微机电系统
微机电系统结构
微机电系统结构
微机电系统（MEMS）是一种将微电子技术与机械工程结合的微型系统。
它的结构主要包括以下几个部分：
1.微传感器：这是MEMS的最基本组成部分，用于感知外部信号，如温度、
压力、声音等，并将其转换为可处理的电信号。
2.微执行器：这是MEMS的另一重要组成部分，负责将电能转换为机械能，
以实现驱动、控制等功能。
3.信号处理电路：为了对微传感器采集的信号进行处理，MEMS还包括相应
的信号处理电路，以便对信号进行放大、滤波、模数转换等处理。
4.通信接口：MEMS系统通常还需要一个通信接口，以便将MEMS传感器采
集的数据传输到外部设备或系统中。
5.电源：为使MEMS系统正常工作，通常需要为其提供电源。
这可以是内部
电池，也可以是外部电源。
6.封装：MEMS系统需要进行封装，以保护其内部的微机械结构和电路等免
受外界环境的影响。
封装可以采用各种材料和技术，以满足不同的应用需求。
MEMS系统的结构可以根据需要进行定制，以满足特定的应用需求。
其微型化的特点使得MEMS在许多领域都具有广泛的应用前景，如汽车、医疗、航空航天等。
微机电系统
近年来，国际上MEMS的专利数正呈指数规律增长，MEMS技术全面“开花”，各式各样的MEMS器件，已成功地应用于自动控制、信息、生化、医疗、环境监测、航空航天和国防军事等领域。其中微型压力传感器、微加速度计、喷墨打印机的微喷嘴和数字微镜显示器件（DMD）已实现规模化生产，并创造了巨大的经济效益。美国ADI公司的集成加速度计系列已经大量生产，占据了汽车安全气囊的大部分市场，年销售额约为2亿美元；TI公司利用MEMS技术生产的DMD显示设备，占有高清晰投影仪市场的大部分份额。
当我们改变这种跛行的状况时，记得关注一下MEMS方面的发展。假如你看到惠普在MEMS领域大放异彩，千万不要感到吃惊，因为他们的Thinkjet早在1984年就已经开始使用这样的技术，他们的MEMS研究从那时就已经开始了。
根据Gartner的估算，MEMS业务的规模到2012年就将超过44亿美元。我想，这还是一个保守的估计。
这就让我们的芯片技术拥有了又一个发展方向。比如，一家葡萄酒厂可以装备成千上万的传感器，基于每一根葡萄藤的具体情况来精确控制灌溉系统。
只要是你能够想到的会使用传感器的地方，我们都可以用到这种技术。这种研究目前在美国还不是很火热，但是在欧洲情况便截然不同。不过，尽管欧洲人做得红红火火，将MEMS视作他们半导体行业未来的发展方向，但是在现实当中，惠普和德州仪器已经分别成为了这一领域的一号和二号角色，确立了自己在全世界范围内的地位。
“目前，MEMS器件应用最成功、数量最大的产业当属汽车工业。”对于它的应用，孙立宁告诉记者。
现代汽车采用的安全气囊、防抱死制动系统（ABS）、电喷控制、转向控制和防盗器等系统都使用了大量的MEMS器件。为了防止汽车紧急刹车时发生方向失控和翻车事故，目前各汽车制造公司除了装备ABS系统之外，又研制出电子稳定程序（ESP）系统与ABS系统配合使用。发生紧急刹车情况时，这一系统可以在几微秒之内对每个车轮进行制动，以稳定车辆行车方向。
微机电系统概论
美国：微型机电系统
MEMS:
Micro electro mechanical system
日本：微机械
Micro
machine system
欧洲：微系统
Micro
微尺寸效应的影响
1、微尺寸效应对于元器件间的作用力的影响
随着尺寸的减小，与尺寸3次方成比例的像惯性力、 体积力及电磁力等的作用将明显减弱；而与尺寸2次方 成比例的像粘性力、表面力、静电力及摩擦力等的作用 则明显增强，并成为影响微机械性能的主要因素。 在微机械设计中，多利用静电力驱动。 在微机械中，又由于表面积与体积之比相对增大，使 热传导的速度也相对增加。 研究微机械中的摩擦、磨损的特性与机理是该领域的 主要课题之一。
To
In
Technology & Engineering
(low cost) (new applications)
Batch
fabrications Small size Performance (improvement)
