フォトファブリケーションによるマイクロアクチュエータ

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03102001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 江刺 正喜 東北大学, 工学部, 教授 (20108468)
• 研究分担者: 南 和幸 東北大学, 工学部, 助手 (00229759) ; 庄子 習一 東北大学, 工学部, 助教授 (00171017) ; 内山 勝 東北大学, 工学部, 教授 (30125504)
• キーワード: マイクロアクチュエータ / フォトファブリーケション / マイクロマシーニング / 静電アクチュエータ / 静電駆動 / 3次元立体加工 / 反応性イオンエッチング / ビーム加工

研究概要

初年度(平成3年度)の基礎研究を基に、静電マイクロアクチュエータの具体的な製作方法に関して研究を進めた。
1.立体的一括微細加工技術の研究
立体的な一括加工技術の確立を目指し、深いエッチングを行える低温反応性イオンエッチングを系統的に研究した。また、重ねた多層構造を実現するプロジェクション液層光CVD技術、およびエキシマレーザによる非平面パターンニングや選択CVD技術などの研究を進めた。
2.多層型マイクロアクチュエータの試作
計算機シュミレーションとマクロモデルの動作より、波形構造の多層型マイクロアクチュエータを設計し、メッキ技術を応用したマイクロマシーニング技術により、4mmx5mmの大きさのものを試作した。その結果、285Vの印加電圧に対して約10μmの変位が得られた。
3.ストラト型マイクロアクチェータの改良
スラスト型マイクロアクチュエータをマイクロマシーニングでに適した構造に改良し、Si異方性ウェットエッチングを用いて試作した。その結果、印加電圧266Vで最大9μm程度の変位が観測されたが、駆動部を支える梁の厚さが薄くできないため、変位を大きく取れないなどさらに改良すべき点があることが分かった。
4.マイクロアクチュエータの制御
スラスト型静電アクチュエータでは、動きを制御するために静電容量で変位を検出し、それを駆動信号にフィードバックする回路が必要であるが、この回路を開発した。また、分布型についても制御回路を開発しマクロモデルを利用しその有効性を確かめた。

研究成果

• [文献書誌] 川村 秀司,南 和幸,江刺 正喜: "分布型静電マイクロアクチュエータ" 電気学会論文誌A. 112. 993-998 (1992)
• [文献書誌] M.Yamaguchi,S.Kawamura,K.Minami,M.Esashi: "Distributed Electrostatic Micro Actuator" Proc.of IEEE Micro Electro Mechanical Systems,(Florida,USA). 18-23 (1993)
• [文献書誌] K.Minami,Y.Wakabayashi,K.Yoshimi,M.Yoshida,M.Esashi: "YAG Laser Assisted Etching for Releasing Silicon Micro Structure" Proc.of IEEE Micro Electro Mechanical Systems,(Florida,USA). 53-58 (1993)
• [文献書誌] K.Murakami,Y.Wakabayashi,K.Minami,M.Esashi: "Cryogenic Dry Etching for High Aspect Ration Microstructures" Proc.of IEEE Micro Electro Mechanical Systems,(Florida,USA). 65-70 (1993)
• [文献書誌] M.Takinami,K.Minami,M.Esashi: "High-Speed Directional Low-Temperature Dry Etching for Bulk Silicon Micromaching" Tech.Digst of the 11th Sensor Symposium. 15-18 (1992)
• [文献書誌] S.Kawamura,K.Minami,M.Esashi: "Fundamental Research of Distributed Electrostatic Micro Actuator" Tech.Digst of the 11th Sensor Symposium. 27-30 (1992)