MEMS技术及其应用(整理版)
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。
MEMS的原理及应用
MEMS的原理及应用前言微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS）是一种将微米尺度的机械元件和微电子元件集成在一起的技术。
它结合了机械学、电子学和计算机科学等领域的知识，广泛应用于各个领域。
本文将介绍MEMS的原理及其在不同领域的应用。
MEMS的原理MEMS的核心原理是利用微米尺度的机械结构来感知和操控物理量。
这些微米尺度的结构通常由硅或其他材料制成，并且与电子元件集成在一起。
MEMS器件利用微机械结构的运动或变形来实现各种功能。
下面是一些常见的MEMS原理：1.微加工技术：MEMS器件通常是通过光刻和微加工技术制作的。
这些技术允许制造出微米级别的机械结构和电子元件。
2.机械传感器：MEMS器件中最常见的一类是机械传感器，用于感知物理量如压力、加速度、温度等。
典型的机械传感器包括压力传感器、加速度传感器和陀螺仪等。
3.微操控器件：除了传感器，MEMS还包括微操控器件，用于操控物理量如运动、振动等。
例如，微镜头用于手机的自动对焦功能就是一种微操控器件。
4.集成电子元件：最重要的一点是，MEMS器件通常与集成电子元件一起工作。
传感器通过电子元件将感知到的物理量转化为电信号，而操控器件则接收电信号并操控相应的物理量。
这种集成使得MEMS器件具有高度的智能化和自动化能力。
MEMS的应用MEMS技术在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了几个典型的应用领域：1. 电子设备•手机：MEMS技术使得手机具备了更多的功能，如自动对焦摄像头、陀螺仪和加速度传感器等。
•智能手表：智能手表中的MEMS技术可以实现计步器、心率监测和气压计等功能。
•耳机：MEMS技术可以用于制作微型麦克风和降噪器，提高音质和通话质量。
2. 医疗领域•生物传感器：MEMS技术可以用于制作微型生物传感器，实现疾病的早期诊断和监测。
•药物传递系统：利用MEMS技术，可以制作微型药物传递系统，实现精确的药物控制和释放。
mems压力传感器原理及应用
mems压力传感器原理及应用一、MEMS压力传感器的基本原理MEMS压力传感器是一种微机电系统（MEMS）技术应用的传感器，它通过测量介质的压力来实现对物理量的检测。
其基本原理是利用微机电系统技术制造出微小结构，通过这些结构对介质产生的压力进行敏感检测，并将检测到的信号转换为可读取的电信号。
二、MEMS压力传感器的结构1. 敏感元件：敏感元件是MEMS压力传感器最核心的部分，它通常由微型弹性薄膜或微型悬臂梁等制成。
当介质施加在敏感元件上时，它会发生形变，从而改变其阻抗、电容、电阻等物理参数。
2. 支撑结构：支撑结构是用于支撑敏感元件和保持其稳定工作状态的部分。
通常采用硅基板或玻璃基板制成。
3. 封装壳体：封装壳体主要用于保护敏感元件和支撑结构不受外界环境影响，并提供良好的密封性和机械强度。
三、MEMS压力传感器的工作原理1. 压电式压力传感器：压电式压力传感器是利用压电效应来测量介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时，会使得其发生形变，并产生相应的电荷，从而实现对介质压力的检测。
2. 电阻式压力传感器：电阻式压力传感器是利用敏感元件阻值随着形变程度的变化来检测介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时，会使得其发生形变，从而改变其阻值大小。
3. 电容式压力传感器：电容式压力传感器是利用敏感元件与基板之间的微小空气间隙产生的电容值随着形变程度的变化来检测介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时，会使得其发生形变，从而改变其与基板之间空气间隙大小。
四、MEMS压力传感器的应用1. 工业领域：MEMS压力传感器广泛应用于工业自动化、流量计量、液位控制等领域中。
2. 汽车领域：MEMS压力传感器在汽车领域的应用主要包括轮胎压力检测、制动系统控制、发动机燃油喷射等方面。
3. 医疗领域：MEMS压力传感器在医疗领域的应用主要包括血压计、呼吸机等方面。
4. 生物医学领域：MEMS压力传感器在生物医学领域的应用主要包括心脏起搏器、人工耳蜗等方面。
MEMS技术在材料研究中的应用
MEMS技术在材料研究中的应用随着科技的发展和进步，MEMS技术（微机电系统）也日益成为材料研究的重要工具。
MEMS技术基于微纳米级别的制造方法，可以实现微型化、集成化和高精度控制等特点，因此被广泛应用于各种领域，特别是在材料研究中。
