微型机械将该技术
机械电子学-第01章参考答案
机械电子学-第1章习题-参考答案1-1试说明较为人们接受的机电一体化的含义。
(★)答:机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-2机电一体化的目的是什么?答:提高系统的附加价值,即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源,并使产品结构向短小轻薄化方向发展从而不断满足人们生活的多样化和生产的省力化、自动化需求。
1-3机电一体化时代的特征是什么?(★)答:机电一体化时代是以机电有机结合为时代特征,具体的说就是以微型计算机为代表的微电子技术逐步向机械领域渗透,并与机械技术有机的结合,为机械增添“头脑”,使其增加新的功能。
1-4何谓机电一体化技术革命?(★)答:将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以“智能”的技术革新潮流可称“机电一体化技术革命”。
1-5说明我国机电一体化优先发展的领域?答:数控机床等机制设备、电子化量具量仪、工业自动化控制仪表、电子化低压电表、工业机器人、电子化家用电器、电子控制轻工机械、电子控制纺织机械、机电一体化医疗机械、汽车机电一体化、机电一体化办公机械、机电一体化印刷机械、机电控制系统电子化、数码照相机、数码摄影机。
1-6优先发展的机电一体化领域必须同时具备哪些条件?答:a、短期或中期普遍需要;b、具有显著的经济效益;c、具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础;d、社会效益十分显著。
1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成?分别实现哪些功能?(★)答:1-8.工业三大要素指的是什么?(★)答:物质、能量、信息。
1-9.机电一体化的三大效果是什么?答:省能、省资源、智能化。
1-10.说明机电一体化系统(产品)的设计步骤。
答1-11.机电一体化系统(产品)的主要评价内容是什么?答:①、主功能,高性能化、低价格化、高可靠性化;②、计测、控制功能,智能化;③、动力功能,智能化;④、构造功能,轻薄短小化。
举例说明mems的应用及例中mems器件的原理
举例说明mems的应用及例中mems器件的原理MEMS(微机电系统)是一种将微型机械结构与电子技术相结合的技术,它可以将传感器、执行器和其他微型器件集成在一起,以实现各种应用。
下面将以几个常见的MEMS应用为例,详细介绍其原理。
1.加速度计加速度计是一种测量物体加速度的传感器,广泛应用于智能手机、游戏手柄、汽车安全气囊等设备中。
MEMS加速度计通常由一个微型质量块和一对微型弹簧组成。
当被测试物体加速度改变时,质量块会移动,并产生微小的尺寸变化。
这种变化可以通过电容或压阻传感器来检测,从而得到加速度的值。
2.陀螺仪陀螺仪是用于测量物体角速度的传感器,常见于飞行器、导航设备等应用中。
MEMS陀螺仪通常由两个共面的振动器组成。
当物体发生旋转时,由于科里奥利力的作用,振动器之间会产生微小的力。
这种力会导致振动器的位移,通过检测振动器的位移变化,可以得到物体的角速度。
3.压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力,广泛应用于医疗设备、工业自动化等领域。
MEMS压力传感器通常由一个微型薄膜和一个微型腔室组成。
当受到外部压力时,微型薄膜会发生微小的弯曲变形。
通过检测薄膜的变形,可以得到压力的值。
4.振动传感器振动传感器用于测量物体的振动或震动,常见于汽车、建筑结构监测等领域。
MEMS振动传感器通常由一个微型质量块和一个微型弹簧组成,类似于加速度计的结构。
当物体振动时,质量块会受到振动力的作用,从而产生微小的尺寸变化。
这种变化可以通过电容或压阻传感器来检测,从而得到振动的值。
总结起来,MEMS器件的原理都是基于微小的物理变化或力的作用。
通过将微型机械结构和电子技术相结合,可以实现对这种变化或力的检测和测量,从而得到各种物理量的值。
这种集成化的设计使得MEMS器件具有体积小、功耗低、响应速度快、成本低等优点,因此在越来越多的应用中得到了广泛的应用。
微机电系统技术及应用
微机电系统技术及应用微机电系统技术(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)是指一种集成微型机械、电子和计算机技术的系统,它利用微型加工技术将传感器、执行器和电子元器件等多种功能集成到一个芯片上,从而实现在微小空间内进行感测、信号处理和控制的复杂系统。
自20世纪80年代以来,MEMS技术在各个领域得到了广泛的应用,成为现代科技进步的重要方向之一。
一、MEMS技术的基本原理MEMS技术的实现基于微机械制造技术,即利用光刻、蚀刻、离子注入、薄膜沉积、微调工艺等多种微加工技术,在硅基底板上制造出微型机械和微型电子元器件,将它们集成在一起实现控制系统的复杂功能。
常见的MEMS元件包括传感器和执行器两类。
传感器一般是将物理量转换成电信号输出的元件,MEMS传感器主要有压力传感器、加速度传感器、角速度传感器、温度传感器、化学传感器等,它们的结构和工作原理各不相同。
以加速度传感器为例,它主要是通过微型悬臂等结构感受加速度的作用,在振动部件上加上感应电极,利用柔性连接器将机械运动转化成电信号输出。
执行器是将电信号转换成物理运动的设备,MEMS执行器主要有微型电机、微泵、微阀门和微喷头等。
以微型电机为例,它主要包括固定部件和旋转部件,其结构具有一定的复杂性。
电机的旋转部件通常采用转子-定子结构,采用MEMS技术可以制造出特殊形状的转子并将其悬挂在薄膜支撑结构上,转子与定子之间通过电容传感器实现控制,电容传感器输出的信号被用于控制电机的转速和方向。
二、MEMS技术的应用领域MEMS技术的应用范围非常广泛,包括空间、军事、医疗、汽车、电子信息等多个领域,在以下几个方面得到了广泛应用。
1.传感器MEMS传感器可以感测体积小、重量轻、功耗低、响应速度快、精度高等诸多优点,使之成为传感器领域的重要技术。
它广泛应用于汽车行业、工业自动化控制、医疗设备等领域,如安全气囊用于汽车碰撞检测、指纹识别传感器、手机加速度传感器等。
微型机器人的设计与应用
微型机器人的设计与应用近年来,微型机器人进入了人类的视野,在科技创新领域得到了广泛的应用和推广。
微型机器人是一种小型化的机器人,其体积和重量十分微小,可以执行各种任务和动作。
微型机器人的设计和应用,具有重要的意义和价值。