质谱仪（Mass spectrograph）
惯性测量系统
什么是微机电系统
光 声 压力 温度 化学 其它 能量 传 感 器 模 拟 信 号 处 理 器 数 字 信 号 处 理 器 模 拟 信 号 处 理 器 执 行 器 信息 其它 信息处理单元 运动
感测量 通讯/接口单元
控制量
光/电/磁
机械与机电系统；宏观机电系统与微机电系统 微机电系统： 它是以微传感器、微执行器以及驱动和控制电 路为基本元器件组成的、可以活动和控制的、机 电合一的微机械装置。 特点： 1、学科交叉（力学、机械、电学、光学、电磁 学、生物、化学等学科）2、微型化、集成化和 智能化；3、低成本批量化；4、应用广泛（军民 两用）5、高新技术。
MEMS微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)
MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。
MEMS 是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，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、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。
MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。
MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。
目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。
大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。
MEMS是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，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MEMS简介
陀螺仪
总结词
用于测量或维持方向的传感器
详细描述
陀螺仪是一种基于角动量守恒原理的传感器，用于测量或维持方向。它通过测量物体旋转轴的方向变 化来工作，通常由高速旋转的陀螺仪转子组成。陀螺仪广泛应用于导航、姿态控制、游戏控制等领域 ，如智能手机、无人机和导弹制导系统等。
压力传感器
总结词
用于测量流体或气体压力的传感器
MEMS市场应用领域
消费电子
汽车电子
医疗健康
工业自动化
MEMS传感器在消费电子产品 中的应用广泛，如智能手机、 平板电脑、可穿戴设备等。这 些设备中的传感器用于运动检 测、加速度计、陀螺仪、气压 计等。
随着汽车智能化的发展， MEMS传感器在汽车领域的应 用也越来越广泛，如车辆稳定 性控制、安全气囊、发动机控 制等。
MEMS材料
单晶硅
单晶硅是MEMS制造中最常用的材料 之一，具有高强度、高刚度和良好的 化学稳定性。
多晶硅
多晶硅在MEMS制造中常用于制造柔 性结构，具有较好的塑性和韧性。
玻璃
玻璃在MEMS制造中常用于制造光学 器件，具有较高的透光性和稳定性。
聚合物
聚合物在MEMS制造中常用于制造生 物传感器和柔性器件，具有较好的生 物相容性和可塑性。
集成化
未来的MEMS系统将更加集 成化，能够将多个MEMS器 件集成在一个芯片上，实现 更高效、更低成本的应用。
03
CATALOGUE
MEMS传感器与器件
加速度传感器
总结词
用于测量 物体运动状态的传感器
详细描述
加速度传感器是一种常用的MEMS传感器，主要用于测量物体运动状态的加速度。它通常由质量块和弹性支撑结 构组成，通过测量质量块因加速度产生的惯性力来计算加速度值。加速度传感器广泛应用于汽车安全气囊系统、 手机和平板电脑的姿态控制、运动检测等领域。
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。
微机电系统
各个国家不同的定义