本文将从MEMS的基本原理及其在材料研究中的应用角度来探讨。
MEMS技术的基本原理MEMS技术是一种基于微纳米级别的制造方法，包括微纳米加工、表面处理、微电子学和微流体等技术，可以实现微型化、集成化和高精度控制等特点。
其制造过程以硅晶片为主要材料，通过先进的微纳米加工技术将所需的微结构设计在硅片上，制造出微小的机械结构，再通过微电子学和微流体学技术实现微小器件的电气控制和信号处理。
材料研究一直是科学技术发展的一个重要领域。
MEMS技术在材料研究中的应用，主要表现在以下几个方面。
1. 材料表征和测试MEMS技术可以制备出一系列微型机械测试设备，例如压力传感器、力传感器、位移传感器等，可以对材料进行各种力学性能的测试与表征。
通过这些微型测试设备，可以研究材料性质、材料在不同环境下的性能变化、材料的疲劳性能等。
2. 材料制备和加工利用MEMS技术可以制备出一系列微型加工设备，例如微机械刀具、微抛光机、微喷雾设备等，可以对材料进行微小的制备和加工，制造出微型零件、微型器件、微流控芯片等。
例如利用微型加工设备可以制备出超浸润黑磷薄膜，并应用于柔性电子器件和太阳能电池等领域。
3. 材料传感和监测MEMS技术也可以制备出各种传感器和监测器件，例如温度传感器、湿度传感器、光学传感器等，可以对材料的物理、化学等性质进行监测和传感。
这些设备可以应用于各种领域，例如医疗、生物、环保等。
4. 材料微结构研究MEMS技术可以制备出各种微结构，例如微孔、微阵列、微通道等，可以用于研究材料的微观结构和规律。
例如利用微纳加工方法可以制备出高密度的钨钨化物纳米阵列，并应用于微波辐射源等领域。
结语MEMS技术拥有微小化、集成化和高精度控制等优良特性，在材料研究中具有广泛的应用前景。
常用的几种mems的特征和应用领域
常用的几种mems的特征和应用领域MEMS是Micro-Electro-Mechanical Systems的缩写，意为微机电系统，它是一种利用大规模集成电路技术制造微米级结构的机电设备，可实现机械、光学、电磁等多种功能，并具备微型化、高集成度、低功耗、低成本等优点。
以下是常用的几种MEMS的特征和应用领域。
1. 加速度传感器加速度传感器是测量物体加速度的一种MEMS传感器，它通过转换加速度信号为电信号来实现测量。
加速度传感器可广泛应用于汽车制造、航空飞行、医疗设备等领域，例如汽车气囊和车辆稳定控制系统中，可以帮助车辆进行控制和防止熄火。
此外，加速度传感器也常应用于移动设备，如智能手机、智能手表等，可以实现屏幕旋转、计步器和姿态控制等功能。
2. 压力传感器压力传感器是一种用于测量压力、重力和加速度的MEMS传感器，它通过感应压力对敏感元件的影响，将压力信号转化为电信号。
压力传感器广泛应用于汽车、医疗、环保领域等。
例如，在汽车领域中，压力传感器可用于制动系统、气囊和轮胎压力监测系统等；在医疗领域中，它可用于血压计和呼吸机等设备，帮助诊断和治疗。
3. 光学切换器光学切换器是一种可控制光路的MEMS元件，它通过微机电技术制造微型反射镜来实现光路的切换和控制。
光学切换器可广泛应用于通信领域、光学传感器和生命科学领域等。
例如，在通信领域中，光学切换器可用于光纤通信中的光开关、波分复用器和分光器等设备；在生命科学领域中，它可用于分子分析、细胞生物学中的荧光显微镜和核磁共振成像仪等设备。
4. 微型投影仪微型投影仪是一种利用MEMS技术制造微型光学元件和电子光源的光电设备，它能够将图像投射到屏幕或其他表面上。
微型投影仪可广泛应用于移动设备、办公和教育等领域。
例如，在移动设备领域中，它可用于诸如智能手机、平板电脑和手持游戏机等设备中；在办公和教育领域中，它可用于多媒体投影仪、白板和投影仪等设备。
综上所述，MEMS技术在各个领域都有着广泛的应用，它可以帮助我们更好地控制和操作物质，并为我们带来更舒适的生活和更高效的工作方式。
微纳机电系统技术在智能制造中的应用
微纳机电系统技术在智能制造中的应用1. 前言智能制造是指利用现代信息化技术，将产品的整个生命周期贯穿管理和控制的一种现代制造方式。
而微纳机电系统技术（MEMS）是一种跨学科的技术，涉及电子、机械、光学等多个领域。
本文将探讨MEMS在智能制造领域的应用。
2. MEMS技术概述MEMS技术是指通过微机电工艺制造出微型机械、光学、微电子元件等集成系统，实现微小化、集成化、低功耗、高灵敏度、高可靠性的特点。
MEMS技术的应用范围很广，例如传感器、执行器、生物芯片、光学器件等多个领域。
3. MEMS在智能制造中的应用3.1 MEMS传感器MEMS传感器可以实现多种参数的测量，例如压力、温度、湿度、振动等。
这些传感器可以嵌入到智能制造设备中，实现对设备的监测和控制。
例如，在智能汽车制造中，可以使用MEMS压力传感器监测轮胎的气压，实现对轮胎状态的实时监测和预警。
