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微型机械加工技术的国外发展现状

2018-12-22  来自: 焦作市诚恩机械有限公司浏览次数:30

     1959年,Richard P Feynman(1965年诺贝尔物理奖获得者)就提出了微型机械的设想。1962年第一个硅微型压力传感器问世,其后开发出尺寸为50~500μm的齿 轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械。1965年,斯坦福大学研制出硅脑电极探针,后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。1987年美国加 州大学伯克利分校研制出转子直径为60~12μm的利用硅微型静电机,显示出利用硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。
  微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。美国MIT、Berkeley、Stanford\AT&T的15名 科学家在上世纪八十年代末提出"小机器、大机遇:关于新兴领域--微动力学的报告"的国家建议书,声称"由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性,应在这样 一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面",建议中央财政预支费用为五年5000万美元,得到美国领导机构重视,连续大力投资,并把航空航天、信 息和MEMS作为科技发展的三大重点。美国宇航局投资1亿美元着手研制"发现号微型卫星",美国国家科学基金会把MEMS作为一个新崛起的研究领域制定了 资助微型电子机械系统的研究的计划,从1998年开始,资助MIT,加州大学等8所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与开发,年资助额从100万、 200万加到1993年的500万美元。1994年发布的《美国国防 部技术计划》报告,把MEMS列为关键技术项目。美国国防 部高级研究计划局积极领导和 支持MEMS的研究和军事应用,现已建成一条MEMS标准工艺线以促进新型元件/装置的研究与开发。美国工业主要致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速 度表等传感器有关领域的研究。很多机构参加了微型机械系统的研究,如康奈尔大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫 尔国家研究等。加州大学伯克利传感器和执行器中心(BSAC)得到国防 部和十几家公司资助1500万元后,建立了1115m2研究开发MEMS的超净实验 室。
  日本通产省1991年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划,研制两台样机,一台用于医疗、进入人体进行诊断和微型手术,另一 台用于工业,对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施维修。该计划有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究所等几十家单位参加。
  欧洲工业发达国家也相继对微型系统的研究开发进行了重点投资,德国自1988年开始微加工十年计划项目,其科技部于1990~1993年拨款4万马克 支持"微系统计划"研究,并把微系统列为本世纪初科技发展的重点,德国首创的LIGA工艺,为MEMS的发展提供了新的技术手段,并已成为三维结构制作的 优选工艺。法国1993年启动的7000万法郎的"微系统与技术"项目。欧共体组成"多功能微系统研究网络NEXUS",联合协调46个研究所的研究。瑞 士在其传统的钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上也投入了MEMS的开发工作,1992年投资为1000万美元。英国政府也制订了纳米科学计划。在机 械、光学、电子学等领域列出8个项目进行研究与开发。为了加强欧洲开发MEMS的力量,一些欧洲公司已组成MEMS开发集团。
  目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来,例如:尖 端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红血球,尺寸为7mm×7mm×2mm的微型泵流量可达 250μl/min能开动汽车,在磁场中飞行的机器蝴蝶,以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合(MIMU)。德国创造了 LIGA工艺,制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件。美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微 梁,控制其弯曲角度以影响飞机的空气动力学特性。美国大批量生产的硅加速度计把微型传感器(机械部分)和集成电路(电信号源、放大器、信号处理和正检正电 路等)一起集成在硅片上3mm×3mm的范围内。日本研制的数厘米见方的微型车床可加工精度达1.5μm的微细轴。

关键词: 微型机械加工技术的国外发展现状           

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