微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)與具體應(yīng)用

微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)與具體應(yīng)用概述微電子機(jī)械系統(tǒng)簡寫為MEMS,近年來在高新科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展特別迅速，系統(tǒng)是集、微履行器、微能源、微型機(jī)械、智能控制于一體的裝配。其構(gòu)造微小構(gòu)造高度集成化，高度智能是微電子機(jī)械系統(tǒng)的重要特點(diǎn)。各國都投入了大量的資金和人員向這個(gè)領(lǐng)域，可見微電子機(jī)械系統(tǒng)的主要地位，這必定大大加速微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前，微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有了一席之地，并以迅雷不及掩耳之勢震動(dòng)微電子學(xué)界，同樣它可以以像微電子學(xué)一樣定義一個(gè)技術(shù)時(shí)代。以前還是新生事物的微型機(jī)械，而今已經(jīng)獲得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。下面對微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的詳細(xì)應(yīng)用進(jìn)行探究。微電子機(jī)械系統(tǒng)的基本概念微電子機(jī)械系統(tǒng)集成了微機(jī)械制動(dòng)器和微電子電路，它能夠通過電路信息的指令，去控制制動(dòng)器的操作，傳感器還能夠承受外部信息，將收到的信息進(jìn)過電路系統(tǒng)處理放大，再傳到制動(dòng)器變成機(jī)械操作。也就是說，微電子機(jī)械系統(tǒng)集成了機(jī)械操作、獲取和處理信息為一體。微電子機(jī)械系統(tǒng)的優(yōu)勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的機(jī)械電子，去不僅僅僅是傳統(tǒng)的機(jī)械電子直接微型化，而是從物質(zhì)的構(gòu)造、標(biāo)準(zhǔn)、材料和工作原理方面遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械電子概念和范疇。微電子機(jī)械系統(tǒng)是在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，是把微電子、微機(jī)械、傳感器結(jié)合到一起的技術(shù)。此技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)延伸到通訊、軍事、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域，如若這個(gè)技術(shù)一且步入成熟構(gòu)成產(chǎn)業(yè)，必將對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國防建設(shè)以及社會(huì)進(jìn)步產(chǎn)生重大影響。微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)微電子機(jī)械系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢，重要具體表現(xiàn)出在加工微型化、微型化的加工器件髙度集成、以硅為基材料。微型化一般的機(jī)械加工技術(shù)都是在厘米水平上進(jìn)行的，而微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的加工是在納米水平上，這就必定使得用微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)制作的東西從體積、重量、功耗等方面大大降低，成品也便于攜帶。集成化一般來說越小的東西越容易集成化，微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)微小的器件便有利于集成，能夠構(gòu)成不同功能的陣列，以至是特別復(fù)雜的微系統(tǒng)。硅基材料砝是微電子機(jī)械系統(tǒng)的器件的重要加工材料，由于，貴的強(qiáng)度、硬度和鐵相當(dāng)，密度有接近于呂，熱傳導(dǎo)率又接近鎢和鉬，而且價(jià)格上也比較便宜，這使得硅成為微電子機(jī)械系統(tǒng)器件的理想基材料，使大批量生產(chǎn)成為可能。智能化我們能夠利用硅的光電效應(yīng)制備光電傳感器，壓阻效應(yīng)制備微力學(xué)傳感器，PN結(jié)和“Hell〞效應(yīng)制備溫度和氣敏傳感器。為了提髙微電子機(jī)械系統(tǒng)的信噪比，通常把以硅為基材料的傳感及信號處理器和轉(zhuǎn)換電路結(jié)合在一起。這樣還能夠提升微電子機(jī)械系統(tǒng)的測量靈敏度和精到準(zhǔn)確度，極大的提升響應(yīng)速度，省去的復(fù)雜的接口技術(shù)。低能耗、高靈敏度.高效率微電子機(jī)械系統(tǒng)和傳統(tǒng)的機(jī)械電子系統(tǒng)相比所消耗的能量大大降低，但卻能夠比其快十倍以上的速度去完成一樣的任務(wù)。比方微型泵〔5x5x0.7mm)的流速比小型泵快一千多倍，而且工作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)信號延遲等問題。微電子機(jī)械體統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)微電子機(jī)械技術(shù)的基礎(chǔ)由微體機(jī)械加工技術(shù)、外表微機(jī)械加工技術(shù)、金屬微機(jī)械加工技術(shù)。下面我們進(jìn)行一一介紹。微體機(jī)械加工技術(shù)(1)腐蝕技術(shù)：構(gòu)成微體構(gòu)造的主要手段是腐蝕技術(shù)，所以微機(jī)械加工技術(shù)的關(guān)鍵就是腐蝕技術(shù)。