushärtenden ORMOCOMPs beschrieben. Für eine FEM Simulation wird der Elastizitätsmodul mit 1,278 GPa ermittelt und eine gute Übereinstimmung mit den Literaturwerten festgestellt. Aufgrund des geringen Elastizitätsmoduls sind deutlich größere Auslenkungen bei gleicher Geometrie und Spannung im Vergleich zu Silizium (Elastizitätsmodul 160 GPa) möglich. Es werden elektrostatische Aktuatoren auf Basis beidseitig eingespannter Biegebalken mit Balkendicken von 75 µm in zwei unterschiedlichen Längen realisiert. Messergebnisse der spannungsabhängigen Auslenkung sind mit 49,1 µm bei 500 V mit den Simulationsergebnissen vergleichbar.