一、微型机器人的设计微型机器人的设计需要同步兼顾机械学、电子学、计算机学和材料学等方面的知识。
微型机器人的结构一般分为传感器、动力系统、执行器和控制系统四大部分。
1. 传感器:微型机器人需要配备各种传感器,以便感知周围环境,获取位置信息、姿态信息和环境信息等。
如机械臂可以使用红外传感器、超声波传感器、摄像头等,进行识别操作。
2. 动力系统:微型机器人需要配备适当的动力系统,以保证其运动和执行任务的能力。
可以使用微型电动机,燃料电池或者电池。
3. 执行器:微型机器人需要配备不同类型的执行器,以便可以完成各种任务。
如手臂遥控铲子等。
4. 控制系统:微型机器人需要配置合适的控制系统,控制其运动、姿态和高度等。
可以使用微型处理器、信号减弱器等,进行精细控制。
二、微型机器人的应用微型机器人的应用十分广泛,包括医疗、工业、探测和作战等领域。
以下是几个典型的应用领域。
1. 医疗领域:微型机器人可以在人体内进行手术操作,避免了传统手术中的切割、疼痛和创伤等。
如微型机器人可以用于神经外科、心外科和小部位手术等领域。
2. 工业领域:微型机器人可以在狭小空间内执行特殊机械操作。
如微型机器人可以用于汽车、飞机等复杂机器的维修。
3. 探测领域:微型机器人可以应用于各种环境探测,如化学污染物、地震监测、火灾探测、防疫等。
如微型机器人可以在受污染的环境下完成精确探测,找到污染源。
4. 军事领域:微型机器人可以进行隐蔽侦察、地雷拆除和训练等。
如微型机器人可以用于敌后侦察和情报获取等任务中。
三、微型机器人的发展趋势微型机器人在目前不断发展,未来也会有更多的应用和推广。
以下是几项未来发展趋势。
1. 更小更强的机器人:未来的微型机器人将变得更小、更敏捷、更强大。
微型机器人技术的研究现状和趋势
微型机器人技术的研究现状和趋势随着科技的发展和人们对机器人应用的需求增加,微型机器人技术逐渐引起了广泛关注。
本文将简要介绍微型机器人技术的研究现状,并展望未来的发展趋势。
一、微型机器人技术的定义和特点微型机器人是指尺寸小于一米的机器人系统。
与传统的机器人相比,微型机器人具有以下几个显著特点:1. 小巧灵活:由于尺寸的限制,微型机器人可以在狭小的空间内灵活操作,具备更广泛的应用场景。
2. 高度精准:微型机器人采用先进的传感器和控制系统,能够实现高精度的运动和操作。
3. 多功能性:微型机器人可以具备多种功能,如检测、监控、医疗等,实现多样化的任务。
二、微型机器人技术的研究现状1. 结构和材料:微型机器人的结构设计和材料选择是关键。
目前,研究者提出了多种创新的结构设计理念,例如仿生机器人、可展开式机器人等。
材料方面,研究者正在尝试使用纳米材料和生物材料,以提高机器人的性能和适应性。
2. 动力和驱动:微型机器人的动力和驱动系统是实现其运动和操作的关键。
电磁力、磁力、压力等多种驱动方式被用于微型机器人的驱动系统中。
此外,太阳能、燃料电池等新型能源也被研究者探索和应用。
3. 传感和控制:微型机器人的传感和控制系统是实现其高精度运动和操作的基础。
传感器技术的发展使得微型机器人能够获取更加准确的环境信息,而先进的控制算法则实现了机器人的自主决策与行动。
4. 应用领域:微型机器人技术在医疗、环境监测、无人探测等领域有着广阔的应用前景。
例如,在医疗领域,微型机器人可以用于内窥镜等医疗器械的操控和手术辅助;在环境监测领域,微型机器人可以用于检测和修复污染区域;在无人探测领域,微型机器人可以用于勘探灾难现场或危险环境。
三、微型机器人技术的发展趋势1. 多机器人协作:未来,微型机器人将更多地实现多机器人协作,形成机器人网络,实现复杂任务的分工合作。
2. 智能化:随着人工智能技术的进步,微型机器人将具备更高的自主决策能力和智能感知能力,能够更好地适应复杂环境和任务需求。
浅论微型机械加工技术及其应用
术一般采用万 向腐蚀剂 、异向腐蚀剂对单晶硅进行化学腐蚀 ,等到形成 不 同形状 的硅体后就移走腐蚀剂 , 再利用薄膜喷镀 、晶体移植、粘合等 技术来增 添所需材料,从而制成各种所需的微型机械元件。采用整体微 加工技术制成的微型机械各元件之间相互联结而达到非常精确匹配的结 构性能 , 但是单晶硅 内形成的元件都是薄膜型结构 ( 单簧、箔片、桥形 体等 ),或者是孔腔和 凹凸型结构( 洞孔、曲边、槽道等) 。这些元件只 能制造各种传感器 , 因而严重限制了微型机械的结构设计和应用潜力。 2 微型 机械 加工 技术 的应 用
1 微型 机械 加工技 术
11 集成 电路 J -技 术 . jr n
集成 电路加工技术是一种制作大规模集成 电路的平 面加工技术 ,目 前 已经成为一种较成熟 、发展快 的微型机枕 9工技术。这种技术的优点 口 在于 :第一 ,它和集成 电路具有非常好 的相容性 ,所 以,目前它已经成 功地运用于微型机械的光显示器 、加速度传感器等。第二 ,在制作微型 机械零部件中 ,该技术可以将刻蚀深度 降到最低 ,只有数百纳米 。但其 局限性在于只能用来制作硅材料的零部件。
构件。键合加工技术用于硅一硅直接键合 ,最大好处就是省去了磨片减 薄、抛光等复杂的工艺 ,从而为制造微 型机械构件节省 了大量时间。同 时, 键合加工技术还可以进行硅—玻璃键合 ,并通过与其它加工技术 的 结合而形成了掩 映一无掩膜腐蚀技术 、片上封装技术 、防粘附技术等 ,
为制作多层结构的微型机械构件创造了十分有利 的条件。 17 整 体 微 机 械 加 工 技 术 - 采用整体微加工技术来进行微型机械加工时,一般选用硅材料,因 为硅的导电性 能、伸缩性能非常好 , 适合制造 1 O 大小的零件 。该技 m
微型化机电一体化技术例子
微型化机电一体化技术例子微型化机电一体化技术是一种将微型化技术和机电一体化技术相结合的新型技术,它可以将机械、电子、计算机等多种技术融合在一起,实现微型化、高效化、智能化的目标。
下面,我们将列举一些微型化机电一体化技术的例子。
1. 微型化机器人微型化机器人是一种可以在微观尺度下进行操作的机器人,它可以在微观尺度下进行精确的操作,如微型加工、微型组装等。
微型化机器人通常由微型电机、微型传感器、微型控制器等组成,可以实现高精度、高效率的微型化操作。
2. 微型化传感器微型化传感器是一种可以在微观尺度下进行测量的传感器,它可以测量微小的物理量,如温度、压力、湿度等。
微型化传感器通常由微型电子元件、微型机械元件等组成,可以实现高精度、高灵敏度的测量。
3. 微型化电机微型化电机是一种可以在微观尺度下进行驱动的电机,它可以驱动微型机械、微型器件等进行运动。
微型化电机通常由微型电子元件、微型机械元件等组成,可以实现高效率、高精度的驱动。