• 美国：微型机电系统 – MEMS: Micro electro mechanical system • 日本：微机械 – Micro machine • 欧洲：微系统 – Micro system
微机电系统
微机电系统的发展历史
• MEMS第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末80年代初， 当时用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器。 由于薄硅片振动膜在压力下变形，会影响其表面的压敏电 阻曲线，这种变化可以把压力转换成电信号。后来的电路 则包括电容感应移动质量加速计，用于触发汽车安全气囊 和定位陀螺仪。 • 第二轮商业化出现于20世纪90年代，主要围绕着PC和信 息技术的兴起。TI公司根据静电驱动斜微镜阵列推出了投 影仪，而热式喷墨打印头现在仍然大行其道。 • 第三轮商业化可以说出现于世纪之交，微光学器件通过全 光开关及相关器件而成为光纤通讯的补充。尽管该市场现 在萧条，但微光学器件从长期看来将是MEMS一个增长强 劲的领域。
微机电系统的研究内容——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
微机电系统的研究内容——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。 • MEMS还用于大量声波双工器 （BulkAcousticWaveduplexer）与滤波器、麦克风、 MEMS自动聚焦致动器、压力感测器、MEMS微微型投影 仪，甚至MEMS陀螺仪。
机械工程中的微机电系统技术
机械工程中的微机电系统技术随着科技的不断发展，机械工程领域也在不断创新和进步。
其中，微机电系统技术（Microelectromechanical Systems，MEMS）被广泛应用于机械工程领域，为各行各业带来了巨大的变革和发展。
一、什么是微机电系统技术？微机电系统技术是一种将微观尺度的机械元件、电子元件和微电子加工技术相结合的技术。
它通过利用微型加工技术，将传感器、执行器、控制电路等集成在一起，实现了微型化、高性能和低功耗的特点。
微机电系统技术的应用范围非常广泛，涵盖了医疗、汽车、航空航天、电子设备等多个领域。
二、微机电系统技术在医疗领域的应用在医疗领域，微机电系统技术的应用给医疗设备带来了重大的改进。
例如，微型传感器可以用于监测患者的生命体征，如心率、血压等，实现了对患者的实时监测。
此外，微型执行器可以用于精确控制药物的输送，提高治疗效果和减少副作用。
微机电系统技术还可以应用于微创手术器械的研发，使手术更加精确和安全。
三、微机电系统技术在汽车工程中的应用在汽车工程领域，微机电系统技术的应用也非常广泛。
例如，利用微型传感器可以实时监测汽车的各项参数，如车速、转向角度、油耗等，提供给驾驶员准确的信息。
微型执行器可以用于汽车的稳定控制系统，通过调整悬挂系统的硬度和阻尼，提高汽车的操控性和安全性。
此外，微机电系统技术还可以应用于汽车的智能驾驶系统，实现自动驾驶和智能交通。
四、微机电系统技术在航空航天领域的应用在航空航天领域，微机电系统技术的应用也十分重要。
例如，利用微型传感器可以实时监测飞机的姿态、气压、温度等参数，为飞行员提供准确的信息。
微型执行器可以用于飞机的控制系统，通过调整飞机的舵面和引擎推力，实现飞机的稳定飞行。
此外，微机电系统技术还可以应用于航天器的导航和控制系统，实现精确的航天任务。
五、微机电系统技术的发展趋势随着科技的不断进步，微机电系统技术也在不断发展和创新。
未来，微机电系统技术将更加追求微型化、高性能和低功耗。
微机电系统
微机电系统是指可批量制作的， 集微型结构、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。 微系统可以广泛应用于国防、工业、 航空航天、生物、医药学等领域。
微机电系统的优势
