2014年MEMS的研究.docVIP

沈阳理工大学 先进制造技术 0901013207 2012/11/12 微型机电系统(MEMS)主要研究内容、应用领域、关键技术、国内外发展概况。 研究内容：一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅微加工技术；二是以德国为代表发展起来的LI G A 技术(包括X射线深度光刻、微电铸和微铸等加工工艺)；三是以日本为代表发展起来的精密加工技术。 应用领域：微型传感器、微型执行器、微型光机电器件和系统 1.表面加工技术*, Q# G/ K! | L n E3 W9 { 表面加工技术又叫表面牺牲层腐蚀技术，是把沉积于硅晶体的表面膜制作加工成MEMS的机械部分，然后使其局部与硅体部分分离，呈现可运动的机构。 4 e/ k3 T. t; q32体硅腐蚀技术4 W A X! K2 _/ a　体硅腐蚀技术是形成MEMS结构的关键技术，有化学腐蚀和离子刻蚀两大类，即常指的湿法与干法刻蚀，湿法腐蚀包括各向异性腐蚀法、选择腐蚀法和电化学腐蚀法。3 Q% T+ S2 a; o a) h- C7, w??p x; J( ^6 9 k! A6 Q- U) L3 Q3 h _6 ^ [2 h+ 3LIGA技术- J1 P/ l6 Y# T, P$ ]1 l7 + LIGA是一个德文缩略语，德文光刻－电镀－铸模的缩写，意即X射线同步辐射光刻所产生的电铸铸模。6 N% ]0 m! t/ `% h N0 O4固相键合技术*$ d8 l- @2 O; ]8 f5 v　固相键合技术的思路来源于SOI技术，机理是分子键键合，是把两个固态部件键合在一起的加工技术，以形成复杂的三维机械结构，其典型键合模式是硅/玻璃、硅/硅、金属/玻璃间的键合。MEMS的研究始于20世纪80年代末,起步并不晚，在“八五”、“九五”期间得到国家科技部、教育部、中国科学院、国家自然科学基金委和原国防科工委的支持。开展了包括微型直升机、力平衡加速度传感器、力平衡真空传感器、微泵、微喷嘴、微马达、微电泳芯片、微流量计、硅电容式麦克风、分裂漏磁场传感器、集成压和传感器、微谐振器和微陀螺等许多微机械器件的研究和开发工作。 2.国外：目前, 国外已研制成的MEMS、微机械结构部件有阀门、弹簧、喷嘴、臂梁、齿轮, 连接器、散热器、马达及各种传感器(如加速度计、陀螺、微型惯性测量组合等)。硅微压力传感器、微加速计和微阀等已成为商品, 具有和传统产品竞争的能力。 1962年,微小器件的先驱—第一个硅微压力传感器问世, 它的主要技术基础是硅膜、压敏电阻和体硅腐蚀技术, 表明用硅加工方法可以制作机械结构。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径60 一120 μm的硅微型静电电机。其主要技术基础是牺牲层腐蚀工艺和静电驭动, 显示出利用硅微加工工艺制微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。这项新兴技术已受到世界许多国家决策部门重视, 被列为高技术发展规划。现在美国的大学、国家实验室和公司共有30 多个M EM S 研究小组。航空航天、通讯和M EM S 被列为美国三大科研重点。日本目前也有60 多个M EMS 研发小组(包括27 个院校、14 个国家研究所和25个私营公司)。欧洲于是1990年建立起网络以协调欧洲各国家的MEMS研究。截止到1993年底,欧洲共有8所院校、23 个国家研究所和公司总计31个MEMS研究小组。资料显示,自1999年以来，国际上微系统的专利数已成指数形式增长,预示着微系统产业的发展即将迅速到来,硅加工技术己成为微系统加工技术的主流技术。 应用MEMS技术制造的传感器有哪些，应用领域、国内外MEMS惯性器件发展概况性能指标。 传感器： 应用领域： 国内外发展概况： 我国MEMS惯性器件的发展现状我国从20世纪80年代末开始了MEMS技术的研究,包括硅微型压力传感器、微型电机和微型泵。10多年来研究队伍逐步扩大,本世纪初已形成40多个单位的50多个研究小组,在MEMS惯性器件方面开展了大量的研究工作,取得了长足的进步。MEMS研究方向包括:微型惯性器件和惯性测量组合;机械量微型传感器和制动器;微流量器件和系统;生物传感器、生物芯片和微操作系统; 微型机器人;硅和非硅制造工艺。国内公开发表文献表明, 我国研制的振动轮式机械陀螺零偏稳定性达到70°/ h,随机游走噪声达到30°/ h[3]。但由于基础研究的薄弱, 技术人员的缺乏,技术和资金投入的不足,我国在各个技术方面与国外发达国家相比还有一定的差距,主要体现在批量生产时性能的稳定性和器件的完好率都有待于提高。 国外MEMS惯性传感器的发展现状20 世纪80 年代以来, 美、德、法、俄等国家的一些公司相继开展微硅陀螺、微硅加速度计等微型惯性仪表的研究, 并进行微型惯性测量组合的研究。美