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微电子机械系统MEMS简介

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  • 更新时间:2010-04-01

    微电子机械系统(Micro Electro Mechanical System),简称MEMS,是以微电子技术为基础而兴起发展的,以硅、砷化镓、蓝宝石等为衬底材料,将常规集成电路工艺和微机械加工独有的特殊工艺相 结合,全面继承了氧化、光刻、扩散、薄膜、外延等微电子技术,还发展了平面加工技术、体硅腐蚀技术、固相键合技术、LIGA技术等,应用这些技术手段制造 出层与层之间有很大差别的三维微结构,包括膜片、悬臂梁、凹槽、孔隙和锥体等,即微机械结构。这些微结构与特殊用途的薄膜、高性能的电路相结合,便可以制 造出相应的传感器、执行器、从而实现对压力、加速度、流量、磁场、温度、湿度、气体成分、离子和分子浓度、RF等的测量与探测,在医疗、生物技术、空间技 术、无线通讯等方面有着巨大的经济与军事价值。

    MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域,几乎涉及到 自然及工程科学的所有领域,如电子技术、机械技术、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等。其研究内容一般可以归纳为以下三个基本方面:

1.理论基础:

    在当前MEMS所能达到的尺度下,宏观世界基本的物理规律仍然起作用,但由于尺寸缩小带来的影响(Scaling Effects),许多物理现象与宏观世界有很大区别,因此许多原来的理论基础都会发生变化,如力的尺寸效应、微结构的表面效应、微观摩擦机理等,因此有必要对微动力学、微流体力学、微热力学、微摩擦学、微光学和微结构学进行深入的研究。这一方面的研究虽然受到重视,但难度较大,往往需要多学科的学者进行基础研究。

2.技术基础:

    MEMS的技术基础可以分为以下几个方面:(1)设计与仿真技术;(2)材料与加工技术(3)封装与装配技术;(4)测量与测试技术;(5)集成与系统技术等。

3.应用研究:

    人们不仅要开发各种制造MEMS的技术,更重要的是如何将MEMS技术与航空航天、信息通信、生物化学、医疗、自动控制、消费电子以及兵器等应用领域相结合,制作出符合各领域要求的微传感器、微执行器、微结构等MEMS器件与系统。

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