3.2 MEMS执行器MEMS执行器可以实现精确的位置和形状控制，例如微型机械臂、微型阀门等。
这些执行器可以用于智能机器人的制造中，实现机器人手臂的精确控制，或者用于微流控芯片的制造中，实现微小液体体积的准确控制。
3.3 MEMS生物芯片MEMS生物芯片可以实现对生物分子的高灵敏检测和分析，例如蛋白质、DNA等。
这些芯片可以用于药物筛选、疾病诊断等多个领域。
例如，在智能医疗领域，可以使用MEMS生物芯片对肿瘤标志物进行检测，实现早期肿瘤的诊断和治疗。
3.4 MEMS光学器件MEMS光学器件可以实现光学成像、光学通信、激光加工等多种功能。
这些器件可以用于智能制造设备中的光学测量和控制中。
例如，在智能制造设备的加工过程中，可以使用MEMS光学器件进行产品质量的检测和控制。
4. MEMS在智能制造中的未来发展随着科学技术的进步和经济的发展，MEMS技术在智能制造中的应用也将越来越广泛。
未来，MEMS技术将实现更高的集成度和更低的功耗，实现更多领域的应用。
同时，MEMS技术将与其他技术相结合，例如人工智能、大数据等，实现更智能化、更高效的智能制造。
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应用
一、MEMS在军事上的应用
武器制导和个人导航芯片上的惯性导航组合 超小型、超低功率无线通信（RF MEMS）的机电信号处理 军备跟踪、环境监控、安全勘测的无人值导分布式传感器系统 小型分析仪器、推进和燃烧控制的集成微流量系统 武器安全、保险和引信 有条件保养的嵌入式传感器和执行器 高密度、低功耗的大规模数据存储器件 敌友识别系统、显示和光纤开关的集成微光学机械器件 飞机分布式空气动力学控制和自适应光学的主动、共形表面
作为微执行器的特点 寿命、可靠性高（无转动的部件） 成本 体积和重量
微型加速度传感器在侵彻武器引信中的应用
侵彻武器概念与作用
美国在90年代初期开始研究硬目标灵巧引信（ETSF），侵彻武器通常以 每秒几千英尺的速度穿入地面、混凝土、岩石或其它的坚硬物质，其运 动的平均加速度可达到地球上物体所受重力加速度的 2 万倍，最大加速 度可达重力加速度的几十万倍，要求所用加速度传感器既能抗击这样苛 刻的工作环境，同时又能识别冲击与钻入的整个过程。因此，侵彻武器 用传感器要有较宽的测量范围、可经受极端冲击的坚固结构。
加速度传感器在汽车中的应用
安全气囊 工作范围0-±50g 安装位置：汽车发生碰撞时受到挤压的部位/非挤压的区域
悬挂系统 测量范围为0-2g。 暴露恶劣环境中，需复杂封装，价格高于安全气囊的加速度计
防锁定制动系统（anti-lock braking system） 用于中档和高档的汽车
加速度传感器在汽车中的应用
人工胰腺 葡萄糖传感器+胰腺素补充泵
体内显微手术、检查、释药
三大组成部分 运动、探测（要求可视化）、操作
优缺点
微创/无创——利用人体天生的入口或极小切口，避免损 伤健康的组织，康复快、痛感小 效果好——直接针对病毒 药量小——避免对健康组织的药物作用 操作困难
电路设计中的MEMS技术应用研究
电路设计中的MEMS技术应用研究随着人们生活水平和科技水平的不断提高，各种电子设备的应用日益广泛。
而电子设备的核心就是电路，而如今电路设计中，MEMS技术的应用已经越来越广泛。
MEMS，即微电子机械系统（Microelectromechanical Systems），是一种在微米级别或者更小尺寸上运作的机械和电气元件的集成系统。
MEMS技术可以用来制造传感器、执行器等微型设备或者系统。
在电路设计中，MEMS技术能够起着怎样的作用呢？我们可以从以下几个方面进行探讨：一、MEMS技术在传感器方面的应用传感器是电路设计中非常重要的一个部分，一般用来检测和测量各种物理量。
MEMS技术可以用来制造各种微型传感器，如加速度传感器、压力传感器、温度传感器等等。
这些传感器体积小、灵敏度高，可以让整个电路更加稳定、精确。
以加速度传感器为例，它可以被用来测量对象的加速度、振动和冲击。
而以前的加速度传感器一般比较大，MEMS技术的应用使得加速度传感器的尺寸变得非常小，可以集成在各种微型设备中。
二、MEMS技术在振动驱动器方面的应用MEMS技术还可以用来制造各种振动驱动器，如陀螺仪、电机等等。
以陀螺仪为例，它是一种能够测量绕某一轴的方向、角速度的设备。
MEMS陀螺仪与传统的陀螺仪相比，具有体积小、功耗低、集成度高等优点。
在设计飞行器、导弹等设备时，使用MEMS陀螺仪能够使设备更加稳定可靠。
三、MEMS技术在微机电系统方面的应用微机电系统（Microelectromechanical Systems）是一种由微型机械器件和电子器件组成的系统，能够完成各种机械和电子方面的功能。
MEMS技术可以用来制造各种微型系统，如光学系统、声学系统等等。