4. 微型化液压系统微型化液压系统是一种可以在微观尺度下进行液压传动的系统,它可以实现微型机械的驱动、控制等功能。
微型化液压系统通常由微型液压元件、微型电子元件等组成,可以实现高精度、高效率的液压传动。
5. 微型化气动系统微型化气动系统是一种可以在微观尺度下进行气动传动的系统,它可以实现微型机械的驱动、控制等功能。
微型化气动系统通常由微型气动元件、微型电子元件等组成,可以实现高精度、高效率的气动传动。
6. 微型化机械臂微型化机械臂是一种可以在微观尺度下进行操作的机械臂,它可以实现微型物体的抓取、移动、放置等功能。
微型化机械臂通常由微型电机、微型传感器、微型控制器等组成,可以实现高精度、高效率的微型化操作。
7. 微型化机械加工系统微型化机械加工系统是一种可以在微观尺度下进行加工的系统,它可以实现微型零件的加工、制造等功能。
微型化机械加工系统通常由微型电机、微型传感器、微型控制器等组成,可以实现高精度、高效率的微型化加工。
mems微机电系统名词解释
mems微机电系统名词解释MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)是一种集成微型机械、电子与传感器功能于一身的微型设备。
它结合了传统的机械制造技术、半导体工艺和微纳米技术,将微型机械部件、传感器、电子电路以及微纳加工技术集成在一个晶圆上,以实现微型化、多功能化和集成化的目标。
以下是一些与MEMS相关的名词解释:1. 传感器(Sensor):一种能够感知并转换外部物理量、化学量或生物量的设备,可以将感应到的物理量转化为电信号。
2. 执行器(Actuator):一种能够接收电信号并将其转化为相应的机械运动的设备,用来实现对外界的控制或作用。
3. 微型机械(Micro-Mechanical):指尺寸在微米或纳米级别的机械部件,由微细加工技术制造而成,具有微小、精确和高效的特点。
4. 纳米技术(Nanotechnology):一种研究和应用物质在纳米尺度下的特性、制备和操作的技术,常用于MEMS器件的加工制造。
5. 惯性传感器(Inertial Sensor):一种基于测量物体运动状态和变化的MEMS传感器,如加速度计和陀螺仪。
6. 压力传感器(Pressure Sensor):一种可以测量气体或液体压力的MEMS传感器,常用于汽车、医疗、工业等领域。
7. 加速度计(Accelerometer):一种测量物体在空间中加速度的MEMS传感器,常用于移动设备、运动检测等应用。
8. 微镜(Micro-Mirror):一种利用MEMS技术制造的微型反射镜,通常用于显示、成像和光学通信等应用。
9. 微流体器件(Microfluidic Device):一种用于实现微小流体控制的MEMS器件,常用于生化分析、药物传递和微生物学研究等领域。
10. 无线传感器网络(Wireless Sensor Network):一种由多个分布式的MEMS传感器节点组成的网络系统,可以实现对环境信息的实时采集、处理和通信。
微型机器人技术的创新与应用
微型机器人技术的创新与应用随着科技的不断发展,微型机器人技术已经成为了研究人员们极具前途和挑战的研究方向。
微型机器人是指一种尺寸非常小,可以在微观尺度下进行操作和运动的机器人。
与传统机器人相比,微型机器人具有更高的移动精度和更灵活的机器人操作,能够在非常狭小的空间中完成许多现有机器人难以完成的操作。
微型机器人的创新技术微型机器人技术的创新主要有以下几个方面:1.微纳加工技术:微纳加工技术是制造微型器件和微型机器人的核心技术之一。
微纳加工技术可以生产出高精度的微型结构,如微型筛子,微型开关等。
2.微型能量技术:微型机器人的能源问题一直是制约其应用的一大难题。
目前,基于微型发电、太阳能和压电等技术的微型能源装置正在不断发展。
3.微传感技术:微传感器是微型机器人最核心的组成部分之一。
通过微型传感器能够获取环境信息,并将这些信息传递到控制系统或其他设备中,实现微型机器人的高精度操控和定位。
4.机器视觉技术:机器视觉技术可以让微型机器人“看到”周围环境,从而更好地控制其行动。
利用机器视觉技术,我们能够给微型机器人提供更为丰富和精准的控制信息。
微型机器人的应用领域微型机器人技术具有广泛的应用前景,尤其在以下三个领域中表现尤为突出:1.医疗领域:微型机器人可以在人体内部进行操作和治疗。
基于微型机器人技术,可以研发出可进行微创手术的机器人,比如可以进行内镜手术的微型机器人。
此外,还可以利用微型机器人进行药物释放、细胞治疗等新型治疗方式的研究和开发。
2.环境监测领域:微型机器人可以在环境中进行监测和检测。
利用微型机器人可以在难以进入的环境中进行监测,如在核事故场所、煤矿井下等环境中进行监控和数据采集。
3.军事领域:在军事领域,微型机器人可以充当侦察和监测的角色。
例如,利用微型机器人可以进行情报采集、监控敌方动态等。
未来展望微型机器人技术目前仍处于发展初期,未来还有很多的创新和发展空间。
预计在未来,微型机器人将会更加智能、性能更加卓越,且可以在更广泛的领域中应用。
微机电系统及微细加工技术
微机电系统及微细加工技术微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)是一种将微米尺度的机械结构、电子元器件和微处理器集成在一起的技术。
它利用微细加工技术来制造微小的机械设备和传感器,以实现对物理量、化学量和生物量的检测、测量和控制。
微机电系统的核心是微细加工技术,它是一种将传统的集成电路制造技术与微机械加工技术相结合的新技术。
通过微细加工技术,可以在硅基材料上制造出微小的机械结构和电子元器件,从而实现微机电系统的功能。
微机电系统的制造过程包括多个步骤,其中最关键的是光刻、薄膜沉积和蚀刻。
光刻是将光敏树脂涂覆在硅基材料上,并利用光刻机将图形投射到光敏树脂上,然后利用化学蚀刻将暴露在光下的部分去除,形成所需的结构。
薄膜沉积是将金属或者绝缘材料沉积在硅基材料上,用于制作电极、传感器等部件。
蚀刻是通过化学反应将硅基材料腐蚀,从而形成微小的结构。
微机电系统具有多种应用领域。
在生物医学领域,微机电系统可以用于制造微型传感器,实现对生物体内生理参数的监测。
在环境监测领域,微机电系统可以用于制造微型气体传感器,实现对空气中有害气体的检测。
在信息技术领域,微机电系统可以用于制造微型显示器和微摄像头,实现信息显示和图像采集。
此外,微机电系统还可以应用于汽车行业、航空航天领域和工业控制领域等。
微机电系统在实际应用中面临着一些挑战。
