MEMS アクチュエータ用薄膜ポリイミドダイアフラムの駆動法と変位特性

摘要

幅広い分野で様々な微量流体を運搬できる汎用マイクロポンプが期待されており，大きな変位を出力することはMEMS アクチュエータに対する一つのニーズである．そのため低弾性率で薄膜加工出来かつ機械的特性，耐熱·耐薬品性に優れるポリイミド(以下PI)をダイアフラムとして用いるための加工法と変位特性を検討した．加工法として，スピナーで前駆体のポリアミドを塗布し，加熱によりイミド化したのち，基板としたシリコンをdeep-RIE で除去しダイアフラム化した．ダイアフラム径はΦ5mm で膜厚はスピンコート法で調整することが可能である．本研究ではアクチュエータとしてダイアフラムを使用するために，2 つの駆動方式を選択した．前者は通電加熱による熱膨張を選択し，ダイアフラム上に通電用のアルミニウム薄膜を蒸着した．ダイアフラムが熱で破損することなく蒸着でき，また通電の制御に対応した変位が生じたことからアクチュエータとして活用できることが確認できた． 後者では，気液相変化による体積膨張での変位特性を調べるためダイアフラム部にパラフィンを閉じ込めた後，加熱により気化させた．その結果，1V で最大約25μm の変位が得られた．