• MEMS（微机电系统）因其体积小，便于多功能集 成，适合采用大批量制造工艺而极大地降低成本等 特点，向人们展示了广阔应用前景，在流体中的应 用潜力也非常诱人。我国微机电系统研究也有很多 先进的成果，成都电子科技大学机械电子工程学院 教授丁杰雄的“MEMS中基于多模谐振的超声波悬 浮颗粒分离方法研究”便是其中之一。 • 微型化 • 批量生产 • 集成化 • 方便扩展 • 多学科交叉
微机电系统的发展前景
• 应用领域广，需求市场大。ＭＥＭＳ技术涉及的领 域主要包括惯性器件如微加速度计与微陀螺、微镜、 三维微型结构的制作、微型阀门、泵和微型喷口、 流量器件、微型光学器件、各种执行器等十几个技 术领域，研究内容在航空航天、汽车、生物技术、 消费产品、军事、环境保护、保健制药以及远程通 信等方面都有应用。１９９９年微电子市场已经接 近１ ５００亿美金，２００５年大概是１ ８００亿 美金，需求增长率超过３０％，市场发展得非常迅 速。 • ＭＥＭＳ器件芯片制造与封装的加工工艺多样化。 随着物理、化学等基础技术和材料、机械等工程技 术的发展，ＭＥＭＳ制造技术和封装技术将是微机 电系统未来发展的一个重要研究领域。
• 简历制作:大方，得体，内容真实，突出自 己的特点与个性。 • 专业技能 • 提前了解要面试公司的一些特点以及公司 的主要产品 • 面试中变现得体，提前想好自己的自我介 绍，介绍中尽量体现出几点重要的，与所 找工作相关的东西。回答问题尽量抓住重 点简要回答，但回答的也不能太简单。
微机电系统的研究和应用
微机电系统的研究和应用一、微机电系统简介微机电系统（MEMS）是指结合微处理技术、微机电技术和纳米技术的多学科交叉领域。
它是一种新型的微型化智能系统，能够实现传感、处理和控制功能。
微机电系统是将传感器、执行器、处理器、电子器件与微观结构集成在一起的微型化智能化系统。
二、微机电系统研究微机电系统的研究包括了微观加工技术、传感器技术、器件制造技术、封装和集成技术、信号处理和智能算法、系统控制和应用开发等方面的内容。
1、微观加工技术微观加工技术是微机电系统的关键技术之一，它是制造微型器件和元件的核心技术。
常用的微观加工方法包括光刻技术、电子束曝光技术、激光加工技术、离子束加工技术和微影技术等。
2、传感器技术传感器是微机电系统中最核心的部分之一。
微机电系统的传感器包括光学传感器、压力传感器、温度传感器、加速度传感器、惯性传感器、磁传感器等。
传感器的设计、制造和测试技术对微机电系统的性能和可靠性有着至关重要的影响。
3、器件制造技术微机电系统的器件包括微型加速度计、微型陀螺仪、微型电机、微型振动器、微型热电池等。
这些器件的制造技术对于微机电系统的实现具有重要影响。
4、封装和集成技术微机电系统的封装和集成技术是其实现的重要组成部分。
微型器件在封装过程中需要考虑到封装的材料、封装的结构形式以及封装的工艺，同时还需要考虑如何把微型器件和其他器件进行集成。
5、信号处理和智能算法微机电系统的信号处理和智能算法是其实现的关键技术。
传感器产生的信号需要进行处理和分析，从而得到需要的信息。
同时，微机电系统的智能算法也是其具有智能化特征的关键技术。
6、系统控制和应用开发微机电系统的系统控制和应用开发是其重要应用方向之一。
在微机电系统的应用过程中，需要考虑到微型器件与其他器件的集成，同时还需要设计和开发控制系统。
三、微机电系统应用微机电系统是一种集成微型化的智能技术，它在多个领域都有广泛的应用，如汽车、生物医学、化工、环境监测等。
微机电系统
（2）光刻电铸 LIGA 技术是将深度X 射线光刻、微电铸成 技术是将深度X 型和塑料铸模等技术相结合的一种综合性加 工技术，它是进行非硅材料三维立体微细加 工的首选工艺。LIGA 工的首选工艺。LIGA 技术制作各种微图形的 过程主要由两步关键工艺组成，即首先利用 同步辐射X 同步辐射X 射线光刻技术光刻出所要求的图 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。
பைடு நூலகம் 2.微细加工工艺
（1）半导体加工技术 半导体加工技术即半 导体的表面和立体的微细加工是在硅为主要 材料的基片上，进行沉积与腐蚀的工艺过程。 半导体加工技术使MEMS的制作具有低成本、 半导体加工技术使MEMS的制作具有低成本、 大批量生产的潜力。
