机电一体化-微机电系统加工技术及应用实例分析.docVIP

机电一体化毕业论文(设计)--微机电系统加工技术及应用实例分析 题 目 微机电系统加工技术及应用实例分析_ 专 业 年 级 学生姓名 学生学号 指导教师 职称_ 完成毕业设计(论文)时间 2011 年 5月 目录 前言 Ⅰ 1 MEMS加工技术介绍 1 1.1 概述 1 1.2 MEMS加工技术的特点及应用 1 1.2.1 MEMS加工技术的特点 1 1.2.2 MEMS加工技术的应用 1 2 MEMS加工技术 3 2.1 体型微加工技术 3 2.1.1 湿法腐蚀 3 2.1.2 干法腐蚀 5 2.2 表面微加工技术 6 2.2.1 薄膜生成技术 6 2.2.2 牺牲层技术 8 2.3 LIGA加工技术和SLIGA加工技术 8 2.3.1 LTGA加工技术 8 2.3.2 SLIGA加工技术 9 2.4 其它微结构加工工艺 10 2.4.1 电火花加工工艺 10 2.4.2 激光精细加工 10 2.4.3 键合技术 10 3 微机电系统加工实例分析 11 3.1 用体微加工技术制作微传感器 11 3.2 微机电系统在光学上的应用 12 3.2.1 微铰链 12 3.2.2 微透镜 13 3.2.3 微限位器和微执行器 14 3.3 静电式微马达 15 3.3.1 基体绝缘和屏蔽 15 3.3.2 转子、定子和气隙 16 3.3.3 轴承空隙和支撑区 16 3.3.4 轴承 16 4 微机电系统加工技术的发展及前景 18 4.1 微机电系统加工技术的发展 18 4.2 前景 18 5 结 语 19 致 谢 20 参考文献 21 Abstract 22 微机电系统MEMS加工技术及应用实例分析 刘鑫 重庆三峡学院应用技术学院机电一体化工程专业2009级 重庆万州 404000 摘要 微机电系统的整体尺寸一般在厘米~毫米量级,单个元件尺寸则在几百微米以下,最小加工尺寸达微米至亚微米级,最高尺寸精度达nm级。因此,加工特征尺寸如此微小的元器件,其制作不能采用传统的精密机械制造方法,而应采用以腐蚀和表面显微加工为基础的微米和纳米加工技术,统称为微机电加工技术。 本文介绍了MEMS加工技术技术原理、工艺特点,应用状况以及常用的几种微加工方法体型微加工技术、表面微加工技术、LIGA加工技术和SLIGA加工技术。作为应用实例,具体介绍了用体微加工技术制作微传感器、微机电系统在光学上的应用和用微机电系统加工静电式微马达。此外,还对MEMS加工技术的发展前景及建议进行了简要的阐述。 关键词 MEMS加工技术 应用实例分析 应用方向 1 MEMS加工技术介绍 1.1 概述 MEMS系统的整体尺寸一般在cm~mm量级,单个元件尺寸则在几百微米以下,最小加工尺寸达微米至亚微米级,最高尺寸精度达nm级。特征尺寸如此微小的元器件,其制作不能采用传统的精密机械加工方法,而应采用以腐蚀和表面显微加工为基础的微米和纳米加工技术,统称为MEMS加工技术。 随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展,MEMS也发展成为一个新的多学科交叉的高科技领域,并提供许多新的信息获取手段,以及更高效的信息处理系统以及智能化的执行控制设备,涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多个学科。因此,MEMS加工技术也涉及多个学科。 MEMS加工技术目的主要分为硅微机械加工技术、LIGA技术、特种精密制造技术及固相键合技术、电沉积技术、脉冲激光技术。用这些技术可以制作出层与层之间差别很大的各种微结构及器件,包括膜片、弹性梁、探针、孔、槽、锥体、空腔、叉指结构、齿轮及阀门等,这些微机械结构和器件与特殊用途的薄膜和高性能的微电子线路相综合,就能制成多种多样的微传感器和微执行器,并可组成微机械电子系统,实现不同用途的测量和控制。 1.2 MEMS加工技术的特点及应用 1.2.1 MEMS加工技术的特点 目前,常用的制作MEMS器件的技术主要有三种。 第一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段,即利用大机器制造小机器,再利用小机器制造微机器的方法。 第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工,形成硅基MEMS器件。 第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻、电铸和塑铸)技术,它是利用X射线光刻技术,通过电铸成型和塑铸形成深层微结构的方法。上述第二种方法与传统IC工艺兼容,可以实现微机械和微电子的系统集成,而且适合于批量生产,已经成为目前MEMS的主流技术。LIGA技术可用来加工各种金属、塑料和陶瓷等材料,并可用来制作深宽比大的精细结构加工深度可以达到几百微米,因此