首先,微机电系统的制造过程非常复杂,需要高度精确的设备和工艺控制,制造成本较高。
其次,微机电系统的性能和可靠性受到环境和温度的影响,需要进行合理的封装和温度补偿。
最后,微机电系统的集成度和功耗也是一个挑战,需要在保证性能的同时尽量减小尺寸和功耗。
微机电系统是一种基于微细加工技术的新型集成技术,具有广泛的应用前景。
随着微细加工技术的不断发展和改进,微机电系统将在多个领域发挥重要作用,为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
mems技术3篇
mems技术第一篇:mems技术的发展与应用MEMS技术是指微型机电系统(Micro Electro Mechanical Systems)技术,即微型化的机械和电子元件集成在一起形成的系统。
该技术呈现出体积小、质量轻、功耗低、成本低、可靠性高、快速响应等优点,已经被广泛应用于数字信号处理、通信、医疗、航空航天等领域。
MEMS技术的发展可以追溯到20世纪60年代。
最初,MEMS技术主要应用于传感器领域,特别是压力和加速度传感器。
到了20世纪80年代,随着微电子技术的发展,MEMS技术得以进一步发展,并开始在生产中进行广泛应用。
MEMS技术的应用领域相当广泛,对于制药和生命科学应用来说,MEMS技术可以用于制定特定的生物反应器、可穿戴医疗设备和便携式医疗器械;在汽车制造领域,MEMS技术被应用于空气流量计、车速传感器、制动系统和车辆稳定控制系统;在航空航天领域,MEMS技术被广泛应用于姿态控制、导航、卫星通信和测量和检验系统等。
总的来说,MEMS技术的发展极大地推动了科技进步,让我们在各个领域的应用中都得到了非常大的便利。
相信在不久的将来,MEMS技术的应用领域会更加广泛。
第二篇:mems传感器的原理与应用MEMS传感器指的是采用MEMS技术生产的传感器,常用于测量物理量。
其原理是利用微型机械系统制造技术制造出来的结构,实现了对物理量的转换。
由于采用这种技术制造,MEMS传感器可以实现微型化和集成化,同时具有准确、灵敏度高、响应速度快、功率消耗低等优点。
MEMS传感器的应用非常广泛。
它们可以用于测量加速度、压力、温度、重力、光强度等物理量,并将数据变换成电信号输出。
MEMS传感器已经被广泛应用于航空航天、汽车制造、制造业、医疗设备、安全和控制等领域。
例如,在汽车行业中,MEMS传感器可以测量车速、制动压力、空气温度等数据,并控制车辆的稳定性;在医疗设备方面,MEMS传感器能够测量体温、心率、呼吸频率等生命体征信号,帮助医生确定病情。
MEMS工艺技术
MEMS工艺技术MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种将微型机械、电子元件和传感器集成在一起的技术,它具有体积小、功耗低、性能优良等优势。
MEMS工艺技术是制造MEMS器件所需的工艺流程,下面将介绍一下MEMS工艺技术的主要内容。
首先是薄膜沉积技术。
由于MEMS器件的尺寸很小,因此需要采用薄膜沉积技术来制造薄膜结构。
常见的薄膜沉积技术有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等。
CVD采用气体在一定条件下发生化学反应,产生固态薄膜,常用于制备多晶硅和二氧化硅等材料。
PVD则是利用高能量粒子轰击靶材,使靶材的原子或分子从靶表面剥离,随后沉积在基片上形成薄膜。
其次是光刻技术。
光刻是MEMS工艺中的重要步骤,用于制作图案。
它利用紫外光照射感光胶,在感光胶上形成图案,然后通过后续的腐蚀或沉积等工艺步骤将图案转移至基片上。
光刻技术需要借助于掩膜,即光刻胶膜上的透光性与所需图案的形状相对应,通过控制光刻胶膜的曝光和显影,就能制作出所需的图案。
另外一个重要的工艺是湿法腐蚀。
湿法腐蚀是对特定区域的材料表面进行腐蚀,形成所需的结构。
常用的湿法腐蚀液有氢氟酸、氢氧化钠等,通过控制腐蚀时间和温度,可以得到所需的结构形状。
此外,还有离子注入、金属沉积、表面湿化等工艺,这些工艺技术在MEMS器件的制造中都起到了重要的作用。
离子注入用于改变材料的性质,比如使其导电性变化;金属沉积常用于制作电极和连接器;表面湿化用于改变材料表面的能量特性。
综上所述,MEMS工艺技术是制造MEMS器件所必需的技术,涵盖了薄膜沉积、光刻、湿法腐蚀等多个工艺步骤。
这些工艺技术的运用,使得MEMS器件具备了体积小、功耗低、性能优良等优势,广泛应用于生物医学、环境监测、智能手机等领域。
随着微纳技术的不断发展,相信MEMS工艺技术也将不断完善,为制造更加先进的MEMS器件提供更多可能。
机械制作的微型机械与微纳制造技术
机械制作的微型机械与微纳制造技术微型机械和微纳制造技术是目前微纳技术领域的热门话题之一。
随着科技的不断进步,人们对于微型机械的需求也越来越高。
本文将介绍机械制作的微型机械与微纳制造技术的相关内容。
一、微纳制造技术的发展历程微纳制造技术是在微纳米尺度范围内进行制造的一种技术,它涵盖了微型机械、纳米材料、传感器等领域。
在过去的几十年中,随着电子、机械和材料科学的发展,微纳制造技术得到了长足的进步。
从最初的光刻技术到如今的纳米3D打印技术,微纳制造技术已经越来越成熟。
二、微型机械的分类和应用微型机械可分为传感器、执行器、驱动器等多种类型。
传感器用于检测和感知环境中的各种参数,执行器用于实现各种动作,驱动器用于提供能量和动力。
微型机械广泛应用于医疗、电子设备和环境监测等领域。
例如,微型机械可以应用于微创手术中,实现对病人的微创治疗,同时减少对病人的伤害;它也可以用于智能手机中的陀螺仪和加速度计,实现手机的自动旋转和晃动检测;此外,微型机械还可以应用于环境监测领域,例如抗菌纳米机器人可以应用于清洁食品加工设备。
三、微纳制造技术的挑战与解决方案微纳制造技术虽然取得了很大的发展,但仍然面临一些挑战。
首先是制造精度问题,微纳器件的制造需要高度精确的加工工艺,因此需要发展更加精细和高效的加工方式。
其次是材料选择问题,微纳器件的材料需要具备良好的机械强度、耐磨性和耐腐蚀性。
最后是制造成本问题,目前微纳制造技术的成本较高,需要降低成本才能大规模应用。
针对这些挑战,科学家们提出了一些解决方案。
首先,在制造精度上,目前的纳米3D打印技术已经可以实现亚微米级别的制造精度,同时还有更高精度的纳米影刻技术。
其次,在材料选择上,研究人员正在开发新的纳米复合材料和纳米涂层,以提高材料的性能。
最后,在制造成本上,改进和优化微纳制造工艺,推动设备的升级和降低材料成本都是有效的解决方案。
四、微纳制造技术的未来发展趋势微纳制造技术的未来发展趋势主要体现在以下几个方面。