以MEMS光学系统为例，它可以用来制造微型显示器、闪光灯、自动对焦等设备。
与传统的光学系统相比，MEMS光学系统体积小、响应速度快、功率消耗低，可以被广泛应用于各种便携式设备中。
总的来说，MEMS技术在电路设计中的应用非常广泛，包括传感器、振动驱动器、微机电系统等方面，能够优化电路的稳定性和精度。
MEMS传感器的制造与应用
MEMS传感器的制造与应用MEMS（微机电系统）传感器是一种利用微观制造技术制造而成的微小传感器，能够实现对外界环境的测量和感知。
本文将介绍MEMS传感器的制造过程以及其在不同领域的应用。
一、MEMS传感器的制造过程MEMS传感器的制造过程包括设计、制备、封装和测试四个阶段。
1. 设计阶段在设计阶段，需要根据传感器的功能要求确定其结构和工作原理。
常见的MEMS传感器包括压力传感器、加速度传感器和湿度传感器等。
设计过程中需要考虑微机电技术的特点，如尺寸小、制造精度高等。
2. 制备阶段制备阶段是MEMS传感器制造的核心过程。
它通常包括以下几个步骤：（1）基片制备：选择一块合适的基片，通常是硅片或玻璃片，用于制造MEMS传感器的器件。
（2）图形定义：利用光刻技术将传感器的结构图案定义在基片上。
这一步骤需要精确的控制和对光刻设备的操作。
（3）沉积层：通过物理或化学气相沉积技术，在基片上沉积各种功能膜层，如感应电极、隔离膜等。
（4）刻蚀和蚀削：利用干法或湿法刻蚀技术，将不需要的部分膜层去除，形成传感器的结构。
（5）衬底分离：通过钝化、砂浆抛光等工艺，将MEMS器件从基片上分离出来。
3. 封装阶段封装阶段是将制备好的MEMS传感器芯片与外部电路连接，形成完整的传感器模块。
封装包括芯片保护、引线焊接和封装成组件等过程。
封装过程不仅要求保护芯片，还要确保芯片与外界环境的隔离。
4.测试阶段在制造过程的最后，需要对MEMS传感器进行测试。
常见的测试包括参数测试、可靠性测试和环境适应性测试等，以确保传感器的性能和质量。
二、MEMS传感器的应用领域MEMS传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高等优点，在多个领域得到广泛应用。
1. 汽车领域MEMS传感器在汽车领域的应用十分广泛。
例如，加速度传感器可以用于汽车的碰撞检测和空气袋控制；压力传感器可用于测量轮胎压力和发动机燃油压力；温度传感器可用于发动机和车内温度监测。
2. 医疗领域MEMS传感器在医疗领域的应用正在不断扩展。
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。
MEMS技术及其应用(整理版)
影像工作站
OMOM胶囊内镜的工作原理是：患者像服药一样用水将智能 胶囊吞下后，它即随着胃肠肌肉的运动节奏沿着胃→十二 指肠→空肠与回肠→结肠→直肠的方向运行，同时对经过 的腔段连续摄像，并以数字信号传输图像给病人体外携带 的图像记录仪进行存储记录，工作时间达6～8小时，在智 能胶囊吞服8～72小时后就会随粪便排出体外。医生通过影 像工作站分析图像记录仪所记录的图像就可以了解病人整 个消化道的情况，从而对病情做出诊断。
MEMS的应用
Application Fields of MEMS
由于MEMS器件和系统具有体积小、重量 轻、功耗小、成本低、可靠性高、性能优异、 功能强大、可以批量生产等传统传感器无法比 拟的优点，因此在航空、航天、汽车、生物医 学、环境监测、军事以及几乎人们接触到的所 有领域中都有着十分广阔的应用前景。
Technologies
物理气相淀积(Physical Vapour Deposition ) 化学气相淀积(Chemical Vapour Deposition) 电镀（Electroplating） 旋转铸模 （Spin Casting） 溶胶-凝胶（Sol–Gel Deposition） 光刻(Photolithography ) 刻蚀: 干法刻蚀（DRIE,ICP）和湿法腐蚀 键合技术
MEMS应用的综述
2019/2/24
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Micro-valve
2 .Patterning and DRIE etching through from the backside to fabricate the inlet and the outlet. 3 .A low-stress 1 um thick silicon nitride membrane is grown over all surfaces of both wafers. 4 .Boss is released using DRIE etching from top of diaphragm wafer.
