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mems工程师需要的资格证书
mems工程师需要的资格证书(原创版)目录1.MEMS 工程师的职业定义和重要性2.MEMS 工程师所需的资格证书3.如何获得这些证书4.总结正文MEMS 工程师,即微机电系统工程师,是一种专注于设计和制造微小机器和设备的工程师。
这些微小的机器和设备通常由电子和机械组件构成,被广泛应用于各种领域,如医疗、工业和消费类电子产品。
因此,MEMS 工程师对于现代科技社会的发展起着至关重要的作用。
作为一名 MEMS 工程师,需要具备一定的技术和知识,因此需要获得一些资格证书来证明自己的能力和专业知识。
这些证书可以提高工程师的专业水平,使他们在职业生涯中更具竞争力。
首先,MEMS 工程师需要具备基本的工程教育背景,通常要求至少拥有一个工程学学位,如机械工程、电子工程或材料工程等。
此外,他们还需要掌握相关的技术知识,如计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)等。
其次,MEMS 工程师还需要获得一些专业证书,以证明他们在微机电系统领域的专业能力。
例如,美国微机电系统学会(MEMS Innovation Group)提供的 MEMS 设计师证书,以及国际微电子及组装技术协会(International Society for Microelectronics and Packaging)提供的微电子组装技术证书等。
那么,如何获得这些证书呢?通常,获得这些证书需要参加相关的培训课程和考试。
这些课程和考试通常由专业的机构或学会提供,旨在帮助MEMS 工程师提高专业技能和知识。
总的来说,作为一名 MEMS 工程师,获得相关的资格证书是非常重要的。
这些证书不仅可以提高工程师的专业水平,还可以增加他们在职业生涯中的竞争力。
mems电容边缘场解析计算
mems电容边缘场解析计算
第一段:mems电容边缘场解析计算是一种用于分析mems电容器边缘场分布的方法。
这种方法可以帮助我们理解mems电容器的性能,并优化其设计。
在这个过程中,我们需要考虑电场的分布情况,以及边缘效应对电容器性能的影响。
第二段:为了进行mems电容边缘场解析计算,我们需要先了解mems电容器的结构和工作原理。
mems电容器由两个电极之间的绝缘层组成,当施加电压时,电场会在绝缘层的边缘形成边缘场。
这个边缘场的分布情况会影响电容器的性能。
第三段:通过边缘场解析计算,我们可以确定mems电容器在不同电压下的电场分布情况。
这有助于我们了解电场的强度和分布范围,以及边缘效应对电容器性能的影响。
同时,这种计算方法还可以帮助我们优化电容器的设计,以提高其性能和稳定性。
第四段:mems电容边缘场解析计算的准确性和可靠性对于mems电容器的设计和应用至关重要。
通过精确计算电场的分布情况,我们可以更好地理解电容器的工作原理,并预测其性能。
这有助于我们避免设计上的错误和不必要的浪费。
第五段:总之,mems电容边缘场解析计算是一种重要的方法,可以帮助我们分析mems电容器的边缘场分布,并优化其设计。
通过这种计算方法,我们可以更好地理解电容器的性能,并提高其效率和稳
定性。
在mems技术的发展和应用中,这种方法具有重要的意义,可以推动mems电容器的进一步发展和应用。
MEMS陀螺仪工作原理
MEMS陀螺仪工作原理MEMS陀螺仪是一种基于微电子机械系统(MEMS)技术的惯性传感器,用于测量和检测设备的旋转,例如飞行器、导航系统和移动设备。
这种陀螺仪基于科里奥利效应和惯性运动等原理,能够准确地测量设备的旋转角速度。
MEMS陀螺仪的工作原理基于两个主要的物理现象:科里奥利效应和惯性运动。
科里奥利效应是指当一个物体处于旋转状态时,在它上面施加一个力或者保持外力产生瞬时性的移动,将会引起物体相对于旋转轴的力的偏转。
利用科里奥利效应,MEMS陀螺仪可以测量设备绕旋转轴的旋转速度。
当设备开始旋转时,由于科里奥利效应,感应质量体会产生一个偏转力。
这个力会导致质量体以一定的频率进行振动。
感应电极会检测到这种振动,并将其转化成电信号输出。
具体来说,当感应质量体振动时,感应电极会产生一个电势差。
这个电势差可以通过测量电流或电压来获得。
通过将这个电势差与事先校准好的标准电势差进行比较,可以得到感应质量体的位移。
在旋转速度恒定时,感应质量体的振动频率与旋转速度成正比。
因此,通过测量感应质量体振动的频率,可以推导出设备的旋转速度。
为了提高测量的准确性和稳定性,MEMS陀螺仪通常与其他传感器结合使用,例如加速度计和磁力计。
这些传感器可以用来消除误差或校正陀螺仪的测量结果。
此外,MEMS陀螺仪还可以通过使用多个陀螺仪来进行冗余测量,提高系统的可靠性。
总结起来,MEMS陀螺仪的工作原理是基于科里奥利效应和惯性运动的。
