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微型機械加工技術的國外發展現狀

2018-12-22  來自: 焦作市誠恩機械有限公司 瀏覽次數:62

     1959年,Richard P Feynman(1965年諾貝爾物理獎獲得者)就提出了微型機械的設想。1962年第一個硅微型壓力傳感器問世,其后開發出尺寸為50~500μm的齒 輪、齒輪泵、氣動渦輪及聯接件等微機械。1965年,斯坦福大學研制出硅腦電極探針,后來又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國加 州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~12μm的利用硅微型靜電機,顯示出利用硅微加工工藝制造小可動結構并與集成電路兼容以制造微小系統的潛力。
  微型機械在國外已受到政府部門、企業界、高等學校與研究機構的高度重視。美國MIT、Berkeley、Stanford\AT&T的15名 科學家在上世紀八十年代末提出"小機器、大機遇:關于新興領域--微動力學的報告"的國家建議書,聲稱"由于微動力學(微系統)在美國的緊迫性,應在這樣 一個新的重要技術領域與其他國家的競爭中走在前面",建議中央財政預支費用為五年5000萬美元,得到美國領導機構重視,連續大力投資,并把航空航天、信 息和MEMS作為科技發展的三大重點。美國宇航局投資1億美元著手研制"發現號微型衛星",美國國家科學基金會把MEMS作為一個新崛起的研究領域制定了 資助微型電子機械系統的研究的計劃,從1998年開始,資助MIT,加州大學等8所大學和貝爾實驗室從事這一領域的研究與開發,年資助額從100萬、 200萬加到1993年的500萬美元。1994年發布的《美國國防 部技術計劃》報告,把MEMS列為關鍵技術項目。美國國防 部高級研究計劃局積極領導和 支持MEMS的研究和軍事應用,現已建成一條MEMS標準工藝線以促進新型元件/裝置的研究與開發。美國工業主要致力于傳感器、位移傳感器、應變儀和加速 度表等傳感器有關領域的研究。很多機構參加了微型機械系統的研究,如康奈爾大學、斯坦福大學、加州大學伯克利分校、密執安大學、威斯康星大學、老倫茲得莫 爾國家研究等。加州大學伯克利傳感器和執行器中心(BSAC)得到國防 部和十幾家公司資助1500萬元后,建立了1115m2研究開發MEMS的超凈實驗 室。
  日本通產省1991年開始啟動一項為期10年、耗資250億日元的微型大型研究計劃,研制兩臺樣機,一臺用于醫療、進入人體進行診斷和微型手術,另一 臺用于工業,對飛機發動機和原子能設備的微小裂紋實施維修。該計劃有筑波大學、東京工業大學、東北大學、早稻田大學和富士通研究所等幾十家單位參加。
  歐洲工業發達國家也相繼對微型系統的研究開發進行了重點投資,德國自1988年開始微加工十年計劃項目,其科技部于1990~1993年撥款4萬馬克 支持"微系統計劃"研究,并把微系統列為本世紀初科技發展的重點,德國首創的LIGA工藝,為MEMS的發展提供了新的技術手段,并已成為三維結構制作的 優選工藝。法國1993年啟動的7000萬法郎的"微系統與技術"項目。歐共體組成"多功能微系統研究網絡NEXUS",聯合協調46個研究所的研究。瑞 士在其傳統的鐘表制造行業和小型精密機械工業的基礎上也投入了MEMS的開發工作,1992年投資為1000萬美元。英國政府也制訂了納米科學計劃。在機 械、光學、電子學等領域列出8個項目進行研究與開發。為了加強歐洲開發MEMS的力量,一些歐洲公司已組成MEMS開發集團。
  目前已有大量的微型機械或微型系統被研究出來,例如:尖 端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅血球,尺寸為7mm×7mm×2mm的微型泵流量可達 250μl/min能開動汽車,在磁場中飛行的機器蝴蝶,以及集微型速度計、微型陀螺和信號處理系統為一體的微型慣性組合(MIMU)。德國創造了 LIGA工藝,制成了懸臂梁、執行機構以及微型泵、微型噴嘴、濕度、流量傳感器以及多種光學器件。美國加州理工學院在飛機翼面粘上相當數量的1mm的微 梁,控制其彎曲角度以影響飛機的空氣動力學特性。美國大批量生產的硅加速度計把微型傳感器(機械部分)和集成電路(電信號源、放大器、信號處理和正檢正電 路等)一起集成在硅片上3mm×3mm的范圍內。日本研制的數厘米見方的微型車床可加工精度達1.5μm的微細軸。

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