2019/2/24
3
MEMS的关键技术
MEMS技术研究内容极为广泛，其中它的关 键技术有：
设计技术 材料的选择技术 制作和加工工艺（略） 测试技术（略） 多传感信息融合技术 微能源技术 微驱动技术
2019/2/24
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Hale Waihona Puke 设计技术MEMS产品设计包括系统、器件、电路、封装等设计。 采用CAD能设计出具有低成本，高性能，更为复杂 的新型微系统。MEMS器件的设计需要综合多学科理 论分析，这大大增加了设计参数选择的难度，常规分 析计算已无法满足设计要求。计算机技术的进步使得 CAD技术在MEMS器件设计中得到广泛的应用，2D和 3D计算机绘图技术的发展能够对复杂的MEMS结构及 版图进行计算机设计。 有限元分析技术的应用可以精确的计算数值求解方 法来分析和预测器件的性能。对器件工作的静态、准 静态和动态模拟成为可能。从而使我们能够对MEMS 器件的结构和工艺进行计算机模拟和设计优化。
2019/2/24
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MEMS的应用的兴起
微电子机械系统(MEMS)技术在军工和民生的应用及发展前景
微电子机械系统（MEMS）技术在军工和民生的应用及发展趋势引言微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems,简称MEMS）是20世纪80年代末在成熟的微电子设计和加工技术的基础上发展起来的一种新兴技术，它是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究设计制造具有特定功能的微型装置。
它结合了机械可动结构和大规模、低成本、微电子加工的优点，在微小尺度上实现与外界电、热、光、声、磁等信号的相互作用。
微电子机械系统通常指特征尺度大于1nm小于1μm，结合电子和机械部件并集成了IC工艺的装置。
MEMS在航空、航天、军事、汽车、生物医学、环境监控等人们所接触到的几乎所有领域都有十分广阔的应用前景，它是未来国防领域及国民生活领域的关键技术和支撑技术。
MEMS的突出特点有：1．微型化：MEMS硬件不仅体积小而且重量轻，耗能低，惯性小，谐振频率高。
2．以硅为主要材料，机械电器性能较好；硅的强度、硬度和弹性模量与铁相当，密度类似铝，热传导接近钨。
3．多样化：MEMS含有数字和总线接口，具有在网络中应用的条件，便于与PC系统集成。
4．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在一起，或形成微传感器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。
微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。
5．多学科交叉：MEMS技术集成了电子信息，机械制造，材料与自动控制，物理，化学等诸多学科，并应用了当今许多高科技成果。
MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，MEMS工艺已经应用于军民生活中。
本文就它在国防和民用领域的应用作一介绍，并分析它未来的发展前景。
一、MEMS技术在军事设备中的应用状况众所周知，最尖端的科技总是先应用于国防，MEMS也一样，军事领域是它应用最早的领域之一。
这很大程度上推动了MEMS技术的飞速发展。
当前，MEMS技术在军事上的应用被世界各个国家所重视。
微机电系统MEMS技术及其应用
微机电系统(ME MS )技术及其应用魏 强(泰山学院物理系,山东泰安 271021)[摘 要] 微机电系统是一个新兴的技术领域.阐述了微机电系统的特点、加工工艺、应用及其现状和发展趋势.[关键词] 微机电系统;微机械;微传感器;微细加工技术[中图分类号] TH -39 [文献标识码] A [文章编号] 1003-7888(2002)06-0056-03 [收稿日期]2002—06—07 [作者简介]魏 强(1973-),男,泰山学院物理系讲师,在读硕士研究生,主要研究方向为微细加工技术及计算机控制技术.0 引言微电子技术的巨大成功在许多领域引发了一场微小型化革命,以加工微米/纳米结构和系统为目的的微米/纳米技术(Micro/Nano T echnology )在此背景下应运而生,利用精细加工手段加工出来的微米/纳米级结构在小型机械制造领域开始了一场新的革命,导致了微机电系统(ME MS:Micro E lectro Mechanical System )的诞生.ME MS 是指采用微机械加工技术批量制作的、集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件或微型系统.主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分,图1给出了典型的图1 典型的ME MS 系统与外部世界相互作用的示意图ME MS 系统与外部世界相互作用的示意图.作为输入信号的自然界中的各种信息首先通过传感器转换成电信号,信号处理后再通过微执行器对外部世界发生作用.传感器可以把能量从一种形式转换成另一种形式,从而将现实世界的信号转换为系统可以处理的信号;执行器根据信号处理电路发出的指令完成所需要的操作;信号处理器则可以对信号进行转换、放大和计算等处理.Analog 公司已研制成功集成微加速度传感器和处理电路的芯片.1 ME MS 的特点ME MS 的技术特点可以用3个M 来概括:即小尺寸(Miniaturization )、多样化(Multiplicity )、微电子(Micro electronics ).(1)微型化:ME MS 体积小(纳米/微米级)、质量轻、功耗低、惯性小.