通过检测感应质量体的振动频率,可以测量设备的旋转速度。
MEMS 陀螺仪具有体积小、功耗低、成本低和精度高等优点,因此在许多应用领域中得到了广泛的应用。
MEMS 技术_信息技术导论_[共3页]
5.3 微机电系统(MEMS)传感技术5.3.1 MEMS技术微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS),从广义上讲是指集微型传感器、微型执行器、信号处理器和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统,是一种多学科交叉的前沿性技术,几乎涉及自然及工程科学的所有领域,如电子、机械、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等,是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术,即微米、纳米精度的机械、电子加工技术。
1.MEMS的主要特点(1)微型化。
MEMS的器件体积小、质量轻、功耗低、性能稳定、谐振频率高、响应时间短,具有微米、纳米精度的加工,毫米级的体积。
(2)集成化。
可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感器阵列、微执行器阵列,甚至把多种功能的器件集成在一起,形成复杂的微系统。
即实现微机械、微电子技术集成。
(3)低成本。
用硅微加工工艺在一片硅片上可同时制造成百上千个微型电子机械装置或完整的MEMS器件,生产成本低,生产周期短,性能一致性好,对环境的损害小等。
即通过单硅片批量加工,降低成本。
2.MEMS的发展历程及国内外发展现状(1)MEMS的发展历程2001年6月在德国慕尼黑举行的国际固态传感器与执行器学术会议中,正式提出了微传感器的概念,并兴起了引入微机电系统技术研究微传感器的热潮。
受航空、航天、军事工业等高精尖技术需要驱动,在近20年的发展中,MEMS得到了极好的发展,并正以惊人的速度快速发展。
在技术发展中,由于受多个领域的工业基础限制,目前欧美军事强国发展成果最为突出。
我国随着航空军事工业的推动,也取得了相当好的成果。
MEMS经历了如下5个突破性发展阶段。
第一阶段:20世纪70年代,微机械压力传感器的成功研制;第二阶段:20世纪80年代,硅静电微电动机成功研制;第三阶段:20世纪90年代,喷墨打印头、硬盘读写头、硅加速度计和数字微镜器件等相继规模化生产;第四阶段:2001年,在航空、航天、军事、汽车、医学等领域得到应用;第五阶段:2010年,在手机、相机等民用领域得到广泛应用。
浅谈MEMS传感器的分类及应用领域
浅谈MEMS传感器的分类及应用领域MEMS的全称是微型电子机械系统(Micro-ElectroMechanical System),相对于传统的机械,它们的尺寸更小,最大的不超过一个厘米,甚至仅仅为几个微米,其厚度就更加微小。
采用以硅为主的材料,电气性能优良,硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度与铝类似,热传导率接近钼和钨。
采用与集成电路(IC)类似的生成技术,可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺,进行大批量、低成本生产,使性价比相对于传统机械制造技术大幅度提高。
微机电系统是指可批量制作的,将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
你可以把它理解为利用传统的半导体工艺和材料,用微米技术在芯片上制造微型机械,并将其与对应电路集成为一个整体的技术。
所以它是以半导体制造技术为基础发展起来的一种先进的制造技术平台MEMS传感器的分类:MEMS传感器的种类繁多,分类方法也很多。
下面是按照工作原理分类如下:其中每一种MEMS传感器又有很多种细分方法。
如加速度计,按检测质量的运动方式划分,有角振动式和线振动式加速度计等,种类繁多,常见的MEMS传感器有压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、惯性传感器、MEMS硅麦克风等等;MEMS传感器的品种多到可以以万为单位,且不同MEMS之间参量较多,没有完全标准的工艺。
这种行业特性让MEMS传感器制造的企业前期的研发投入过大,单品种的销量很难放大。
以惯性传感器为例,其市场盈亏平衡规模为月产1000万只,即企业须至少每月生产1000万只惯性传感器才能保持不亏本状态,根据调查,国内绝大多数企业都远低于这一规模。
国内最大的纯MEMS传感器公司美新至今是亏损的。
所以只有企业做的越大它的赢利能力才越强。
