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首页> 外文期刊>Canadian journal of electrical and computer engineering >Theoretical and experimental analysis of an off-chip microgripper
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Theoretical and experimental analysis of an off-chip microgripper

机译：片外微型夹具的理论和实验分析

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Cet article décrit la conception d'une micro pince électrothermique off chip simple-cristal-silicium pour l'utilisation dans le micro assemblage et les applications biologiques. Au départ, des analyses mécaniques et thermiques sont effectuées avec des simulations de l'opération de la pince à l'aide des logiciels d'éléments finis. La pince est fabriquée en utilisant la technologie silicium-sur-isolateur (SOI) et elle est ensuite traitée, assemblée et testée. Les résultats expérimentaux sont comparés aux simulations et on trouve, en moyenne, que la pince expérimentale nécessite un peu moins de la moitié de la puissance anticipée par les résultats obtenus par simulation. La puissance nécessaire pour fermer les mâchoires aux 20 μm requis est déterminée de manière expérimentale d'être approximativement 33 mW, et l'estimé théorique du changement de température du chevron moyen est de 165 K. La pince est capable de prendre et de garder des objets de micro-dimensions qui simulent les cellules biologiques.%This paper describes the design of a single-crystal-silicon off-chip electrothermal microgripper for use in micro-assembly and biological applications. Initially, a mechanical and thermal analysis is conducted with simulations of the gripper's operation using finite element software. The gripper is fabricated using silicon-on-insulator (SOI) technology and is then post-processed, assembled, and tested. The experimental and simulation results are compared, and, on average, the experimental gripper is found to require slightly less than half the power anticipated from the simulation results. The power needed to close the jaws the required 20 μm is determined experimentally to be approximately 33 mW, and the theoretical estimate of average chevron temperature change required to achieve this action is 165 K. The gripper is able to pick up and hold micro-sized objects that simulate biological cells.
机译：本文介绍了用于微装配和生物应用的片外单晶硅电热钳的设计。最初，使用有限元软件通过模拟夹具的操作来进行机械和热分析。该夹具使用绝缘体上硅（SOI）技术制造，然后进行处理，组装和测试。将实验结果与仿真结果进行比较，我们发现平均而言，实验钳位所需的功率略小于仿真结果所预期的一半。通过实验确定将钳口闭合至所需的20μm所需的功率约为33 mW，平均人字形的温度变化的理论估计为165K。该夹具能够承受并保持模拟生物细胞的微型物体。％本文介绍了用于微装配和生物应用的单晶硅片外电热微夹钳的设计。最初，通过使用有限元软件对夹具的操作进行模拟，进行机械和热分析。夹具使用绝缘体上硅（SOI）技术制成，然后进行后处理，组装和测试。比较了实验结果和模拟结果，平均而言，发现实验抓取器所需的功率略少于模拟结果预期的一半。实验确定将闭合钳口所需的20μm所需的功率约为33 mW，为实现此操作所需的人字形平均温度变化的理论估计为165K。夹持器能够拾取并保持微型模拟生物细胞的物体。

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