如:一个压力成像器的微系统,含有1024个微型压力传感器,整个膜片尺寸仅为10nm ×10nm ,每个压力芯片尺寸为50μm ×50μm ;(2)多样化:ME MS 包含有数字接口、自检、自调整和总线兼容功能,具备在网络中应用的基本条件,具有标准的输出,便于与系统集成在一起,且能按要求灵活地设计制造出多样化的ME MS;(3)微电子化:采用ME MS 工艺可以把不同功能、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.2 ME MS 加工工艺目前,常用的制作ME MS 器件的技术主要有3种:(1)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第24卷第6期2002年11月泰安师专学报JOURNA L OF T AI AN TE ACHERS C O LLEGE V ol.24 NO.6N ov 1 2002进行加工,形成硅基ME MS 器件;(2)以德国为代表的LIG A (德文Lithographie (光刻),G alvanoformung (电铸)和Ab formung (塑铸))技术;(3)以日本为代表的利用传统机械加工工艺,即利用小机械制造微机械的方法.下面主要介绍以硅为基础的ME MS 技术和LIG A 技术.2.1 硅基ME MS 技术以硅为基础的微机械加工工艺往往归纳为两大类,即表面微加工技术(Surface Micromachining )和体微加工技术(BulkMicromachining ).表面微加工技术是把ME MS 的“机械”(运动或传感)部分制作在沉积于硅晶体的表面膜上,然后使其局部与硅体部分分离,呈现可运动的机构.硅体机械加工最为常用的是利用硅腐蚀的各向异性,用此技术已经制作出硅微泵等ME MS 器件.基于硅表面加工的运动机构能做到的深(厚)度与宽度(横向尺寸)之比很小,被称为准二维加工,硅体加工技术能设计的机件纵向尺寸最多也只能做到300-400μm ,叫做2.5维加工,这种零件没有足够驱动能力去推动下一级,为了提高驱动能力,要求机械零件有一定的深宽比,因而所谓三维加工受人关注,发展出了许多新的微机械加工工艺.LIG A 技术才是真正的三维加工技术.2.2 LIG A 技术LIG A 技术是采用深度X 射线光刻、微电铸成型和塑料铸模等技术相结合的一种综合性加工技术,是进行非硅材料三维立体微细加工的首选工艺.LIG A 技术制作各种微图形的过程主要由两步关键工艺组成,首先用同步辐射X 射线光刻技术刻出所要求的图形,然后利用电铸方法制作出与光刻胶图形相反的金属模具,再利用微塑铸制备微结构.目前加工深度可达300～500mm ,加工宽度可小至1μm ,高的深宽比有利于提高执行器的性能.LIG A 技术补偿了表面微机械技术的不足,为ME MS 技术提供了一种新的加工手段.利用LIG A 技术制造出的各种微机电系统具有深宽比大、结构精细、侧壁陡峭、表面光滑等特点.3 ME MS 的应用ME MS 器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异、功能强大、可以批量生产等传统机械无法比拟的优点,在很多领域得到广泛的应用.3.1 信息业信息技术的发展,对设备提出了更高的要求,功能更加强大的同时体积缩小.从多媒体人机界面(HI )看,使用微麦克风的语音输入和使用微摄像系统的图形输入都有广阔市场,如今正在大力研制的微型智能机器人更是控制系统的最高目标之一.用微陀螺装在鼠标上以稳定其运动,把微机械及其控制电路集成的微器件装于磁头上可使其在磁道上运行精度大大提高(<0.1μm ),提高磁盘的磁道密度.至于微喷头用于打印则早已有所报道.3.2 航空、航天业由于卫星及其发射的高成本,工作者早已提出小卫星、微小卫星、微卫星和纳米卫星等概念.在1995年的国际会议上已有人提出研制全硅卫星,即整个卫星由硅太阳能电池板、硅导航模块、硅通信模块等组合而成,这样可使整个卫星的重量缩小到以千克计算,大幅度降低卫星的成本,使较密集的分布式卫星系统成为现实.ME MS 对航空器的性能改善也值得一提,今后在飞机的要害部位都可装上各种S M ART 传感器,包括力学、声学、气流等,及时提供信息和进行实时控制各种执行部件,从而使飞行更加平稳,噪声大大的被抑制,并节省燃料.3.3 医疗和生物技术生物细胞的典型尺寸为1～10μm ,生物大分子的厚度为纳米量级,长为微米量级.微加工技术制造的器件尺寸在这个范围内,因而适合于操作生物细胞和生物大分子,各种微泵、微阀、微镊子、微沟槽、微器皿和微流量计都可以用ME MS 技术制造.利用这种技术,可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有10万种DNA 片段的芯片,无疑对遗传学研究、疾病诊断、检测和治疗等具有极其重要的作用.S tan ford 和A ffmetrix 公司制作的DNA 芯片是通过在玻璃上刻蚀出非常小的图案来检测DNA 基因,该芯片已能够检测到6000多种DNA 基因片段.3.4 环境科学利用ME MS 制造的由化学传感器、生物传感器和数据处理系统组成的微型测量和分析设备,用来检测气体和液体的化学成分,检测核生物、化学物质及有毒物品,其优势在于体积小、价格低、功耗小、便于携带.美国密执安大学1998年发表了环境监测用无线微系统样机—μCluster ,由无线通讯、微系统控制和传感器前端等三个方块组成.该微系统未封装时体积为10cm 3,当扫描速度较低时,功耗小于1mW ,遥测半径50m ,压力测量范围80K Pa ～105K Pa ,精度为±13Pa.该系统已在美国海军使用.75第6期 魏 强:微机电系统(ME MS )技术及其应用 4 ME MS 的发展动态及趋势4.1 国外发展现状自从1987年美国UC Berkeley 大学发明了基于表面牺牲层技术的微马达以来,美、欧、日等工业发达国家对于影响21世纪社会经济和国家防务的ME MS 的发展十分重视,在原先将传感器列为优先发展的关键技术基础上,又制定了继续把ME MS 作为关键技术发展的政策.1993年美国ADI 公司利用ME MS 技术成功地将微型加速度计商品化,并大批量地应用于汽车防撞气囊,标志着ME MS 技术商品化的开端.最近,美国朗讯公司开发的基于ME MS 光开关的路由器已经试用,预示着ME MS 发展又一高潮的来临.日本于1991年启动了一项为期10年的总投资2.5亿美元的“微机械十年计划”,研究用于病情诊断和微细手术以及用于飞机引擎和原子能设备等微小裂纹的探测和维修的微型机械.德国政府研发部投资1.2亿美元作为包括微电子机械传感器在内的微系统项目研究和开发费用.4.2 我国ME MS 的研制现状我国的ME MS 研究始于20世纪90年代初,在“八五”、“九五”期间得到了科技部、教育部、中科院、国家自然科学基金委的支持,研制了微陀螺与微加速度计、微型传感器和微型执行器、微流量器件和系统、生物芯片和微电泳仪、微型光开关和RF ME MS 器件、微型机器人和微操作系统、硅和非硅制造工艺.