MEMS传感器的应用:MEMS传感器作为获取信息的关键器件,对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用,。
干货:有关MEMS的最详细介绍
干货:有关MEMS的最详细介绍虽然大部分人对于MEMS(Microelectromechanical systems,微机电系统/微机械/微系统)还是感到很陌生,但是其实MEMS在我们生产,甚至生活中早已无处不在了,智能手机,健身手环、打印机、汽车、无人机以及VR/AR头戴式设备,部分早期和几乎所有近期电子产品都应用了MEMS器件。
MEMS是一门综合学科,学科交叉现象及其明显,主要涉及微加工技术,机械学/固体声波理论,热流理论,电子学,生物学等等。
MEMS器件的特征长度从1毫米到1微米,相比之下头发的直径大约是50微米。
MEMS传感器主要优点是体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等,是微型传感器的主力军,正在逐渐取代传统机械传感器,在各个领域几乎都有研究,不论是消费电子产品、汽车工业、甚至航空航天、机械、化工及医药等各领域。
常见产品有压力传感器,加速度计,陀螺,静电致动光投影显示器,DNA扩增微系统,催化传感器。
MEMS的快速发展是基于MEMS之前已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。
MEMS往往会采用常见的机械零件和工具所对应微观模拟元件,例如它们可能包含通道、孔、悬臂、膜、腔以及其它结构。
然而,MEMS器件加工技术并非机械式。
相反,它们采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。
批量制造能显著降低大规模生产的成本。
若单个MEMS传感器芯片面积为5 mm x 5 mm,则一个8英寸(直径20厘米)硅片(wafer)可切割出约1000个MEMS传感器芯片(图1),分摊到每个芯片的成本则可大幅度降低。
因此MEMS商业化的工程除了提高产品本身性能、可靠性外,还有很多工作集中于扩大加工硅片半径(切割出更多芯片),减少工艺步骤总数,以及尽可能地缩传感器大小。
图1. 8英寸硅片上的MEMS芯片(5mm X 5mm)示意图图2. 硅片,其上的重复单元可称为芯片(chip 或die)。
mems工艺技术路线
mems工艺技术路线MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种将微电子技术与微机械技术相结合的新型技术,它能够在微米级别上制造出微小尺寸的机械结构。
MEMS技术在传感器、光学、生物医学等领域起着重要作用,因此MEMS技术的研究和发展受到了广泛关注。
MEMS工艺技术路线主要包括六个步骤:定义、制作图形、加工、建立结构、封装和测试。
首先是定义阶段,需要在硅片的表面上制作出所需的图形。
这一步主要依靠光刻技术,通过在硅片表面涂覆光刻胶,然后利用掩膜进行光阻曝光,再进行光刻胶的显影和刻蚀,最终形成所需图形。
这一步骤非常重要,也是MEMS工艺技术的核心。
接下来是制作图形阶段,即利用显影和刻蚀技术将所需图形转化为凹槽或凸起的结构。
这一步骤主要依靠湿法腐蚀和干法腐蚀技术来进行刻蚀,以形成所需的结构。
然后是加工阶段,需要对硅片进行剩余的加工处理。
这一步骤包括掺杂、扩散、沉积等工艺,以获得所需要的电学、磁学和光学特性。
建立结构阶段是通过层叠和结合不同材料形成完整的MEMS器件。
这一步骤需要利用薄膜沉积和刻蚀等工艺,将不同材料的层叠结合成为一体。
封装是将MEMS器件封装到特定的封装中,保护器件并提供良好的电气和机械性能。
这一步骤主要包括背面研磨、切割、粘接等工艺。
最后是测试阶段,对制造好的MEMS器件进行各种测试。
这一步骤主要包括电学测试、机械测试、光学测试等,以确保器件的性能符合设计要求。
总的来说,MEMS工艺技术路线是一个复杂而精细的过程,需要运用各种微加工和微细结构制造技术。
这一技术路线的研究与发展为MEMS技术的进一步应用和推广提供了重要的支持。
同时,MEMS工艺技术路线也需要不断地进行改进和创新,以适应不断发展的科技需求。
mems结构光原理
mems结构光原理小伙伴们!今天咱们来唠唠一个超酷的东西——MEMS结构光原理。
你知道吗?MEMS这个词看起来有点神秘,其实它就是微机电系统(Micro - Electro - Mechanical Systems)的缩写啦。
这就像是一个小小的微观世界里的机械和电子的大集合。
那结构光呢?想象一下,光不再是那种单纯的、散散的光线,而是像被精心编排过的舞蹈演员一样,有着特定的结构和模式。
MEMS结构光的产生呀,就像是一场微观世界里的魔法秀。
在这个微观的MEMS设备里,有一些超级小的机械结构,小到你得用显微镜才能看清楚它们的模样呢。
这些小结构就像是一个个小小的指挥官,它们可以对光进行操控。
