超微电机发展概况
杨大伟 （江苏涟水电讯电机厂 223400）
【摘 要】介绍超微电机的概念、关键制作技术及超微电机的应用、发展概况。
【叙 词】／超微电机／超微技术应用发展
1引言
超微技术使人们从制造大型机械设备的工业时代转入制造超微机电产品的微型技术时代，用这种技术制作的微型机械可进入人体内或极狭小的空间，广泛用于医疗卫生、航空航天、生物工程、机电工程等领域。超微技术在微电机领域的应用引起国内外的广泛重视。
本文介绍超微电机的概念、制作技术及电机的应用、发展概况。
2超微电机及其制作技术
制造大规模集成电路的半导体微细加工技术为研究开发超微机电系统(microelec-tromechanical systems缩写为mems)打下了技术基础，mems体积小、重量轻。
2.1超微电机概念
电动机一般有电磁型和静电型两类，电磁式电机可用低电压驱动，易于利用电流量对驱动力进行控制，但由于其结构上需采用产生电磁场的线圈，故难以达到极端小型化，这类电机及其传动装置在工厂、办公、家庭自动化等领域占主导地位；‘静电型电机早在1750年就已发明，其结构简单、易于小型化，但在功率和控制方面尚存在许多难题，同时由于材料及加工技木的制约限制了它的发展，直到表面超微加工技术发明后，于1988年在硅片上制出超微静电电机，静电电机才重新被人们所重视。超微机电系统是人们借助于多种毫微电子技术和利用硅片技术的优点而制造出来的超微细机械，其动力构件即静电电机，因而超微电机大多为静电电机。
静电电机的原理是利用两个极板间电荷分布产生的吸引力和推斥力而把电能转换为机械能的，电机的定子为静止电极，转子为移动电极，适当变换两个电极上的电荷，即能使转子连续运转。静电型超微电机主要有旋转型和直线型两种，旋转型中又有共振型和突极型两类。共振型静电电机工作时电机定子磁极被依次激磁，在电荷吸引力作用下转子趋向与定子相应磁极靠拢而旋转，其结构如附图所示。与其它类型的静电电机相比，同样的外形尺寸共振型电机有较大的推力转矩和速比，电机转速可达700r/min，速比为70～90，其缺陷是负载摆动较大。
2.2超微电机关键制作技术
超微电机的制作要在洁净的环境和在高倍显微镜下进行，所用材料以硅为主，因为硅质轻不生锈，弹性好，能适应超微技术制作微米级构件，其缺点是脆性大，摩擦系数大，影响超微电机的寿命、性能与效率。为克服这些缺点，在某些特定场合用其它材料来替代硅，如用聚酰亚胺等高分子材料或钨、钼、镍、铜、金等金属作结构材料，或石英、锆石、氧化钛
压电材料，或tini等形状记忆合金作传动材料，或si3n‘和金刚石状碳膜等作润滑材料。
用超微技术制作的电机主要是静电电机，超微技术是一种在制造大规模、超大规模集成电路的半导体微细加工技术基础上发展起来的微米级加工技术，目前正向超微细加工技术方向发展，采用量子级(o. lpm)以下的加工技术，最终可望达到纳米级，甚至原子量级。
制作超微电机的关键技术主要有以下几种：
2.2.1 ic技术
这是一种发展十分迅速且比较成熟的制作大规模集成电路的加工技术，该技术刻蚀深度只有数百纳米，是一种平面加工技术，在超微电机中应用较早，且比较普遍，但其仅限于制作以硅为材料的构件。
2.2.2 liga技术
逮种技术称为光刻电铸技术(liga为lithographic galvanoformung abformung的缩写），是由半导体光刻工艺派生出来的一种加工超微电机微型构件的方法，德国卡尔斯鲁厄核研究中心首先开发了该技术。它由深层x射线光刻、电铸成型及塑注成型工艺组成，主要工艺过程为：
a．用于x光光刻掩膜版的制作。
b．x光深光刻。
c．光刻胶显影。
d．电铸成模。
e．光刻胶剥离。
f．塑模制作。
g．塑模脱模成型。
liga技术适用于多种金属、非金属材料制作大缩比的超微细构件，该技术使用波 |