其中微型压力传感器、微型加速度计、微流量传感器和微气体传感器已经得到少量应用.目前全国约有50多个ME MS 研制单位,形成了几个ME MS 研究力量相对集中的地区.如上海交通大学研制了用于小型直升飞机试验的直径2mm 的微型马达.由于各种原因,我国的ME MS 研究在质量、性能价格比及商品化等方面与国外有很大的差距.政府加大投入、企业参与开发应为ME MS 从业人员提供更加强大的资金、技术支持.4.3 ME MS 发展趋势当前ME MS 技术正处于突破和高速发展前夕,21世纪肯定会展现一个大发展的局面,其广泛应用和效益将强有力的显示出来,对信息、航天、航空、自动控制、医学、生物学、力学、光学、热学、近代物理和工程学等领域的影响将是深刻的人类的生产和生活方式也会因此而发生某些变化.ME MS 技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及价格比,因此提高芯片的集成度是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉.研究方向的多样化、加工工艺的多样化、系统单片集成化将是ME MS 技术的发展方向.预计到2010年,特征尺寸为0.09～0.7μm 的64G DRAM 产品将投入批量生产.5 结束语ME MS 是21世纪推动国民经济的一项重要的技术,经过十余年的发展,一代崭新的ME MS 产品已经问世并推向市场.它们的实现和应用必将对许多重要技术领域的发展产生深远的影响.我国如何组织好这一领域的工作,使之早日进入先进国家的行列,这又是一个严肃的挑战.[参考文献][1]“十五”863计划ME MS 发展战略研究专家组.微机电系统(ME MS )发展战略研究报告[R].2001.[2]丁衡高.微型机电系统研究文集前言(A ).微型机电系统研究文集(C ).北京:清华大学出版社,2000.[3]Emst Thielicke.Emst Obermeier ,M icro -actuators and their technologies[J ].M echatronics ,2000,(10):431-455.[4]T.Fukuda ,M.M enz (Edited by ).M icro mechanical systems :principles and technology[J ].E lsevier Science B V ,1998.Technology of micro electro mechanical system and its applicationWEI Qiang(The Department of Physics ,T aishan C ollege ,T aian 271021,China )Abstract :ME MS (Micro Electro Mechanical System )is an emerging technology.Its technical features ,pro 2cessing technique ,application ,development prospects and trends are discussed in this paper.K ey w ords :micro electro mechanical system (ME MS );micro 2machine ;micro 2sens or ;micro fabrication tech 2nology85 泰安师专学报 第24卷。
cmos mems技术与应用
cmos mems技术与应用在现今的高科技场景下，CMOS MEMS技术作为最新一代无拘无束的技术，受到了越来越多人的关注。
CMOSMEMS，也称为微机电系统，是一种由一个或多个微机电元件组成，其功能能够由电子信号控制的可编程微机电系统。
CMOS MEMS技术通过把传统的金属晶体管(MOSFET)连接到单片集成电路上，使微机电元件的技术在系统集成中得到改善，从而带来可靠性与可编程性的优势。
CMOSMEMS技术在微机电系统中的应用广泛，能够实现的典型的应用包括：微型传感器、微型位移传感器、微电机和微型磁传感器等。
主要技术特点有：低功耗，高分辨率，高灵敏度，可行性以及可靠性。
CMOS MEMS技术还可以用于制造各种功能性传感器，如温度传感器、光传感器、气体传感器等。
例如，CMOS MEMS技术可以用来实现温度传感器的设计，它能够通过某种可变磁电阻材料来实现可变温度分辨率，从而使得温度传感器的精度提升，特别是在环境温度变化的情况下，这一技术能够提供可靠的温度测量结果。
另一方面，CMOS MEMS技术可以用于实现光传感器，其中包括可调焦的控制，光的广角接收和精确测量。
此外，CMOS MEMS技术也可以用来制造微型电机，由于它是基于磁场的，所以可以实现高精度、低功耗的电机控制。
以及微型磁传感器，它可以用来实现精确的方位感应和磁力测量，在现今导航技术、定位技术以及车载电子系统等领域都能发挥重要的作用。
同时，CMOSMEMS技术能够有效地提高微机电元件的性能，使得这一技术能够应用于一系列有趣而有用的场景。
由于其高效性与可控性，它在现今的智能家居物联网领域、电子技术领域以及安全监控系统等方面也都发挥了很大的作用。
总而言之，CMOS MEMS技术拥有广泛的应用前景，以及优异的性能。
它将继续在各个领域中发挥重要作用，为当今的技术发展发挥着极其重要的作用。
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主要内容
MEMS技术简介 MEMS技术应用 微机械制造技术 MEMS器件
MEMS简介
What is MEMS Technology?
MEMS (microelectromechanical systems) are devices that involve integrated micro-devices or systems, usually comprised of electrical and mechanical components, produced using microelectronics-compatible batchprocessing techniques.