比如说,有一些微小的反射镜或者衍射元件。
当光照射到这些小结构上的时候,就像光宝宝遇到了自己的小向导。
就拿那个小小的反射镜来说吧。
这个反射镜可不是普通的镜子哦。
它可以根据我们想要的结构光模式,快速地改变自己的角度。
就好像这个小镜子在说:“光光,你得按照我指的方向走,这样我们就能变出超酷的结构光啦。
”光呢,就乖乖地按照反射镜指的路走。
如果反射镜把光反射到不同的方向,而且是按照一定的规律来反射的话,那出来的光就不再是那种杂乱无章的样子了。
它就会形成特定的图案,这就是结构光啦。
那这些结构光有啥用呢?用处可大了去了。
比如说在3D成像方面。
你看现在那些超酷的3D扫描或者3D人脸识别技术。
MEMS结构光就像是一个超级助手。
它发射出的结构光照射到物体上,因为物体表面是有高低起伏的嘛,所以这个结构光打在上面就会产生变形。
就像你把一个精心编织好的图案毯子盖在一个形状奇怪的石头上,毯子就会跟着石头的形状变样。
然后呢,有专门的传感器来接收这个变形后的结构光信号。
通过对这些变形信号的分析,就能知道物体表面的形状啦,这样就可以构建出物体的3D模型。
这是不是超级神奇呀?再说说在一些精密测量领域的应用吧。
MEMS结构光就像是一把超级精确的小尺子。
它可以测量非常小的距离或者微小的物体形状变化。
mems 计算倾角
mems 计算倾角用MEMS计算倾角MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种微型电子机械系统,通常由微型传感器、微处理器和微机械组件组成。
在工程和科学领域,MEMS被广泛应用于测量和控制应用中。
其中一个常见的应用是测量物体的倾角或倾斜度。
本文将介绍如何使用MEMS 计算倾角,并探讨一些相关的技术和应用。
我们需要了解MEMS传感器的工作原理。
MEMS传感器通常基于微机械系统的变形或位移来测量物体的倾角。
常见的MEMS传感器包括加速度计和陀螺仪。
加速度计用于测量物体的线性加速度和倾斜度,而陀螺仪用于测量物体的角速度和旋转。
借助MEMS传感器,我们可以计算物体的倾角。
倾角是物体相对于重力矢量的角度。
传统上,倾角可以通过使用水平仪或倾斜仪来测量。
然而,现代技术的发展使得使用MEMS传感器更为方便和准确。
要计算倾角,我们首先需要获取MEMS传感器的输出数据。
这些数据通常以数字信号的形式提供,可以通过连接传感器到微处理器或电脑来获取。
接下来,我们需要将这些数字信号转换为物体的倾角。
对于加速度计,我们可以使用三轴加速度计的输出数据来计算物体的倾角。
通过测量物体在三个方向上的加速度,我们可以计算出物体相对于重力的倾角。
这可以通过应用三角函数来实现。
具体而言,我们可以使用反正切函数来计算物体在水平方向和垂直方向上的倾角。
然后,我们可以使用这些倾角来计算物体的综合倾角。
对于陀螺仪,我们可以使用其输出的角速度数据来计算物体的倾角。
通过积分陀螺仪的角速度数据,我们可以获得物体相对于初始位置的旋转角度。
然后,我们可以使用这个旋转角度来计算物体的倾角。
除了计算倾角,MEMS传感器还可以用于其他应用,如姿态控制和导航。
通过结合加速度计和陀螺仪的输出数据,我们可以实现更精确的姿态控制和导航。
例如,在飞行器中,MEMS传感器可以用于测量飞行器的姿态和方向,从而实现准确的飞行控制。
总结起来,MEMS传感器是一种用于测量倾角和姿态的微型电子机械系统。
MEMS技术,让世界尽在“掌”握
MEMS技术,让世界尽在“掌”握这个世界正在小型化!微机电系统(MEMS)技术的诞生,为人类实现世界尽在“掌”握中,提供了无限的可能……看智能手机传感器微结构、生物医疗基因测序芯片、美容护肤纳米3D细胞打印、智能灰尘、纳/皮型卫星……这些曾只出现于科幻电影的超级梦想,都正借助MEMS技术一一实现。
MEMS当之无愧被誉为微纳制造技术之“明珠”!什么是MEMS?MEMS器件阵列(如图,中央的正方体组件)MEMS的英文全称是Micro-Electro-Mechanical Systems,中文全称是微机电系统,在欧洲或被称为微系统,在日本或被称为微机械。
MEMS是能够实现机械、力学等功能的特殊半导体元件,主要包括传感器和执行器两大类,二者又统称为换能器(即Transducer)。
所谓换能器,是将能量从一种形式转换为另一种形式的装置。
MEMS集中了当今科学技术发展的许多尖端成果,涉及多种学科和工程技术,具有体积小、重量轻、功耗低、价格低、集成度高、可批量制造等优点,在消费电子、汽车电子、工业控制、健康医疗、航空航天和军事国防等领域市场广阔。
自20世纪80年代中后期MEMS技术崛起以来,其发展极为迅速,被认为是继微电子后又一个对国民经济和国防军事具有重大影响的技术领域,已成为21世纪国民经济新的增长点和提高国防军事能力的重要技术途径。