腐蝕技術(shù)重要分為三類：各向異性腐蝕技術(shù)，它是根據(jù)某種腐蝕液在硅的各個(gè)晶體上具有不同的腐蝕效果及腐蝕速度也不同來制造微型零件的；電化學(xué)腐蝕技術(shù)，它是利用了濕法腐蝕技術(shù)的電化學(xué)原理，此技術(shù)能夠子宮終止腐蝕，精到準(zhǔn)確控制腐蝕水平，如今重要應(yīng)用于桂構(gòu)造的制備；干法腐蝕技術(shù)，這個(gè)腐蝕技術(shù)的分辨率和精到準(zhǔn)確度很高，重要包括了等離子提腐蝕、離子束腐蝕、反應(yīng)離子腐蝕等方法。(2)硅鍵合技術(shù)：為了將加工經(jīng)過中分開值周的部件結(jié)合在一起我們通常采取鍵合技術(shù)，此技術(shù)重要分為兩類：一種是在高溫下使硅-砝直接鍵合的技術(shù)，另一種是在靜電引力作用下使硅和玻璃結(jié)合，叫做靜電鍵合。金屬微機(jī)械加工技術(shù)金屬微機(jī)械加工技術(shù)簡稱LIGA技術(shù)，此技術(shù)利用X射線加工金屬材料，或者陶瓷和塑料等，對它們進(jìn)行深層光刻電鑄。這項(xiàng)技術(shù)還能夠用來加工三維構(gòu)造。用金屬制造模型的微型，用來制造其他材料零部件。外表微機(jī)械加工技術(shù)(1)多層無應(yīng)力薄膜沉積技術(shù)，怎樣選取適當(dāng)?shù)墓に嚄l件是此技術(shù)的關(guān)鍵。這個(gè)技術(shù)能夠制造多種母材，如眭、氮化硅、聚酖亞胺等。(2)犧牲層技術(shù)，此技術(shù)將兩層薄膜的上層保留下層腐蝕掉，進(jìn)而得到一個(gè)空腔構(gòu)造。這是一個(gè)非常主要的技術(shù)。微電子機(jī)械系統(tǒng)的詳細(xì)應(yīng)用如今，微電子機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)滲入各行各業(yè)，在通訊、電子、生物等許多領(lǐng)域占領(lǐng)主要地位。下面重要介紹幾種應(yīng)用。微傳感器1962年第一臺(tái)硅微壓力傳感器問世。發(fā)展到今天微壓力傳感器已經(jīng)有了多種多樣的形式，重要包含?.面陣觸覺傳感器，微型加速度傳感器、諧振力敏傳感器等等。利用微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)和信號處理技術(shù)能夠制成的陣列觸覺傳感器能夠通過分布正在陣列中的力敏原件，獲取三維力信息，以實(shí)現(xiàn)對總力信息的檢測；在傳感器中參加激振元件盒測振元件制成諧振力敏傳感器，用來檢測機(jī)械構(gòu)造中的固有頻率隨外力作用而產(chǎn)生的頻率變化，進(jìn)而檢測外力的變化；微型加速度傳感器中的敏感構(gòu)造由四角支撐的高度對稱構(gòu)造構(gòu)成。通過壓阻電橋和電阻熱激振同步來檢測信號輸出。并在四邊和支撐框架之間加了四根諧振梁。微電機(jī)硅加工工藝的成熟解決了靜電電機(jī)的加工時(shí)精度難控制的問題，使加工尺寸做到亞納米水平。這極大地縮小了在兩個(gè)正負(fù)電極定子和轉(zhuǎn)子之間的間隔，進(jìn)而大幅度降低工作時(shí)的電壓。光電測度系統(tǒng)是由測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速器和取樣示波器構(gòu)成，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，轉(zhuǎn)子下面的光電二極管，轉(zhuǎn)子上的發(fā)射的激光照耀到光電二極管上。二極管上的亮電流和暗電流會(huì)發(fā)生變化。這個(gè)系統(tǒng)不僅使得測速范圍得到提髙，而且解決了測速系統(tǒng)測速范圍低的問題。除此之外，此系統(tǒng)測量方便，小巧輕便。機(jī)械諧振器和濾波器微電子機(jī)械系統(tǒng)中機(jī)械諧振器和濾波器具有較高的穩(wěn)定性和較低的能耗損失。具有很強(qiáng)的靈敏性在材料的選擇和設(shè)計(jì)方面。由于其振動(dòng)的頻率較低，所以，空氣阻尼還是有很大的影響的。研究人員研制出了和〗C1:藝兼容的技術(shù)，使得工作頻率能夠到達(dá)14.5MHz，大大提升了工作頻率。但工作頻率的上升會(huì)帶來其它麻煩。比方：能量的消耗增長。微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)瞻望微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展勢不可擋，已經(jīng)逐步滲入各個(gè)領(lǐng)域，也必將推動(dòng)它們的髙速發(fā)展。重要具體表現(xiàn)出在對移動(dòng)通信系統(tǒng)的推動(dòng)。(1)RF開關(guān)：微機(jī)械元件能夠制造RF開關(guān)。如今有許多元件已經(jīng)在開發(fā)，固然，存在著一些亟待解決的問題，比方，導(dǎo)電材料很小，這樣極易磨損消失。相信經(jīng)過科研人員的不懈努力，在不久的將來這個(gè)技術(shù)將會(huì)應(yīng)用到我們的生活中去。(2)可調(diào)電容：可調(diào)電容的頻率一般低于在50kHz,為了消除機(jī)械動(dòng)力和RF信號的交互影響，我們能夠充足發(fā)揮器件的機(jī)械慣性。進(jìn)而得到優(yōu)良性能的電容。但怎樣使得電容值和RF信號的均方根電平無影響以及怎樣消除串聯(lián)電阻仍然有待研究。(3)高頻微機(jī)械諧振器：MEM系統(tǒng)可以以利用微機(jī)械諧振器來建成。但這也只是設(shè)想，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法必需將元件終端和1C集成一體，這需要很長的時(shí)間。要是能夠保證微電子機(jī)械諧振器受溫度影響足夠小，那么這個(gè)設(shè)想的基準(zhǔn)振蕩器就能夠?qū)崿F(xiàn)。結(jié)束語綜合以上的講述，微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，也必將長期的在各個(gè)領(lǐng)域占領(lǐng)主要地位，十分是在以后推動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展上，將會(huì)起到特別主要的作用。如今，微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)在我們國家乃至世界的研究已