1）光刻加工技术。光刻加工是用照片复印的 方法将光刻掩模上的图形印制在涂有光致抗 蚀剂（光刻胶）的薄膜或基材表面，然后进 行选择性腐蚀，刻蚀出规律图形。 2）体微型机械加工技术。体微型机械加工就 是一种对硅衬底的某些部位用腐蚀技术有选 择地除去一部分形成微型机械结构的工艺， 常用的主要有湿法腐蚀和干法腐蚀。 3）表面微型机械加工技术。表面微型机械加 工技术是在硅表面根据需要生长多层薄膜， 采用选择腐蚀技术，去除部分不需要的膜层， 在硅表面上形成是需要的形状，甚至是可动 部件
MEMS发展的目标在于，通过微型化、集成 MEMS发展的目标在于，通过微型化、集成 化来探索新原理、新功能的元件和系统，开 辟一个新技术领域和产业。MEMS可以完成 辟一个新技术领域和产业。MEMS可以完成 大尺寸机电系统所不能完成的任务，也可嵌 入大尺寸系统中，把自动化、智能化和可靠 性水平提高到一个新的水平。21世纪MEMS 性水平提高到一个新的水平。21世纪MEMS 将逐步从实验室走向实用化，对工农业、信 息、环境、生物工程、医疗、空间技术、国 防和科学发展产生重大影响。
微机电系统_MEMS简介
10:07 AM
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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
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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.
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。
微机电系统工程专业认识
微机电系统工程专业认识介绍微机电系统工程（Microelectromechanical Systems Engineering，简称MEMS）是一门涉及微纳技术、机械工程和电子工程的交叉学科。
通过微纳加工技术，它将微型传感器、微型执行机构和微型电子电路集成在一起，实现微米级或纳米级尺寸的器件和系统。
本文将介绍微机电系统工程的发展背景、应用领域、专业课程和前景。
发展背景微机电系统工程源于20世纪70年代的芯片工艺技术。
随着半导体技术的发展，研究人员开始尝试将机械结构集成到芯片上，从而实现微小化、低成本和高性能的传感器和执行机构。
随着纳米技术的兴起，微机电系统工程发展迅速，并在多个领域得到广泛应用。
应用领域微机电系统工程在许多领域都有广泛的应用。
其中包括： - 生物医学领域：用于生物标记、药物传递、体内监测等。
- 无线通信领域：用于振荡器、滤波器、天线等。
- 汽车工业：用于汽车传感器、气囊系统、刹车系统等。
- 空间探索：用于微型卫星、航天器等。
- 环境监测：用于气象仪器、空气质量监测等。
专业课程微机电系统工程作为一门交叉学科，其专业课程包括： - 微电子学基础：介绍半导体材料与器件的基本原理和制造工艺。
- 机械工程基础：包括力学、热力学、流体力学等基础知识。
- 微机电系统设计：介绍微机电系统的设计原理和方法。
- 微纳加工技术：介绍微纳加工工艺和设备。
- 传感器与执行机构：介绍各种传感器和执行机构的原理和应用。
- 信号处理与控制：介绍信号处理和控制技术在微机电系统中的应用。
前景随着智能化设备的普及和技术的不断进步，微机电系统工程的应用前景非常广阔。
微机电系统的小尺寸、低功耗和高性能使其在物联网、智能家居、医疗健康等领域有着广泛应用的潜力。
此外，随着纳米技术的发展，微机电系统的尺寸将进一步缩小，功能将进一步增强，所能应用的领域也将进一步扩展。
结论微机电系统工程是一门融合了微纳技术、机械工程和电子工程的交叉学科。
微机电系统分析报告
微机电系统分析报告微机电系统（Micro-electro-mechanical systems, MEMS）是一种以微米尺度的微观机械设备、电路和系统为基础的技术体系。
该系统结合了电子、机械和材料科学，具有体积小、重量轻、功耗低和集成度高等特点，广泛应用于无线通信、医疗诊断、汽车控制、环境检测等领域。