三大优势使MEMS赚足眼球虽然,不同MEMS器件的技术发展和商业化原因并不完全相同。
但是,MEMS器件和微加工技术的三个重要特点非常引人瞩目,被业内人士戏称为“3M”,即小型化(Miniaturization)、微电子集成(Microelectronics Integration)和高精度的批量制造(Mass Fabrication with Precision)。
小型化典型MEMS器件的长度约为1微米至1厘米。
当然,MEMS器件阵列或整个MEMS系统的尺寸会更大一些。
小尺寸能够实现柔性支撑,带来高谐振频率、低热惯性等优点。
mems激光雷达结构
mems激光雷达结构
MEMS激光雷达的结构主要包括机械式激光雷达和混合式激光雷达(MEMS)。
机械式激光雷达通过机械旋转实现激光扫描。
其激光发射部件在竖直方向上排布成激光光源线阵,可通过透镜在竖直面内产生不同指向的激光光束。
在步进电机的驱动下持续旋转,竖直面内的激光光束由“线”变成“面”,经旋转扫描形成多个激光“面”,从而实现探测区域内的3D扫描。
混合式激光雷达(MEMS)则是将微机电系统(MEMS)与振镜结合形成MEMS振镜,通过振镜旋转完成激光扫描。
驱动电路驱动激光器产生激光脉冲同时驱动MEMS振镜旋转,激光在旋转振镜的反射下实现扫描,经发射光学单元准直后射出。
希望以上信息可以帮到你。
isa标准 mems
ISA(Inertial Sensor Assembly)标准MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种基于微电子技术和微机械制造工艺的惯性传感器装配件。
它由加速度计和陀螺仪两个主要组件构成,能够测量和监测物体的线性加速度和角速度。
ISA标准MEMS在多个领域具有广泛的应用,包括航空航天、汽车、船舶、工业制造等。
其小巧、高精度和低功耗的特点使得它成为现代导航、姿态控制和运动跟踪系统中的重要组成部分。
首先,ISA标准MEMS的核心技术在于微电子和微机械制造工艺的结合。
它采用了微米级别的制造工艺,将传感器的关键组件集成在芯片上。
这种集成化的设计不仅大大减小了传感器的体积,还提高了系统的可靠性和稳定性。
其次,ISA标准MEMS的加速度计模块能够测量物体的线性加速度。
当物体受到外力作用时,加速度计能够感知到物体的加速度变化,并通过处理电路将其转换成电信号输出。
这样,我们可以利用加速度计来监测物体的运动状态、振动以及碰撞等情况。
另外,ISA标准MEMS的陀螺仪模块能够测量物体的角速度。
陀螺仪利用机械结构和微电子器件来感知物体绕其自身旋转的角速度。
通过对角速度的测量和分析,我们可以实时获取物体的旋转姿态、方向和角度变化。
ISA标准MEMS的应用非常广泛。
在航空航天领域,它可以被用于导航系统、飞行控制系统和姿态稳定系统中,为飞行器提供精准的位置和方向信息。
在汽车领域,它可以应用于车辆稳定性控制系统、惯性导航系统和碰撞检测系统等,提高行车安全性和驾驶体验。
此外,ISA标准MEMS还可以在工业制造中起到关键作用。
例如,在机床和机器人领域,它可以用于实现精确的工件定位和运动控制。
在船舶和海洋工程领域,它可以应用于船舶导航和姿态控制系统,确保船只的航行安全和稳定性。
综上所述,ISA标准MEMS作为一种基于微电子和微机械制造工艺的惯性传感器装配件,在各个领域都具有重要的应用价值。
MEMS技术及其应用(整理版)
机械类
微传感器
磁学类 化学类
力学 力矩 速度
加速度
位置
流量 角速度(陀螺)
气体成分
湿度
生物类 PH值 .
离子浓度
26
微执行器 马达 齿轮 开关 扬声器
微结构器件 薄膜 探针 弹簧 微梁
微腔 沟道 锥体 微轴
微光学器件 微镜阵列
微光扫描器
微斩光器 光编码器 微光阀
微干涉仪 微光开关 微透镜
.
27
MEMS制造工艺
技术基础:设计、工艺加工(高深宽比多层微结构)、微装配工艺、 微系统的测量等。
应用研究:如何应用这些MEMS系统也是一门非常重要的学问。人 们不仅要开发各种制造MEMS的技术,更重要的是如何将MEMS器件 用于实际系统,并从中受益。
.
25
MEMS器件根据其特性分成微传感器、微执行 器、微结构器件、微机械光学器件等。
.
18
OMOM智能胶囊消化道内窥镜系统(简称“胶囊内镜”)
金山科技集团研制的胶囊内镜
“胶囊内镜”是集图像处理、信息通讯、光电工程、 生物医学等多学科技术为一体的典型的微机电系统 (MEMS)高科技产品,由智能胶囊、图像记录仪、 手持无线监视仪、影像分析处理软件等组成。
图象记录仪
工作时间:8小时左右
.
13
国外MEMS 技术在引信中的应用
MEMS 技术在精确打击弹药引信中的应用
美国FMU2159/ B 硬目标侵彻灵巧引信及加速度计
.
14
MEMS 技术在灵巧弹药引信中的应用
采用MEMS 技术的弹道修正引信
装有弹道修正引信的MK64 制导炮弹
.
