SPREKER
Bram Krijnen, Mechatronic engineer, Demcon

TITEL
Een teruggekoppelde positioneerstage in Mems

TIJD

11:30

ABSTRACT
Demcon is in het kader van het Clemps-project bezig met het ontwerp van een teruggekoppelde positioneerstage in Mems (Micro Electromechanical System). Het project is een samenwerking tussen Demcon, de Universiteit Twente en de industriële partner Fei Company.
Ten opzichte van conventionele ontwerp- en productiemethodes heeft Mems enkele uitdagingen. Enkele verschillen van Mems systemen ten opzichte van conventionele systemen zullen aan de orde komen:

• Productietechnieken beperken de ontwerpvrijheid. Assemblage op Mems-schaal is erg moeilijk, dus veelal wordt het gehele systeem in hetzelfde productieproces gemaakt.
• De veel kleinere oppervlaktes en volumes brengen voor- en nadelen met zich mee. Een nadeel is bijvoorbeeld dat stictiekrachten groot zijn in vergelijking met actuatiekrachten en daardoor in veel gevallen noodlottig voor het systeem zijn. Een voordeel is dat de lichte en stijve structuren een goede schokbestendigheid geven.
• Het miniaturiseren van sensoren betekent dat traditionele meetprincipes niet zulke goede resultaten halen (interferometrisch, capacitief) en nieuwe principes wel een kans maken (thermisch).

In deze presentatie zal een aantal verschillende typen sensoren en actuatoren met elkaar worden vergeleken. Voor het terugmeten van de positie van de Mems-stage zijn zowel capacitieve als thermische sensoren gebruikt. In de conceptfase zijn reeds bestaande meetprincipes als geïntegreerde lichtsluisjes en piëzoresistieve lagen afgevallen omdat deze moeilijk in te passen zijn in het productieproces. Voor het actueren van een Mems-stage bestaan ook diverse opties, zoals thermische actuatoren, elektrostatische comb-drives en steppers en piëzo-elektrische actuatoren. Nauw verbonden met het type actuator is de keuze voor een rechtgeleiding. In Mems worden veelal elastische rechtgeleidingen gebruikt. Voor het maken van een relatief lange slag en met een beperkt ruimtebudget, komen traditionele mechanismen, zoals het Roberts- en het Watt-mechanisme, in aanmerking.
Op basis van prestaties en produceerbaarheid wordt een keuze gemaakt voor bepaalde sensoren, actuatoren en rechtgeleidingen. De thermische sensor is gecombineerd met Roberts-rechtgeleidingen en elektrostatische actuatoren om te komen tot een geïntegreerde stage met drie vrijheidsgraden (x, y, Rz) op een waferoppervlak van slechts 6 bij 6 mm2.