微型机械加工技术发展现状和趋势
空 间、国防等领域 的发展将产 生重大 影响 。微 细机械 加工技
的孩子 吃亏 , 就教育孩 子做事要 先想 想 自己, 当然 只能让孩 这 子学会 自私 。对于这 些幼儿 ,教师 除 了在 幼儿 园对 他们进行
从 10 、0 0 万 2 0万加到 1 9 9 3年的 5 0万美元 。1 9 0 9 4年发布 的 《 国国防部技术 计划》 美 报告 , ME 把 MS列 为关键技术 项 目。
微型机械系统可 以完成大型机 电系 统所 不能完成的任务 。
微 型机械与 电子技 术紧密 结合 ,将使 种类繁 多 的微 型器件 问
目前微型加工技在美国的紧迫性应在这样一个新的重要技术领域与其他国术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中发展起来的家的竞争中走在前面建议中央财政预支费用为五年5000万硅平面加工和体加工工艺上世纪八十年代中期以后在liga美元得到美国领导机构重视连续大力投资并把航空航天加工微型铸模电镀工艺准liga加工超微细加工微细信息和mems作为科技发展的三大重点
展。
信息和 ME MS作为科技发展的三大重点。 美国宇航局投资 1
亿美 元着手研 制 “ 发现 号微 型卫星 ” 美 国国家科学 基金会把 , ME 作 为一个新 崛起 的研 究领域制 定了资助微型 电子机械 MS 系统 的研究 的计划 , 19 年开始 , 从 98 资助 MI, 州大学等 8 T加 所大 学和 贝尔实验室 从事这一 领域的研 究与开 发,年 资助额
~
果, 附加值高 。微型机 械的 目的不仅仅 在于缩 、 成化 、 集 来搜 索新原理 、 新功能 的 元 件和 系统 , 开辟一个 新技术领 域 , 形成批 量化产业 。
mems主要工艺
mems主要工艺MEMS(微机电系统)主要工艺是一种将微型机械结构与电子元件集成在一起的技术。
它通过制造微米级的机械结构和集成电路,实现了传感器、执行器和微型系统的功能。
MEMS主要工艺包括以下几个方面。
首先是材料选择和加工。
MEMS主要使用的材料有硅、玻璃、陶瓷、金属等。
这些材料具有良好的机械性能和化学稳定性,适合微型加工。
MEMS的加工技术主要包括光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、离子注入等。
这些技术能够实现微米级的结构制造。
其次是微加工技术。
MEMS的制造过程主要是通过微加工技术来实现的。
微加工技术包括光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、离子注入等。
光刻是将光敏材料暴露在紫外线下,通过光影效应形成图案,然后进行腐蚀或沉积等处理。
薄膜沉积是将薄膜材料沉积在基底上,形成所需的结构。
湿法腐蚀是通过溶液对材料进行腐蚀,形成微结构。
离子注入是将离子注入材料中,改变材料的性能。
其次是封装技术。
MEMS器件制造完成后,需要进行封装,以保护器件并提供连接接口。
封装技术主要包括封装材料的选择和封装工艺的设计。
常用的封装材料有环氧树脂、硅胶等。
封装工艺包括封装结构设计、封装材料的选择、封装工艺的优化等。
最后是测试和可靠性验证。
制造完成的MEMS器件需要进行测试和可靠性验证,以确保其正常工作和长期稳定性。
测试主要包括功能测试、性能测试和可靠性测试。
功能测试是检测器件是否能够实现设计的功能。
性能测试是评估器件的性能指标。
可靠性测试是评估器件在长期使用过程中的稳定性和可靠性。
MEMS主要工艺包括材料选择和加工、微加工技术、封装技术以及测试和可靠性验证。
这些工艺的应用使得MEMS能够实现微型化、集成化和高性能化的特点,广泛应用于传感器、执行器和微型系统等领域。
通过不断改进工艺技术,可以进一步提高MEMS器件的性能和可靠性,推动MEMS技术的发展。
先进制造技术试题库(附答案)
先进制造技术复习题一、填空题1.先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。
2.先进制造基础技术的特点除了保证优质、高效、低耗外,还应包括无污染。
3.微细加工中的三束加工是指电子束,离子束,激光束。
4. 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下,综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。
5.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构,这种主轴通常被称为空气轴承主轴。
6.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形,叠层实体制造,选择性激光烧结,熔融沉积制造。
7.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持,在产品设计或制造系统的物理实现之前,就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态,从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。
8.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长,氧化,光刻,选择扩散,真空镀膜。
9.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础,以计算机为基础。
10.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。
11.优化设计的三要素是:目标函数,设计变量,约束条件。
12.绿色设计的主要内容包括:绿色产品设计的材料选择与管理,产品的可拆卸性设计,可维修设计,产品的可回收性设计,绿色产品的成本分析,和绿色产品设计数据库。
绿色产品设计的材料选择与管理;产品的可拆卸性设计;产品的可回收性设计。
13.LIGA技术的工艺过程分为:(1)深层同步辐射X射线光刻;(2) 电铸成型;(3)模铸成型。
14.微细加工工艺方法主要有:三束加工技术,光刻加工,体刻蚀加工技术,面刻蚀加工技术,LIGA技术,牺牲层技术和外延生长技术。
15.工业机器人一般由机械系统,控制系统,驱动系统和智能系统等几个部分组成。
16.柔性制造系统的组成包括:加工系统,物流系统,信息控制系统和一套计算机控制系统。