15
MEMS 技术在轻武器面杀伤弹药引信中的应用
MEMS & Microsystems:Design, Manufacture, and Nanoscale Engineering
Micro Cars
(Courtesy of Denso Research Laboratories, Denso Corporation, Aichi, Japan)
Rice grains
MEMS = a pioneer technology for Miniaturization –
A leading technology for the 21st Century, and an inevitable trend in industrial products and systems development
(ISBN 978-0-470-08301-7)
CONTENT
Chapter 1 Chapter 2 Chapter 3 Chapter 4 Chapter 5 Chapter 6 Chapter 7 Overview of MEMS and Microsystems Working Principles of Microsystems Engineering Science for Microsystems Design and Fabrications Engineering Mechanics for Microsystems Design Thermofluid Engineering and Microsystems Design Scaling Laws in Miniaturization Materials for MEMS and Microsystems
电子元器件分类品牌及中英文名网址
中文名英文名1爱普科斯EPCOS 德国2泰科TYCO 美国3兴勤(为勤)TKS 中国台湾4东电化TDK 日本5国巨YAGEO 中国台湾6基美KEMET 日本7红宝石RUBYCON 日本8黑金刚NCC日本9尼吉康NICHICON 日本10日精NISSEI 日本11华新WALSIN 中国台湾12立隆LELON 中国台湾13风华科技HF中国14日立HITACHI 日本15万裕SAMXON 中国16艾华AISHI 中国17三洋SANYO 日本18凯普松CAPXON 中国台湾19铱卫E-WAY中国台湾20法拉FARATRONIC 中国21太阳诱电TAIYO 日本22松下PANASONIC 日本23村田MURATA 日本24松田STE 中国25宏明SHM 中国26厦门万明WANMING 中国27时恒SHIHENG 中国28全威QAWELL 中国29瑞侃RAYCHEM 美国30百亨PAK HENG 中国台湾31来福LAIFU 中国32兴亚KOA 日本33威马WIMA 德国34冈谷OKAYA 日本35圣融达SINCERITY 中国36常捷CHANGJIE 中国37江海JIANGHAI 中国38嘉鸿JIAHONG 中国39皇华ameya360中国中文名英文名1美台DIODES 中国台湾2可瑞CREE美国3亿光EVERLIGHT 中国台湾4强茂PANJIT 中国台湾5长电CJ中国类属国家类属国家品牌品牌序号序号分类电阻电容类分类6国半NS(NATIONAL)美国7微芯MICROCHIP美国8爱特梅尔Atmel9麦瑞MICREL美国10罗姆ROHM日本11皇华ameya360中国12新电元SHINDENGEN日本13君耀BRIGHTKING中国台湾14凌特LINEAR美国15通嘉LEADTREND中国台湾16飞利浦PHILIPS荷兰17日电NEC日本18夏普SHARP日本19精工SEIKO NPC日本20雅马哈YAMAHA日本21理光RICOH日本22三菱MITSUBISHI日本23富士通FUJITSU日本24阿尔卑斯ALPS日本25三星SAMSUNG韩国26英特尔Intel美国27乐金LG韩国28美丽微FORMOSAMS中国台湾29固锝GOODARK(GD)中国30乐山LRC中国31威世VISHAY美国32安森美ON美国33恩智浦NXP欧洲34国际整流器IR美国35英飞凌INFINEON德国36仙童(飞兆)FAIRCHILD美国37德州仪器TI美国38瑞萨RENESAS日本39东芝TOSHIBA日本40冠西COSMO中国台湾41莫仕MOLEX美国42光宝LITEON中国台湾43艾赛斯IXYS德国44虹扬HY中国台湾45美商科斯德QSPEED美国46堂福MIC中国47佰鸿BRIGHT中国台湾48佳光LUCKY LIGHT中国49科纳KENA中国50深科STS中国51先科ST中国52意法半导体ST(STMICRO)欧洲半导体类无线通信协议标准如ZigBee、Bluetooth、Thread,WiFi芯片上主要来自国外的博公司 (Espressif)、北京联盛德微电子有限责任公司(Winner Micro)、瑞芯微电子股份有限公司(Rockchip) /// //http://www.chemi-con.co.jp http://www.nichicon.co.jp////////zh// http://www.yuden.co.jp////// ///http://www.koanet.co.jp //二三极管、传感器、晶振、时钟IC、电源管理//可见光LED,光耦器件,光感IC,红外线产品 /备注(排名不分先后)备注(排名不分先后)网址网址设计和制造各类微控制器、电容式触摸解决方案、先进逻辑、混合信号、非易失性存储器和射频 (RF) 元件触控感测控制器IP、MEMS感测器介面与安全技术/http://www.shindengen.co.jp////http://www.npc.co.jp/////cn///cn///cn/////cn///////////外的博通、高通、Marvell和我国台湾MTK等厂商,国内新岸线(Nufront乐鑫信息科技(上海)有限cro)、瑞芯微电子股份有限公司(Rockchip)又陆续推出低功耗WiFi SOC芯片类别。
mems陀螺的工作原理
mems陀螺的工作原理你知道MEMS陀螺吗?这可是个超级有趣的小玩意儿呢!MEMS陀螺呀,简单来说,就像是一个超级敏感的小侦探,专门探测物体的转动情况。
它的工作原理就像是一场微观世界里的奇妙舞蹈。
咱先从它的基本结构说起。
MEMS陀螺通常是在一个小小的芯片上构建起来的。
这个芯片里有一些特别的部件,比如说有振动的结构。
你可以把它想象成一个超级小的振子,这个振子就像一个爱跳舞的小精灵。
当这个陀螺所在的物体开始转动的时候,就像是这个小精灵所在的舞台开始旋转起来了。
这个振子呢,它本来是按照自己的节奏在那里欢快地振动着。
可是一旦有了转动,就像有人突然把它的舞台转了个方向,它就不乐意啦。
它会感受到一种特殊的力,这种力会让它的振动发生变化。
就好比你正在走路,突然有人拉着你往旁边走,你肯定得调整自己的步伐呀。
这个振子也是这样,它的振动会因为这个转动产生的力而发生扭曲。
然后呢,这个陀螺里还有一些特别聪明的小部件,它们就像是眼睛一样,能够精准地发现这个振子振动的变化。
这些小部件就会把这种变化转化成电信号。
这就像是这个小侦探发现了线索,然后赶紧把这个线索用一种特殊的语言,也就是电信号,报告给外面的世界。
你可能会想,这么小的东西,怎么就能这么精准地探测到转动呢?这就不得不佩服那些制造MEMS陀螺的科学家们啦。
他们把这个微观的世界打造得如此精妙。
每一个小部件的尺寸、材料的选择,都是经过精心考量的。
就像厨师做菜,每一种调料的用量都得恰到好处,才能做出美味的菜肴一样。
而且呀,MEMS陀螺在我们的生活里可有不少的用处呢。
在手机里,它就像一个小管家。
当你把手机横过来看视频的时候,它就会告诉手机屏幕,该换个方向显示啦。
要是没有它,你每次看视频都得自己手动调整屏幕方向,多麻烦呀。
在汽车里,它也很重要呢。
它可以帮助汽车的电子系统知道汽车是不是在转弯,转弯的速度有多快。
这就像是汽车的一个小助手,时刻告诉汽车自己的动态情况。
如果汽车没有这个小助手,那在一些自动驾驶或者安全辅助功能方面,可就会变得很傻啦。
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MICROSYSTEMS’WORLD AN INTRODUCTIONMEMS is a process technology used to create tinyintegrated devices or systems that combinemechanical and/or sensor with electricalcomponents.They are preferably fabricated usingintegrated circuit(IC)batch processing techniquesand can range in size from a few micrometers tomillimetres.These devices(or systems)have the ability to sense, control and actuate on the micro scale, and generate effects on the macro scale.The interdisciplinary nature of MEMS utilizes design,engineering and manufacturing expertise from a wide and diverse range of technical areas including integrated circuit fabrication technology,mechanical engineering,materials science,electrical engineering,chemistry and chemical engineering,as well as fluid engineering,optics, instrumentation and packaging.The complexity of MEMS is also shown in the extensive range of markets and applications that incorporate MEMS devices. MEMS can be found in systems ranging