电热驱动的MEMS微夹持器具有结构简单、易于加工和控制等特点,在微操作、微装配领域得到了广泛应用。由于电热驱动是利用热膨胀原理实现变形控制,夹持器结构本身不可避免地会受到热影响从而出现温度过高、性能下降甚至疲劳损坏等情况。由于MEMS微夹持器结构尺寸微小,而对于微尺度传热研究不够深入,因此在夹持器的设计和应用方面都受到一定限制。本文以电热平行梁MEMS电热驱动微夹持器为研究对象,从微尺度传热过程和机理分析入手,开展电热驱动微夹持器的传热参数测定和温度场优化研究。主要内容如下:（1）研究了微型器件传热过程中,尺度效应对传热特性和规律带来的影响以及微尺度传热的分析方法,系统地分析了热量在材料内部的传导、材料表面的热辐射、材料表面的对流换热等机理,模拟仿真了不同形状特征、摆放姿态和宏微尺度下的发热固体表面的对流换热系数和周围温度场,并推导出微细尺度的传热特点。分析结果显示自然对流换热系数受尺度影响比较大,与特征尺寸尺度范围存在有指数级别的关系,会导致微米量级尺度器件的传热特性和宏观尺度上有很大的区别,并为后续的热效应分析提供必要的理论基础。（2）确定了微尺度下硅材料的传热参数的实验研究方法,建立了热流模型,自制多种微尺度结构传热实验器件,进行了温度场测量、参数拟合以及有限元仿真对比,对比结果发现了实验测定参数与电热微夹持器实际传热规律吻合度很高,其中对流换热系数对温度场的影响较大,10微米特征尺寸条件下的拟合值为1558W/（m2·℃）,为宏观状态下相应参数5 W/（m2·℃）～25 W/（m2·℃）的62到311倍,是影响微尺度传热的重要参数,其结果表明宏观传热参数不能直接用于电热微夹持器传热特性的研究,验证了前文的传热机理分析,也将为电热微夹持器的控温优化设计提供数据支持。（3）针对电热平行梁微夹持器存在的高温问题,建立了电热微夹持器的温度模型,分析现有电热微夹持器中温度、行程、夹持力等关系,找出产生高温和驱动行程小的的原因和影响因素,做了包括末端折叠梁、底部散热梁、热臂金属涂层和整体结构的温度优化,同时对实测温度场和仿真结果进行了对比验证,结果表明温度场优化方案是可行的,微型器件的温度控制理论上是可以实现的。（4）最终,基于前面的理论分析,对优化后的平面二指电热微夹持器进行性能测试和微操作实验研究。结果显示热臂表面溅射金层、热臂底部三角-格栅区域长度均为400微米设定下,930微米长S梁的电热微夹持器在连接梁温度为380℃时,夹指温度可以减低47%,S梁长度为570微米的电热微夹持器末端位移从5微米变化到25微米时,基体温度降低20～80℃,其最高温度从220℃变化到425℃时,驱动行程增加30～100%。表明经过温度场优化后的电热微夹持器末端温度和基体温度都明显降低,驱动行程和张合量也有明显增大,并且能够保证一定的刚度支撑,有能力胜任对一部分低熔点有机材料的微操作,同时也能够实现一些柔顺性操作。并在此基础上,设计制作了基于三维封装技术的具有温度场优化设计的可重构多指微夹持器,经重复性释控实验证明多指协同可有效克服粘附现象,增加夹持实验的成功率。总之,电热平行梁微夹持器的内在机理导致了其温度控制的困难和应用领域的局限,而要克服这些问题,就需要研究微细尺度范围的传热特性与传热规律,建立微元体热流模型和温度模型,找出对传热特性造成影响的关键参数,以及通过仿真操作和实测对比来验证分析得到的微尺度传热机理的准确性,并设计合理的温度场优化方案,通过实验对比验证温度优化方案的可行性。本文通过一系列有序的理论分析,器件制备,实验验证等操作,使电热微夹持器得到更为理想的温度场分布,以此证明微尺度传热特性与宏观尺度下传热特性的不同,对于改善电热微夹持器性能,拓宽其应用范围具有重要意义,也为今后尺寸远远小于常规尺寸的微电子元器件的传热特性研究和温度控制提供一定的理论依据。