超微電機發展概況
楊大偉 （江蘇漣水電訊電機廠 223400）
【摘 要】介紹超微電機的概念、關鍵制作技術及超微電機的應用、發展概況。
【敘 詞】／超微電機／超微技術應用發展
1引言
超微技術使人們從制造大型機械設備的工業時代轉入制造超微機電產品的微型技術時代，用這種技術制作的微型機械可進入人體內或極狹小的空間，廣泛用于醫療衛生、航空航天、生物工程、機電工程等領域。超微技術在微電機領域的應用引起國內外的廣泛重視。
本文介紹超微電機的概念、制作技術及電機的應用、發展概況。
2超微電機及其制作技術
制造大規模集成電路的半導體微細加工技術為研究開發超微機電系統(microelec-tromechanical systems縮寫為mems)打下了技術基礎，mems體積小、重量輕。
2.1超微電機概念
電動機一般有電磁型和靜電型兩類，電磁式電機可用低電壓驅動，易于利用電流量對驅動力進行控制，但由于其結構上需采用產生電磁場的線圈，故難以達到極端小型化，這類電機及其傳動裝置在工廠、辦公、家庭自動化等領域占主導地位；‘靜電型電機早在1750年就已發明，其結構簡單、易于小型化，但在功率和控制方面尚存在許多難題，同時由于材料及加工技木的制約限制了它的發展，直到表面超微加工技術發明后，于1988年在硅片上制出超微靜電電機，靜電電機才重新被人們所重視。超微機電系統是人們借助于多種毫微電子技術和利用硅片技術的優點而制造出來的超微細機械，其動力構件即靜電電機，因而超微電機大多為靜電電機。
靜電電機的原理是利用兩個極板間電荷分布產生的吸引力和推斥力而把電能轉換為機械能的，電機的定子為靜止電極，轉子為移動電極，適當變換兩個電極上的電荷，即能使轉子連續運轉。靜電型超微電機主要有旋轉型和直線型兩種，旋轉型中又有共振型和突極型兩類。共振型靜電電機工作時電機定子磁極被依次激磁，在電荷吸引力作用下轉子趨向與定子相應磁極靠攏而旋轉，其結構如附圖所示。與其它類型的靜電電機相比，同樣的外形尺寸共振型電機有較大的推力轉矩和速比，電機轉速可達700r/min，速比為70～90，其缺陷是負載擺動較大。
2.2超微電機關鍵制作技術
超微電機的制作要在潔凈的環境和在高倍顯微鏡下進行，所用材料以硅為主，因為硅質輕不生銹，彈性好，能適應超微技術制作微米級構件，其缺點是脆性大，摩擦系數大，影響超微電機的壽命、性能與效率。為克服這些缺點，在某些特定場合用其它材料來替代硅，如用聚酰亞胺等高分子材料或鎢、鉬、鎳、銅、金等金屬作結構材料，或石英、鋯石、氧化鈦
壓電材料，或tini等形狀記憶合金作傳動材料，或si3n‘和金剛石狀碳膜等作潤滑材料。
用超微技術制作的電機主要是靜電電機，超微技術是一種在制造大規模、超大規模集成電路的半導體微細加工技術基礎上發展起來的微米級加工技術，目前正向超微細加工技術方向發展，采用量子級(o. lpm)以下的加工技術，最終可望達到納米級，甚至原子量級。
制作超微電機的關鍵技術主要有以下幾種：
2.2.1 ic技術
這是一種發展十分迅速且比較成熟的制作大規模集成電路的加工技術，該技術刻蝕深度只有數百納米，是一種平面加工技術，在超微電機中應用較早，且比較普遍，但其僅限于制作以硅為材料的構件。
2.2.2 liga技術
逮種技術稱為光刻電鑄技術(liga為lithographic galvanoformung abformung的縮寫），是由半導體光刻工藝派生出來的一種加工超微電機微型構件的方法，德國卡爾斯魯厄核研究中心首先開發了該技術。它由深層x射線光刻、電鑄成型及塑注成型工藝組成，主要工藝過程為：
a．用于x光光刻掩膜版的制作。
b．x光深光刻。
c．光刻膠顯影。
d．電鑄成模。
e．光刻膠剝離。
f．塑模制作。
g．塑模脫模成型。
liga技術適用于多種金屬、非金屬材料制作大縮比的超微細構件，該技術使用波 |