17.MRP和MRPII分别是指物料需求计划和制造资源计划,而ERP是指企业资源计划,其核心思想是完全按用户需求制造。
微型机械加工技术发展现状和趋势及其关键技术
成制 造 , 格低 廉 , 价 将广 泛地 应用 于人 类生 活众 多领
域 。可 以预料 , 本世 纪 内 , 型机械 将逐 步从 实验 在 微 室 走 向实 用 化 , 工农 业 、 息 、 境 、 物 医疗 、 对 信 环 生 空 间 、 防等领 域 的 发展 将 产 生 重 大 影 响 。微型 机 械 国
生 产成本 ; 惯性 小 、 振频 率高 、 谐 响应 时间短 ; 约高 集 技 术成果 , 附加 价值 高 。微 型 机 械 的 目的 不仅 仅 在
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非 常活 跃 的技术 领 域 , 发 展不 仅 可带 动 许 多相 关 其
学 科 的发展 , 更是 与 国家科 技 发展 、 经济 和 国防建设
展。
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50m 的齿 轮 、 轮 泵 、 动 涡 轮 及 联 接 件 等 微 机 0/ ̄ 齿 气 械 。16 9 5年 , 坦 福 大 学 研 制 出 硅 脑 电极 探 针 , 斯 后
微机电MEMS技术
微机电MEMS技术随着科技的不断发展,微机电系统(MEMS)技术已经成为了现代科技领域中的一个热点话题。
MEMS技术是一种集成化的技术,它将微型机械结构、电子元件和集成电路等技术融合在一起,形成了一种新型的微型系统。
这种系统的特点是小型化、高集成度、低功耗和低成本等,因此在各个领域都有着广泛的应用。
MEMS技术的发展历程MEMS技术的发展可以追溯到上世纪60年代初期,当时美国贝尔实验室的研究人员发现,可以将晶体管等微型电子元件集成在一起,形成一种新型的微型系统。
这种系统可以实现自动化控制,从而解决了传统机械系统中存在的一些问题。
自此,MEMS技术开始逐渐发展壮大,不断被应用于各个领域。
在20世纪80年代,MEMS技术进一步得到了发展。
当时,研究人员发现,可以将微型机械结构与电子元件融合在一起,形成一种新型的微型系统,称之为微机电系统(MEMS)。
这种系统可以实现微型机械结构的自动化控制,从而实现各种功能。
MEMS技术的发展在20世纪90年代得到了进一步加强,得到了广泛的应用。
MEMS技术的应用领域MEMS技术在各个领域都有着广泛的应用。
其中,最为典型的应用领域是传感器和执行器。
传感器是一种能够将物理量转化为电信号的设备,而执行器则是一种能够将电信号转化为物理量的设备。
这两种设备都是微机电系统的核心组成部分,它们可以实现各种自动化控制功能。
MEMS技术在医疗领域也有着广泛的应用。
例如,可以利用MEMS 技术制造出微型探针,用于检测人体内部的病变情况。
此外,MEMS技术还可以制造出微型药物输送系统,将药物直接输送到患者的病变部位,从而实现更加精准的治疗。
MEMS技术在航空航天领域也有着广泛的应用。
例如,可以利用MEMS技术制造出微型惯性导航系统,用于飞行器的自动导航。
此外,MEMS技术还可以制造出微型加速度计和陀螺仪等设备,用于飞行器的姿态控制和定位。
MEMS技术在汽车领域也有着广泛的应用。
例如,可以利用MEMS 技术制造出微型气体传感器,用于检测汽车尾气的排放情况。
微纳机械系统的研究与应用
微纳机械系统的研究与应用Introduction微纳机械系统,简称MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems),是一种在微米、亚微米或纳米尺度上制造和操作机械系统的技术。
这种技术已经广泛应用于多个领域,例如医学、环境监测、航空航天、通信等。
本文将介绍微纳机械系统的研究与应用,探讨它在不同领域中的发展和应用。
1. 微纳机械系统的研究微纳机械系统的研究包括制备技术和器件设计。
在制备技术方面,MEMS的制造通常使用微影技术、离子注入、扫描探针显微镜等技术来实现微米和亚微米级别的结构制造。
器件设计方面,MEMS可以设计实现各种机械结构,例如微型机械臂、微型齿轮、微型马达等。
同时,设计过程中还需考虑器件弹性、铺膜厚度、摩擦系数等因素。
微纳机械系统的研究有助于理解微尺度机械结构的特性,为器件应用提供技术基础。
同时,研究还可以发现和改进微尺度试验平台,促进解决器件制造工艺及应用中面临的各种挑战。
2. MEMS在医学领域的应用MEMS在医学领域的应用有很多,包括微流体、微分析和微机械与微系统。
在微流体技术中,MEMS器件可以用于实现微型生化和紫外线光谱分析。
微分析技术可以通过MEMS实现血糖监测、血清素、白蛋白等生物标志物检测,并用于医疗健康领域的诊断。
在微机械与微系统方面,MEMS器件可实现远程植入式药剂输送、药品控制和药品导航等功能。
此外,MEMS技术也广泛应用于人体监测和治疗。
例如,MEMS设备可以监测人体脉搏、血压、心跳和呼吸,然后通过Bluetooth、Wi-Fi和其他无线技术进行数据传输和处理。
MEMS技术还可以实现微型活检器和微型传感器,用于组织和器官的真正等待质量控制。
3. MEMS在环境监测领域的应用MEMS技术在环境监测领域中的应用也十分广泛。
例如,微流体MEMS器件可用于实现微粒、气体和液体的分析和检测,这些技术可用于监测空气和水质的污染度。
此外,微机械和MEMS技术也应用于地震监测、气象预测、水文地质学以及环境监测的其他方面。
微电子机械系统MEMS概述
微电子机械系统MEMS概述微电子机械系统(MEMS)是一种集成在微型尺寸结构中的机械和电子元器件的技术。
MEMS技术将传感器、执行器和电子电路等一系列微型元器件集成在一起,形成一个完整的系统。
MEMS技术在多个领域中得到广泛应用,如医疗、汽车、航空航天、通信等,其特点是体积小、功耗低、响应速度快等优势。
MEMS技术的起源可以追溯到20世纪60年代,当时W. C. Hughes首次提出利用晶体管制作出微动力传感器。
在接下来的几十年里,MEMS技术得到了迅猛发展,其应用范围也不断扩大。
MEMS技术的核心是微加工技术,包括光刻、薄膜制备、干湿混合蚀刻等一系列工艺,这些工艺能够在微米尺度上加工出各种微结构。
MEMS技术的主要组成部分包括传感器和执行器。
传感器用于感知环境信息,如温度、压力、湿度等,同时还可以用于测量运动、加速度等。
传感器通常通过微加工技术在基片上制作出微结构,当受到外界刺激时,微结构会产生相应的变化,再通过电子电路进行信号放大和处理,最后输出所需的信息。
