微机电系统(MEMS)的学习课件1

1、机械机械部分部分传感传感执行执行控制部分控制部分电子学电子学MEMS微电子学微电子学?理论基础：随着理论基础：随着MEMS尺寸的缩小，有些宏观尺寸的缩小，有些宏观的物理特性发生了改变，很多原来的理论基础的物理特性发生了改变，很多原来的理论基础都会发生变化，如力的尺寸效应、微结构的表都会发生变化，如力的尺寸效应、微结构的表面效应、微观摩擦机理等等，面效应、微观摩擦机理等等，微动力学微动力学微流体力学微流体力学微热力学微热力学微摩擦学微摩擦学微光学微光学微结构学微结构学?技术基础：设计、工艺加工技术基础：设计、工艺加工( (高深宽比多层高深宽比多层微结构微结构) )、微装配工艺、微系统的测量等。、

2、微装配工艺、微系统的测量等。?应用研究：如何应用这些应用研究：如何应用这些MEMSMEMS系统也是一系统也是一门非常重要的学问。人们不仅要开发各种门非常重要的学问。人们不仅要开发各种制造制造MEMSMEMS的技术，更重要的是如何将的技术，更重要的是如何将MEMSMEMS器件用于实际系统，并从中受益。器件用于实际系统，并从中受益。?微传感器：微传感器：机械类：力学、力矩、加速度、速度、机械类：力学、力矩、加速度、速度、角速度角速度(陀螺陀螺)、位置、流量传感器、位置、流量传感器磁学类：磁通计、磁场计磁学类：磁通计、磁场计热学类：温度计热学类：温度计化学类：气体成分、湿度、化学类：气体成分、湿度、

3、PH值和离值和离子浓度传感器子浓度传感器生物学类：生物学类：DNA芯片芯片?微执行器：微马达、微齿轮、微泵、微阀门、微执行器：微马达、微齿轮、微泵、微阀门、微开关、微喷射器、微扬声器、微谐振器等微开关、微喷射器、微扬声器、微谐振器等?微型构件：微膜、微梁、微探针、微齿轮、微微型构件：微膜、微梁、微探针、微齿轮、微弹簧、微腔、微沟道、微锥体、微轴、微连杆弹簧、微腔、微沟道、微锥体、微轴、微连杆等等?微机械光学器件：微镜阵列、微光扫描器、微微机械光学器件：微镜阵列、微光扫描器、微光阀、微斩光器、微干涉仪、微光开关、微可光阀、微斩光器、微干涉仪、微光开关、微可变焦透镜、微外腔激光器、光编码器等变焦透

4、镜、微外腔激光器、光编码器等?真空微电子器件：它是微电子技术、真空微电子器件：它是微电子技术、MEMS技术和真空电子学发展的产物，技术和真空电子学发展的产物，具有极快的开关速度、非常好的抗辐照具有极快的开关速度、非常好的抗辐照能力和极佳的温度特性。主要包括场发能力和极佳的温度特性。主要包括场发射显示器、场发射照明器件、真空微电射显示器、场发射照明器件、真空微电子毫米波器件、真空微电子传感器等子毫米波器件、真空微电子传感器等?电力电子器件：包括利用电力电子器件：包括利用MEMS技术制技术制作的垂直导电型作的垂直导电型MOS(VMOS)器件、器件、V型型槽垂直导电型槽垂直导电型MOS(VVMOS)

5、器件等各类器件等各类高压大电流器件高压大电流器件大机器加工大机器加工小机器，小小机器，小机器加工微机器加工微机器机器微机械微机械用微电子加用微电子加工技术工技术MEMS系统系统X光铸模光铸模+压压塑技术塑技术(LIGA)从顶层向下从顶层向下从底层向上从底层向上分子和原子级加工分子和原子级加工国防、航空航天、生物医学、环境国防、航空航天、生物医学、环境监控、汽车都有广泛应用。监控、汽车都有广泛应用。2000年有年有120-140亿美元市场亿美元市场 相关市场达相关市场达1000亿美元亿美元2年后市场将迅速成长年后市场将迅速成长MEMS微系统微系统电路工艺与结构加工工艺交替进行电路工艺与结构加工工

6、艺交替进行先加工电路，后加工结构先加工电路，后加工结构先加工机械结构，再加工电路先加工机械结构，再加工电路三三 种种 加加 速速 度度 计计 的的 特特 性性 比比 较较技技 术术 指指 标标电电 容容 式式压压 电电 式式压压 阻阻 式式阻阻 抗抗高高高高低低电电 负负 载载 影影 响响非非 常常 大大大大小小尺尺 寸寸大大小小中中 等等温温 度度 范范 围围非非 常常 宽宽宽宽中中 等等线线 形形 度度 误误 差差高高中中 等等低低直直 流流 响响 应应有有无无有有交交 流流 响响 应应宽宽宽宽稍稍 宽宽有有 无无 阻阻 尼尼有有无无有有灵灵 敏敏 度度高高中中 等等中中 等等冲冲 击击

7、造造 成成 的的 零零 位位 漂漂 移移无无有有无无旋旋 转转 或或 无无 需需 校校 准准 功功 能能有有无无有有电电 路路 复复 杂杂 程程 度度高高中中 等等低低成成 本本高高高高低低交交 叉叉 轴轴 敏敏 感感 度度主主 要要 取取 决决 于于 机机 械械 设设 计计 ， 而而 非非 转转 导导 作作 用用MirrorSupportStructureSubstrate HingesTorsion Hinges1st DOF2nd DOFForce-redirecting Linkage 一般意义上的系统集成芯片一般意义上的系统集成芯片 广义上的系统集成芯片广义上的系统集成芯片电、光、电、光、声、热、声