MESA研究所的微机械研究

　　1.前言

　　美国波士顿大学的JanSmith博士着手有关微泵和谐振式硅结构的研究。此后，与微机械有关的结构和器件的研究正在迅速增加。目前，在MESA研究所中，大约有25人从事有关微机械的研究。正在研究中的器件有流体控制器、流量传感器、液体混合器、谐振式加速度或压力传感器，微型机器人用的活动关节、微定位器、小型扩音器、眼压计以及扫描探测显微锐等.尤其与产业界相关的研究计划颇多，有关其加工技术的研究课题有ZnO、PZT、碳氟化合物之类的薄膜的形成，静磨擦力控制、各向异性湿式化学蚀刻、阳极HF蚀刻、晶片连接、波纹技术等。迄今为止涌现出13名博士，活跃在学会和产业界。未来的微机械技术将与许多其他研究领域相结合.本文就有关上述研究课题的几个代表性例子作以说明。

         2.器件

         2. 1微流体装置

　　根据Vande Pol的微泵设计，研制了微流体输出装置.图1示出了该装置的结构〔略).其结构特点是用耐热玻璃来夹持被微加工的硅片。如果加热器周期性加热压力腔内的气体，那么泵就被驱动，气门就自动开闭。这是由应力得到控制的SiN薄膜(低压CVD、薄膜1 um)制造而成的，重叠了3uUnm的CrAu层。图1(b)给出3英寸晶片上的4个泵组件。流量的控制范围为0~50ul/min.流量传感器是一种加热中间电阻以测量上游和下游温度的传感器.另外，正在研制测量温度脉冲到达时间的新型流量传感器。Miyake等人正在研制一种使一侧流体喷射到其他流体线路中的点阵式微型流体器件。如果用此结构，则两个流体可以快速混合。利用这种流体器件的具有复杂的化学传感器的超小型分析系统是MESA研究所的开发目标之一。图2给出MESA研究所研制的超小型分析系统的简图.

　　2.2谐振型传感器

　　图3是从谐振型传薄器的截面图和晶片上面观看到的sEM照片(略)。用罩罩上谐振棒以减少周围压力，消除衰减的影响。这种技术可作为加速度传感器来使用。对于本传感器进行形态分析及理论分析，以谋求设计的最佳化。经研究认为在缩小电路规模的同时，采用静电电容式驱动系统较为有利。

　　2.3活动关节

　　微机器人曹中愉出更大变位和力的器件。在这种部件中可举出活动关节。目前正在开发中的器件是通过电压使弯曲的光束单元伸长。为了在整个变形的范围稳定地工作，而制成三角形，为了防正枯附而附十碳氟化合物薄膜。正在研制用寸一半面内动作的沽功关节和利用梳齿呕动的器件。

2.4小型扩音器