多自由度集積化マイクロステージ

多自由度集成微型平台

基本信息

批准号：
19016002
负责人：
小野崇人
金额：
$ 5.63万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19016002/
关键词：
マイクロステージピエゾアクチュエータ圧電変位拡大機構高密度記録装置積層セラミックアクチュエータ精密位置決めマイクロシステムマイクロXYZステージ PZTアクチュエータマイクロマシニング MEMS 変位センサアセンブリ高密度記録プローブ記録

项目摘要

半導体微細加工技術および圧電基板との接合技術、圧電薄膜堆積技術などを駆使し、プローブ高密度記録メモリに利用する1.5cm角サイズの他自由度マイクロXYZステージを作製・評価した。このステージでは、多数のマイクロアクチュエータを集積化し、精密で多自由度の動きを実現した。最終年度である本年度は、ムーニー型の変位拡大機構を集積化したシリコン・PZTのハイブリット構造をもつマイクロステージの作製技術をより発展させ、より大きな変位を得ることができるステージを試作した。積層型アクチュエータ素子の作製技術を改良して、より大きな力と変位が得られた。また、変位拡大機構の最適化を図った。具体的には、反応性イオンエッチングを用いたシリコンの微細加工技術により柔らかいばねをもつステージ構造を作製し、精密な位置決め技術により別に作製した積層PZTアクチュエータを組み込んだ。精密な位置決めはPZTアクチュエータを位置決めするテンプレートを用い、XYZステージ構造に転写した。また、アクチュエータとPZTアクチュエータを部分的に金属の電界メッキにより接合する技術を開発した。この部分メッキを行うため、XYZステージに直接レジストを塗布して、フォトリソグラフィーにより金属パターンをパターニングして、接合部分にのみ電界メッキができるプロセスとした。作製したマイクロステージは70Vの印加電圧でおよそ80μmの変位が得られた。フィードバック制御によりナノメートルの位置精度を達成できるように容量型の変位センサを集積化した。作製したマイクロステージのダイナミクスを評価および解析した。その結果、約500Hz程度までの高速駆動が可能であることがわかった。

使用半导体显微镜技术和与压电基底物的联合技术以及Piletage薄膜沉积技术，创建并评估了用于探针高密度记录记录记录的1.5厘米平方尺寸的Micro XYZ阶段。在此阶段，大量的微型轿跑车被整合在一起，以实现精确和更多的自由运动。这个财政年度，即去年，我们制定了一个阶段，该阶段可以通过硅和PZT的混合结构进一步开发产生微型阶段的技术，该技术已整合了Mooney -Type流离失所的机制。通过改善层压执行器元件的生产技术，获得了更大的力和位移。此外，我们优化了位移机制。具体而言，创建了具有反应性离子蚀刻技术的柔软弹簧的舞台结构，并通过精确定位技术分别制造了堆叠的PZT执行器。使用将PZT执行器定位的模板转移到XYZ阶段结构中。此外，我们开发了一项技术，该技术将执行器和PZT执行器与金属电场电镀一起加入。为了执行该部分 - 部分镀层，将过程直接应用于XYZ阶段，金属图案用光片式图案化，并且电场只能在连接部分中镀板。所产生的微杜以施加70V的电压约为80μm。集成了容量 - 型流离失所的传感器，以便反馈控制可以达到纳米的位置精度。我们评估并分析了制造的微杜比的动力学。结果，发现高速行驶到约500 Hz是可能的。