执行器则用于控制和操作外部物体,如驱动微机械臂的运动、控制液晶显示器的像素等。
执行器通常通过微加工技术制作出可移动的微结构,通过施加电压或电流,可以实现微结构的运动和控制。
MEMS技术的应用非常广泛。
其中最常见的应用是传感器。
MEMS传感器在汽车领域中被广泛应用,如车辆倾斜传感器、空气压力传感器、车速传感器等。
此外,MEMS传感器还在医疗领域用于血糖检测、体温监测、心率监测等。
MEMS技术还在通信领域得到广泛应用,如MEMS麦克风和扬声器用于手机、平板电脑等设备。
MEMS技术的发展还带来了一些新的应用,如微型投影仪、生物芯片、能量收集等。
微型投影仪可以将显示器的内容投影到墙壁或屏幕上,体积小、便携性好,适用于移动设备。
生物芯片结合了MEMS技术和生物学技术,可以实现对生物分子的检测和分析,可应用于基因测序、病原体检测等领域。
能量收集是指通过各种能量转换和收集技术,将环境中的能量转化为可用电能供应给MEMS系统,以减少对电池的依赖。
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微型机械将该技术.txt7温暖是飘飘洒洒的春雨;温暖是写在脸上的笑影;温暖是义无反顾的响应;温暖是一丝不苟的配合。
8尊重是一缕春风,一泓清泉,一颗给人温暖的舒心丸,一剂催人奋进的强心剂一、概念微型机械加工或称微型机电系统或微型系统是只可以批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型器件或系统。
其主要特点有:体积小(特征尺寸范围为:1μm-10mm)、重量轻、耗能低、性能稳定;有利于大批量生产,降低生产成本;惯性小、谐振频率高、响应时间短;集约高技术成果,附加值高。
微型机械的目的不仅仅在于缩小尺寸和体积,其目标更在于通过微型化、集成化、来搜索新原理、新功能的元件和系统,开辟一个新技术领域,形成批量化产业。
微型机械加工技术是指制作为机械装置的微细加工技术。
微细加工的出现和发展早是与大规模集成电路密切相关的,集成电路要求在微小面积的半导体上能容纳更多的电子元件,以形成功能复杂而完善的电路。
电路微细图案中的最小线条宽度是提高集成电路集成度的关键技术标志,微细加工对微电子工业而言就是一种加工尺度从微米到纳米量级的制造微小尺寸元器件或薄模图形的先进制造技术。
目前微型加工技术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中发展起来的硅平面加工和体加工工艺,上世纪八十年代中期以后在LIGA加工(微型铸模电镀工艺)、准LIGA加工,超微细加工、微细电火花加工(EDM)、等离子束加工、电子束加工、快速原型制造(RPM)以及键合技术等微细加工工艺方面取得相当大的进展。
微型机械系统可以完成大型机电系统所不能完成的任务。
微型机械与电子技术紧密结合,将使种类繁多的微型器件问世,这些微器件采用大批量集成制造,价格低廉,将广泛地应用于人类生活众多领域。
可以预料,在本世纪内,微型机械将逐步从实验室走向适用化,对工农业、信息、环境、生物医疗、空间、国防等领域的发展将产生重大影响。
微细机械加工技术是微型机械技术领域的一个非常重要而又非常活跃的技术领域,其发展不仅可带动许多相关学科的发展,更是与国家科技发展、经济和国防建设息息相关。
微型机械加工技术的发展有着巨大的产业化应用前景。
二、国外发展现状1959年,Richard PFeynman(1965年诺贝尔物理奖获得者)就提出了微型机械的设想。
1962年第一个硅微型压力传感器问世,气候开发出尺寸为50~500μm的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械。
1965年,斯坦福大学研制出硅脑电极探针,后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。
1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~12μm的利用硅微型静电机,显示出利用硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。
微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。
美国MIT、Berkeley、Stanford\AT&T和的15名科学家在上世纪八十年代末提出“小机器、大机遇:关于新兴领域--微动力学的报告”的国家建议书,声称“由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性,应在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面”,建议中央财政预支费用为五年5000万美元,得到美国领导机构重视,连续大力投资,并把航空航天、信息和MEMS 作为科技发展的三大重点。
美国宇航局投资1亿美元着手研制“发现号微型卫星”,美国国家科学基金会把MEMS作为一个新崛起的研究领域制定了资助微型电子机械系统的研究的计划,从1998年开始,资助MIT,加州大学等8所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与开发,年资助额从100万、200万加到1993年的500万美元。
1994年发布的《美国国防部技术计划》报告,把MEMS列为关键技术项目。
美国国防部高级研究计划局积极领导和支持MEMS的研究和军事应用,现已建成一条MEMS标准工艺线以促进新型元件/装置的研究与开发。
美国工业主要致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速度表等传感器有关领域的研究。
很多机构参加了微型机械系统的研究,如康奈尔大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫尔国家研究等。
加州大学伯克利传感器和执行器中心(BSAC)得到国防部和十几家公司资助1500万元后,建立了1115m2研究开发MEMS的超净实验室。
日本通产省1991年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划,研制两台样机,一台用于医疗、进入人体进行诊断和微型手术,另一台用于工业,对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施维修。