across automotive,medical,electronic,communication and defence applications.Current MEMS devices include accelerometers for airbag sensors,inkjet printer heads, computer disk drive read/write heads,projection display chips,blood pressure sensors,optical switches,microvalves,biosensors and many other products that are all manufactured and shipped in high commercial volumes.MEMS(Micro Electro-Mechanical System) is an acronym that originated in the United States, and is also referred to as Microsystems Technology(MST) in Europe.Regardless of terminology, the uniting factor of a MEMS device is in the way it is made. While the device electronics are fabricated using‘computer chip’IC technology, the micromechanical components are fabricated by sophisticated manipulations of silicon and other substrates using micromachining processes.While integrated circuits are designed to exploit the electrical properties of silicon, MEMS takes advantage of either silicon’s mechanical properties or both its electrical and mechanical properties.In the most general form, MEMS consist of mechanical microstructures,microsensors, microactuators, and microelectronics,all integrated onto the same silicon chip.Pressure SensorNovaSensorHOW LARGE ARE MEMS?Wafer (10 cm)Chip (~1 cm)Virus (~10 nm)Transistor(~1 µm)Molecules(~1 nm)Hair(~100 µm)Advantages of MEMSSCALING ISSUES•Scaling involved with MEMS is tremendous(often >1000X smaller than the macroscopic counterpart)–our experience and intuition of macro-scale phenomena and designs will not transfer directly to the microscale•Must have a good understanding for the scaling properties of the key physical phenomena involved with the MEMS–Mass–Pressure–Friction–…•Scaling properties of any one phenomena could:–present a barrier to performance or feasibility–require design strategies that are different than that used for macro-scale versions–require specialized fabrication processes and materials•High surface-to-volume ratio of MEMS require more attention in controlling the surface characteristics.SCALING PHYSICAL PHENOMENAReducing Dimensions by s causes:-volume forces (mass) to be reduced by s3-surface forces (pressure, friction, electrostatic, ...) to be reduced by s2-line forces (surface tension) to be reduced by s3)2)1)Log DimensionLogForceSCALING OF MECHANICAL SYSTEMS •Mechanical Stiffness of a Cantilever Beam:F x= k x x[N]k x= w t3 E/ (4 L3)[N/m]w:width of beamt:thickness of beamE:elastic modulus (Single Crystal Silicon ~200 GPa)L:length of beam–Scales down linearly with dimensions (mass and inertial force scale as s-3)–Micromechanical systems are stiffer than macromechanical systems (relatively speaking), so can withstand tremendous accelerations without breaking or being disturbed•Negative Consequence of Rapidly Scaled Mass–Inertial sensor performance is proportional to the mass of the proof mass •MEMS inertial sensors must be able to resolve smallerdeflections than macroscopic inertial sensorsSCALING OF FLUIDIC SYSTEMS •Reynolds number is a function of sizeRe= (ρV D) / µ[unitless]ρ:densityV:characteristic velocityD:characteristic length or diameterµ: viscosity–Re> 4000 = Turbulent (macroscopic flow)–Re< 2000 = Laminar (microscopic flow)•makes it difficult to mix two liquids in microscopic fluidicsystems (mixing dominated by simple diffusion)•Bubbles can be a BIG problem!!! (or a useful tool…)SCALING THERMAL SYSTEMS •Miniaturizing thermal systems–Increase surface-to-volume ratios•heat is conducted out more quickly •With micromachining it is possible to make excellent thermally isolated (or conductive) structures•One of the most successful MEMS applications is the inkjet printer head, superseding even automotive and medical pressure sensors.•Inkjet printers use a series of nozzles to spray drops of ink directly on to a printing medium.Droplets of ink can be formed in 2different ways:thermally or piezoelectrically.•Invented in 1979by Hewlett-Packard, MEMS thermal inkjet printer head technologyuses thermal expansion of ink vapour.Within the printer head there is an array of tiny resistors(heaters)that can be fired under microprocessor control with electronic pulses of a few milliseconds(usually less than3microseconds).Ink flows over each resistor,which when fired,heat up at 100millionºC/s,vaporizing the ink to form a bubble.As the bubble expands, some of the ink is pushed out of a nozzle.When the bubble collapses, a vacuum is created which pulls more ink into the print head from the reservoir in the cartridge.It is worth noting there are no moving parts in this system (apart from the ink itself)illustrating that not all MEMS devices are mechanical.