在汽车上的应用
MEMS传感器及其组成的微型惯性测量组合在汽车 自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统 （ABS）、减震系统、防盗系统等。GPS定位系统. *在汽车里作为加速表来控制碰撞时安全气囊防护 系统的施用 * 在汽车里作为陀螺来测定汽车倾斜，控制动态 稳定控制系统 * 在轮胎里作为压力传感器，
在军事上的应用
MEMS已在空间超微型卫星上得到应用 ,该卫星外形尺寸为 2. 54 cm ×7. 62 cm ×10. 6 cm,重量仅为 250 g 。2000年 1月 ,发射的两颗试验小卫星是证明空基 防御能力增强的一个范例。对小卫星试验来说幸运的是 ,因其飞行寿命短 ,所 以 ,暴露在宇宙辐射之下并不是关键问题。小卫星上基于硅的 RF开关在太空应 用中表现出优异的性能 ,这得益于它的超微小尺寸。作为一个在海上应用的实 例 ,MEMS引信 /保险和引爆半导体,微电子,集成电路,IC,工艺,设计,器件,封装, 测试, F/SA 装置已成功地用于潜艇鱼雷对抗武器上。引信 /保险和引爆装置的 工作包括 3个独立步骤:发射鱼雷后 ,解除炸药保险、引爆 引信 和防止在不正 确时间爆炸 保险 。使用镀有金属层的硅结合巧妙的封装技术 ,MEMS F/SA器件 要比传统的装置小 1个数量级 ,可安装在 15. 88 cm的鱼雷上 ,这是其他方法做 不到的 .
世界上第一个微静电马达
What is the peculiarity of MEMS technology?
MEMS是受到集成电路工艺的启发而发展起来的，它不仅具有集成 电路系统的许多优点，同时集约了多种学科发展的尖端成果。
1、微型化特点 2、多样化特点 3、稳定性特点
4、集成化特点 5、批量化特点 6、广义化特点
生物医疗和医学上的应用
微机械技术在生物医疗中的应用尤其令人惊叹。例如:将微型传感器用口服或 皮下注射法送入人体 ,就可对体内的五脏六腑进行直接有效的监测 。 将特制的微型机器人送入人体 ,可刮去导致心脏病的油脂沉积物 ,除去体内的胆固 醇 ,可探测和清除人体内的癌细胞 ,进行视网膜开刀时 ,大夫可将遥控机器人放入 眼球内 ,在细胞操作、细胞融合、精细外科、血管、肠道内自动送药等方面应用甚 广。 MEMS的微小 可进入很小的器官和组织 和智能 能自动地进行细微精确的操作 的特 点 ,可大大提高介入治疗的精度 ,直接进入相应病变地进行工作 ,降低手术风险。 同微电子,集成电路,IC,工艺,设计,器件,封装,测试,MEMS时 ,可进行基因分析和遗 传诊断 ,利用微加工技术制造各种微泵、微阀、微摄子、微沟槽、微器皿和微流量 计的器件适合于操作生物细胞和生物大分子。所以 ,微机械在现代医疗技术中的应 用潜力巨大 ,为人类最后征服各种绝症延长寿命带来了希望。
同一块硅片上，就是微机电系统——MEMS: Microelectromechanical System。
由于MEMS是微电子同微机械的结合，如果把微电子电路比作 人的大脑，微机械比作人的五官（传感器）和手脚（执行器），两者 的紧密结合，就是一个功能齐全而强大的微系统。
微电子机械系统是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究、设计 和制造具有特定功能的微型装置（包括微结构器件、微传感器、微执行器 和微系统等方面）的一门科学。
MEMS的应用
Application Fields of MEMS
由于MEMS器件和系统具有体积小、重量能强大、可以批量生产等传统传感器无法比 拟的优点，因此在航空、航天、汽车、生物医 学、环境监测、军事以及几乎人们接触到的所 有领域中都有着十分广阔的应用前景。
These systems merge computation with sensing and actuation to perceive the physical world at a miniaturized level.
MEMS定义
早在二十世纪六十年代，在硅集成电路制造技术发明不久，研 究人员就想利用这些制造技术和利用硅很好的机械特性，制造微型机械 部件，如微传感器、微执行器等。如果把微电子器件同微机械部件做在
航空航天的应用
在 1995年的国际会议上已有人正式提出研制全硅卫星的概念 。 即整个卫星由硅太阳能电池板、硅导航模块、硅通信模块等组 合而成 ,这样 ,可使整个卫星的质量缩小到以 kg计算 ,从而使 卫星的成本大幅度降低 。
美国提出的硅固态 卫星的概念图，这 个卫星除了蓄电池 外，全由硅片构成 ，直径仅15cm。
1959年就有科学家提出微型机械的设想，但直到1962年 才出现属于微机械范畴的产品—硅微型压力传感器。其 后尺寸为50～500微米的齿轮、齿轮泵、气动蜗轮及联 接件等微型机构相继问世。而1987年由华裔留美学生冯 龙生等人研制出转子直径为60微米和100微米的硅微型 静电电机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构 并与集成电路兼容制造微小系统的潜力，在国际上引起 轰动，科幻小说中描述把自己变成小昆虫钻到别人的居 室或心脏中去的场景将要成为现实展现在人们面前。同 时，也标志着微电子机械系统(MEMS)的诞生。
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
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
MEMS 技术在轻武器面杀伤弹药引信中的应用
单兵20 mm 高爆榴 弹微机电引信