本报告将从微机电系统的概念和分类、工作原理和应用等方面进行分析。
一、概念和分类微机电系统是一种利用微纳技术和集成电路技术制造微米级尺度的机械设备的系统。
它通常由微感知器件、微执行器件和微电子器件等组成，通过微机电传感器、微机电执行器实现对信号的检测和控制。
根据应用领域的不同，微机电系统可以分为加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、压力传感器、光学器件等多个类别。
二、工作原理微机电系统通过微机电传感器将物理量转化为电信号，再经过微处理器的处理实现信号的放大和转换。
以加速度传感器为例，它采用压阻式或电容式传感方式，将物体的加速度通过微电子器件转化为电信号，再通过微处理器进行分析和处理。
三、应用领域微机电系统在无线通信、医疗诊断、汽车控制、环境检测等领域均有广泛应用。
在无线通信领域，微机电系统可以实现手机的运动感应和摄像头的自动对焦等功能；在医疗诊断领域，微机电系统可以用于心脏病监测和药物释放等应用；在汽车控制领域，微机电系统可以实现车辆稳定控制和平衡感应等功能；在环境检测领域，微机电系统可以用于气体浓度传感和水质检测等应用。
四、优势和挑战微机电系统具有体积小、重量轻、功耗低和集成度高等优势，可以实现高精度和多功能集成。
然而，微机电系统的制造和集成技术较为复杂，对设备和材料的要求较高，生产成本也相对较高。
五、发展趋势随着尺寸更小、功能更强的微机电系统的不断开发，微机电系统将逐渐应用到更多领域。
未来，微机电系统有望在智能家居、医疗治疗、军事安防等领域实现更广泛的应用。
综上所述，微机电系统是一种以微米级尺度的微观机械设备、电路和系统为基础的技术体系。
《微机电系统》课件
02
《微机电系统设计与制造》
03
《微机电系统应用》
THANKS
详细描述
新型的微型陀螺仪采用先进的微 制造工艺和新型材料，具有更高 的灵敏度和稳定性。未来，随着 技术的进步和应用需求的增长， 微型陀螺仪的发展前景将更加广 阔。
微型加速度计
总结词
详细描述
总结词
详细描述
微型加速度计是一种用于测 量物体运动状态的传感器， 也是微机电系统的重要应用 之一。
微型加速度计被广泛应用于 汽车安全气囊系统、手机游 戏控制、医疗器械等领域。 由于其具有体积小、重量轻 、响应速度快等优点，微型 加速度计在许多领域都得到 了广泛应用。
详细描述
微机械结构采用微型化的加工技术制作而成，具有体积小、重量轻、精度高等特点。常见的微机械结构有连杆、 齿轮、轴承等，它们在微执行器、微传感器等元件中发挥着重要作用。
微控制器
总结词
微控制器是微机电系统中的控制中心，用于实现系统的智能化和自动化。
详细描述
微控制器是一种集成度较高的集成电路芯片，具有数据处理、控制输出等功能。在微机电系统中，微 控制器负责接收传感器信号、处理数据和控制执行器动作，从而实现系统的自动化和智能化。
测试方法
对封装好的微机电系统进行性能测试，以确保其满足 设计要求。
可靠性评估
对微机电系统的寿命和可靠性进行评估，以确定其在 实际应用中的表现。
04
微机电系统的应用实例
微流体控制系统
总结词
微流体控制系统是微机电系统的一个重要应用， 它利用微小的流体控制元件和控制电路对流体进 行精确控制。
总结词
微流体控制系统的优点在于其高精度、低能耗、 低成本和易于集成等特性，使得它在许多领域具 有巨大的应用潜力。
微机电系统(MEMS)
何谓微机电系统(MEMS)为了说明什么是微机电系统MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)，首先来解释一下什么是机电系统。
20多年以前，汽车还是一个单纯的机械系统，后来随着电子技术的发展，汽车的很多零部件(例如电子点火器、燃油电子喷射装置、电控自动变速箱等)都依靠电子系统进行控制，因此现在的汽车实际上就是一个大的机械电子系统。
而微机电系统则是指微小的机械电子系统，例如比一粒花生米还要小的飞机或汽车，是由很多只有几百微米大小的零件组成的，而这些零件是用微电子等微细加工技术制备出来的，既包含机械部件又包含电子部件，因此我们称这类微小的机械电子系统为微机电系统。