•A piezoelectric element can also be used to force the ink through the nozzles. In this case, a piezoelectric crystal is located at the back of the ink reservoir of each nozzle. The piezoelectric crystal element receives a very small electric charge causing it tovibrate.When it vibrates inwards it forces a tiny amount of ink out of the nozzle.As the element vibrates back out,it pulls some more ink into the reservoir to replace the ink that was sprayed out.Epson patented this technology but it is also used by the majority of the other leading printer companies.•MEMS has enabled more and more heating elements and piezoelectric crystals to be incorporated into a printer head.Early printers had12nozzles with resolutions of up to92dpi possible.Today,modern inkjet printers have up to600nozzles which can all fire a droplet simultaneously enabling4800dpi.Epson,Lexmark,Hewlett-Packard, Olivetti,Xerox and Canon all use a form of these MEMS in their inkjet printers. Over 350million units were sold in 2000.DROPLET EJECTION PRINCIPLE ACTUATOR MICRO SECTION2Texas Instruments Digital Micromirror DeviceMEMS sensormicroseismometerlow power interfacemicropower analog CMOSADCDSP and controlmicropowerDSPRF network interfacemicropower RF CMOS VCOSYSTEMSAPPLICATIONSToday, high volume MEMS can be found in a diversity of applications across multiple markets:A MEMS device may find numerous applications across a diversity of industries.For example, the MEMS inkjet printer head nozzle in widespread use today has developed from a nozzle originally used in nuclear separation.AUTOMOTIVE APPLICATIONS…•First MEMS product fully integratedwith circuits…Surface Micromachined Inertial SensorsSEM photograph of a vertical accelerometer; planar view (top) and a close up of the membrane structure (bottom) (MOTOROLA).MOTOROLA VERTICAL ACCELEROMETERMore than 10million units have been shipped !!!The first wave of MEMS was automotive and the killer app was airbag triggers.The second wave of MEMS was consumer electronics and portrait-to-landscape auto-switching was the killer app.Now the third wave of MEMS has begun, according to several MEMS experts, namely medical applications of MEMS, with the killer app likely tobe point-of-care diagnostics.Pressure SensorNovaSensorBIOMEDICAL APPLICATIONS ……Biomedical Microactuators Micropumps, valves, filters, needles …•Precisely controlling gases and fluids is critical–diagnostic systems –surgical systems –therapeutic systems•Many efforts exist to develop reliable low-cost high-precision–microneedles –microfilters –microvalves–micropumpsKeller (UCB)Pisano (UCB)…Penetrating Microelectrodes …•Many configurations–# of shanks, electrodes, dimension•For recording or stimulationKensallWise (Univ. Michigan)Richard Norman (Utah)Greg Kovacs (Stanford)Kensall Wise (Univ. Michigan)…Microgrippersand MicrotweezersC.-J. Kim (UCLA / MAE)C. Keller (UCB)Texas Instruments Digital Micromirror Device•Digital Mirror Device–Individual tilting Al mirrors –Electrostatic Forces–Microfabricated on CMOS–Metal / Polymer MEMS ProcessOPTICAL APPLICATIONSMEMS Can Miniaturize Systems …Micro-Optical SystemsPresent•Micro-optics and optomechanical structures are made separately •Assembly and alignment required10’s cmFuture•MEMS micropositioners and actuators are monolithically fabricated with micro-optics •On-chip micro alignment1 mmMing Wu (UCLA/EE)L. Fan and M. C. Wu, TRANSDUCERS 97Integrated Photonics LaboratoryMicrophotonics300-µm Ball LensMicro-XYZ Stages • 3 degrees of freedom•Independent movement of x, y, and z•Large travel distance ( > 150 µm)•Fine positioning resolution (~ 30 nm)•Fully self-assembledMicroactuatorsMEMS Art & Style …MEMS Can Miniaturize Systems …Triple-Piston Microsteam Engine -Water inside of three compression cylinders is heated by electric current and vaporizes,pushing the piston out.Capillary forces then retract the piston once current is removed (Sandia Lab.)The world's smallest guitar is 10micrometers long --about the size of a single cell --with six strings each about 50nanometers, or 100atoms,wide.Made by Cornell University researchers from crystalline silicon and with electron-beam lithography and wet etching.MAD MEMS !ELECTRO-DISCHARGE MACHININGE-BEAM LITHOGRAPHYSURFACE MICROMACHINING AND CAPILLARITY。