微機電的發(fā)展和應用(1)1

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1、微機電的發(fā)展及其應用【組員】：吳圣英，蔡茂，甘清華，黃煜程，張錦，孫章權(quán)【摘要】：微機電系統(tǒng)是在微機電技術基礎上生產(chǎn)和發(fā)展起來的多學科交叉的前沿科學研究領域，是面向21世紀的高新科技，介紹了微機電系統(tǒng)產(chǎn)的組成特征和基礎研究內(nèi)容，綜訴了微機電系統(tǒng)基礎所涉及的材料、微細加工程度以及微封裝與測試等領域，并對微機電系統(tǒng)的應用、典型的微器件、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及前景進行全面分析,在此基礎上,論述了MEMS技術目前存在的問題和未來發(fā)展的趨勢。一.了解認識MEMS的概況：MEMS是微機電系統(tǒng)Micro-Electro-Mechanic

2、alSystems的英文縮寫。MEMS是美國的叫法，在口本被稱為微機械，在歐洲被稱為微系統(tǒng)。它是指可批量制作的集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發(fā)展而發(fā)展起來的，冃前，MEMS加工技術還被廣泛應用于微流控芯片與合成生物學等領域，從而進行生物化學等實驗室技術流程的芯片集成化。MEMS發(fā)展的目標在于通過微型化、集成化來探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，開辟一個新技術領域和產(chǎn)業(yè)。MEMS可以完成微

3、機電的發(fā)展及其應用【組員】：吳圣英，蔡茂，甘清華，黃煜程，張錦，孫章權(quán)【摘要】：微機電系統(tǒng)是在微機電技術基礎上生產(chǎn)和發(fā)展起來的多學科交叉的前沿科學研究領域，是面向21世紀的高新科技，介紹了微機電系統(tǒng)產(chǎn)的組成特征和基礎研究內(nèi)容，綜訴了微機電系統(tǒng)基礎所涉及的材料、微細加工程度以及微封裝與測試等領域，并對微機電系統(tǒng)的應用、典型的微器件、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及前景進行全面分析,在此基礎上,論述了MEMS技術目前存在的問題和未來發(fā)展的趨勢。一.了解認識MEMS的概況：MEMS是微機電系統(tǒng)Micro-Electro-Mechanica

4、lSystems的英文縮寫。MEMS是美國的叫法，在口本被稱為微機械，在歐洲被稱為微系統(tǒng)。它是指可批量制作的集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發(fā)展而發(fā)展起來的，冃前，MEMS加工技術還被廣泛應用于微流控芯片與合成生物學等領域，從而進行生物化學等實驗室技術流程的芯片集成化。MEMS發(fā)展的目標在于通過微型化、集成化來探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，開辟一個新技術領域和產(chǎn)業(yè)。MEMS可以完成大尺

5、寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務，也可嵌入大尺寸系統(tǒng)中，把自動化、智能化和可靠性水平提高到一個新的水平。21世紀MEMS將逐步從實驗室走向?qū)嵱没?，對工農(nóng)業(yè)、信息、環(huán)境、生物工程、醫(yī)療、空間技術、國防和科學發(fā)展產(chǎn)生重大影響。微機電系統(tǒng)基本上是指尺寸在幾厘米以下乃至更小的小型裝置，是一個獨立的智能系統(tǒng)，主要由傳感順、作動器（執(zhí)行器）和微能源三大部分組成。微機電系統(tǒng)涉及物理學、化學、光學、醫(yī)學、電子工程、材料工程、機械工程、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術。微機電系統(tǒng)的制造工藝主要有集成電路工藝、微米/納米制造工藝、小機械工

6、藝和其他特種加工工種。微機電系統(tǒng)在國民經(jīng)濟和軍事系統(tǒng)方面將有著廣泛的應用前景。主要民用領域是醫(yī)學、電子和航空航天系統(tǒng)。美國已研制成功用于汽車防撞和節(jié)油的微機電系統(tǒng)加速度表和傳感器，可提高汽車的安全性節(jié)油10%o僅此一項美國國防部系統(tǒng)每年就可節(jié)約幾十億美元的汽油費。微機電系統(tǒng)在航空航天系統(tǒng)的應用可大大節(jié)省費用，提高系統(tǒng)的靈活性并將導致航空航天系統(tǒng)的變革。例如：一種微型慣性測量裝置的樣機，尺度為2厘米X2厘米X0.5厘米，重5克。在軍事應用方面，美國國防部高級研究計劃局正在進行把微機電系統(tǒng)應用于個人導航用的小型慣性測量裝置

7、、大容量數(shù)據(jù)存儲器件、小型分析儀器、醫(yī)用傳感器、光纖網(wǎng)絡開關、環(huán)境與安全監(jiān)測用的分布式無人值守傳感等方面的研究。該局已演示以微機電系統(tǒng)為基礎制造的加速度表，它能承受火炮發(fā)射時產(chǎn)生的近10.5個重力加速度的沖擊力，可以為非制導彈藥提供一種經(jīng)濟的制導系統(tǒng)。設想屮的微機電系統(tǒng)的軍事應用還有化學戰(zhàn)劑報警器、敵我識別裝置、靈巧蒙皮、分布式戰(zhàn)場傳感器網(wǎng)絡等。一.MEMS的基本特點：(1)微型化：MEMS器件體積小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應時間短。(2)以硅為主要材料：機械電器性能優(yōu)良，硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相

8、當，密度類似鋁，熱傳導率接近鑰和餌。(3)批量生產(chǎn)：用硅微加工工藝在一片硅片上可同吋制造成百上千個微型機電裝置或完整的MEMSo批量生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本。(4)集成化：可以把不同功能、不同敏感方向或致動方向的多個傳感器或執(zhí)行器集成于一體，或形成微傳感器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復雜的微系統(tǒng)。微傳感器