该计划有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究所等几十家单位参加。
欧洲工业发达国家也相继对微型系统的研究开发进行了重点投资,德国自1988年开始微加工十年计划项目,其科技部于1990~1993年拨款4万马克支持“微系统计划”研究,并把微系统列为本世纪初科技发展的重点,德国首创的LIGA工艺,为MEMS的发展提供了新的技术手段,并已成为三维结构制作的优选工艺。
法国1993年启动的7000万法郎的“微系统与技术”项目。
欧共体组成“多功能微系统研究网络NEXUS”,联合协调46个研究所的研究。
瑞士在其传统的钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上也投入了MEMS的开发工作,1992年投资为1000万美元。
英国政府也制订了纳米科学计划。
在机械、光学、电子学等领域列出8个项目进行研究与开发。
为了加强欧洲开发MEMS的力量,一些欧洲公司已组成MEMS开发集团。
目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来,例如:尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红血球,尺寸为7mm×7mm×2mm的微型泵流量可达250μl/min能开动的汽车,在磁场中飞行的机器蝴蝶,以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合(MIMU)。
德国创造了LIGA工艺,制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件。
美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微梁,控制其弯曲角度以影响飞机的空气动力学特性。
美国大批量生产的硅加速度计把微型传感器(机械部分)和集成电路(电信号源、放大器、信号处理和正检正电路等)一起集成在硅片上3mm×3mm的范围内。
日本研制的数厘米见方的微型车床可加工精度达1.5μm的微细轴。
三、国内现状我国在科技部、国家自然基金委,教育部和总装备部的资助下,一直在跟踪国外的微型机械研究,积极开展MEMS的研究。
现有的微电子设备和同步加速器为微系统提供了基本条件,微细驱动器和微型机器人的开发早已列入国家863高技术计划及攀登计划中。
已有近40个研究小组,取得了以下一些研究成果。
广东工业大学与日本筑波大学合作,开展了生物和医用微型机器人的研究,已研制出一维、二维联动压电陶瓷驱动器,其位移范围为10μm×10μm;位移分辨率为0.01μm,精度为0.1μm,正在研制6自由度微型机器人;长春光学精密机器研究所研制出直径为Φ3mm的压电电机、电磁电机、微测试仪器和微操作系统。
上海冶金研究所研制出了微电机、多晶硅梁结构、微泵与阀。
上海交通大学研制出Φ2mm的电磁电机,南开大学开展了微型机器人控制技术的研究等。
我国有很多机构对多种微型机械加工的方法开展了相应的研究,已奠定了一定的加工基础,能进行硅平面加工和体硅加工、LIGA加工、微细电火花加工及立体光刻造型法加工等。
四、技术发展趋势微型机械加工技术的发展刚刚经历了十几年,在加工技术不断发展的同时发展了一批微小器件和系统,显示了巨大生命力。
作为大批量生产的微型机械产品,将以其价格低廉和优良性能赢得市场,在生物工程、化学、微分析、光学、国防、航天、工业控制、医疗、通讯及信息处理、农业和家庭服务等领域有着潜在的巨大应用前景。
当前,作为大批量生产的微型机械产品如微型压力传感器、微细加速度计和喷墨打印头已经占领了巨大市场。
目前市场上以流体调节与控制的微机电系统为主,其次为压力传感器和惯性传感器。
1995年全球微型机械的销售额为15亿美元,有人预计到2002年,相关产品值将达到400亿美元。
显然微型机械及其加工技术有着巨大的市场和经济效益。
微型机械是一门交叉科学,和它相关的每一技术的发展都会促使微型机械的发展。
随着微电子学、材料学、信息学等的不断发展,微型机械具备了更好的发展基础。
由于其巨大的应用前景和经济效益以及政府、企业的重视,微型机械发展必将有更大的飞跃。
新原理、新功能、新结构体系的微传感器、微执行器和系统将不断出现,并可嵌入大的机械设备,提高自动化和智能水平。
微型机械加工技术作为微型机械的最关键技术,也必将有一个大的发展。
硅加工、LIGA 加工和准LIGA加工正向着更复杂、更高深度适合各种要求的材料特性和表面特性的微结构以及制作不同材料特别是功能材料微结构、更易于与电路集成的方向发展,多种加工技术结合也是其重要方向。
微型机械在设计方面正向着进行结构和工艺设计的同时实现器件和系统的特性分析和评价的设计系统的实现方向发展,引入虚拟现实技术。
我国在微型加工技术发展的优先发展领域是生物学、环境监控、航空航天、工业与国防等领域,建设好几个有世界先进水平的微型机械研究开发基地,同时亦重视微观尺度上的新物理现象和新效应的研究,加速我国微型机械的研究与开发,迎接二十一世纪技术与产业革命的挑战。
五、关键技术微型机械是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域,面临许多课题,涉及许多关键技术。
当一个系统的特征尺寸达到微米级和纳米级时,将会产生许多新的科学问题。
例如随着尺寸的减少,表面积与体积之比增加,表面力学、表面物理效应将起主导作用,传统的设计和分析方法将不再适用。
为摩擦学、微热力这等问题在微系统中将至关重要。
微系统尺度效应研究将有助于微系统的创新。
微型机械不是传统机械直接微型化,它远超出了传统机械的概念和范畴。
微型机械在尺度效应、结构、材料、制造方法和工作原理等方面,都与传统机械截然不同。
微系统的尺度效应、物理特性研究、设计、制造和测试研究是微系统领域的重要研究内容。
在微系统的研究工作方面,一些国内外研究机构已在微小型化尺寸效应,微细加工工艺、微型机械材料和微型结构件、微型传感器、微型执行器、微型机构测量技术、微量流体控制和微系统集成控制以及应用等方面取得不同程度的阶段性成果。
微型机械加工技术是微型机械发展的关键基础技术,其中包括微型机械设计微细加工技术、微型机械组装和封装技术、为系统的表征和测量技术及微系统集成技术。
六、前沿关键技术1、微系统设计技术主要是微结构设计数据库、有限元和边界分析、CAD/CAM仿真和拟实技术、微系统建模等,微小型化的尺寸效应和微小型理论基础研究也是设计研究不可缺少的课题,如:力的尺寸效应、微结构表面效应、微观摩擦机理、热传导、误差效应和微构件材料性能等。