微机械电子系统是微电子技术的拓宽和延伸，它是将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，并将微电子与机械融为一体的系统。
MEMS将电子系统和外部世界有机地联系起来，它不仅能感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，使之转换成电子系统可以识别的电信号，而且还能通过电子系统控制这些信号，进而发出指令，控制执行部件完成所需的操作。
MEMS主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。
作为输入信号的自然界各种信息首先通过传感器转换成电信号，经过信号处理以后(模拟/数字)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化为另一种形式，从而将现实世界的信号(如热、运动等信号)转化为系统可以处理的信号(如电信号)。
执行器根据信号处理电路发出的指令完成人们所需要的操作。
信号处理器则可以对信号进行转换、放大和计算等处理。
美国AnalogDevice公司已经研制出很多种将集成电路与MEMS集成在一起的集成微加速度计、微陀螺等产品。
MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它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、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等。
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。
微机电系统的设计与制造研究
微机电系统的设计与制造研究微机电系统（Microelectromechanical Systems，简称MEMS）是一种基于微米尺度的机械器件与电子器件的融合技术，其在现代工程和科学领域中具有广泛的应用。
本文将探讨微机电系统的设计与制造研究。
一、MEMS技术的背景与发展微机电系统技术起源于20世纪60年代初的美国，当时主要关注微机械传感器的研究与制造。
随着半导体工艺的发展，MEMS技术逐渐成为一种综合性的技术体系，涉及机械、电子、光学和材料等多个领域。
如今，MEMS技术已广泛应用于汽车、航空航天、生物医学、环境监测等各个领域。
二、MEMS的设计原理与流程1. 设计原理MEMS的设计原理主要基于集成电路制造技术，通过在微米尺度上制造机械结构与电子器件以实现功能。
典型的MEMS器件包括微型机械臂、惯性传感器和微泵等。
2. 设计流程MEMS器件的设计流程包括几个关键步骤：需求分析、概念设计、结构设计、电路设计和系统集成。
需求分析阶段通过了解用户需求和技术可行性来确定设计目标。
概念设计阶段依据需求分析结果进行形态设计和性能预测。
结构设计阶段包括材料选择、结构设计和力学仿真等。
电路设计阶段依据需要设计电子控制电路。
最后，系统集成将全部部件组装安装到一起，并进行测试和验证。
三、MEMS制造工艺1. 硅基制造工艺硅基制造工艺是MEMS器件制造的主要方法之一。
它利用半导体工艺的成熟技术在硅片上加工出器件结构。
这种方法具有高度一致性、可靠性和可扩展性优势，广泛应用于传感器和执行器等器件的制造。
2. 增材制造工艺增材制造工艺是相对于传统的基于减材制造的方法而言的，它通过逐层堆积材料来制造三维结构。
这种方法可以实现复杂形状的器件制造，适用于一些特殊需要的器件。
四、MEMS在生物医学领域的应用1. 生物传感器MEMS生物传感器广泛应用于疾病诊断、药物筛选和生物工程等领域。
例如，悬浮在芯片上的微型探测器可以监测细胞生长和代谢活动。
第15章 微机电系统
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15.2.3 静电力中的尺度效应
以平板电容为例。平板中的电势能为
1 o rWL 2 2 U CV V 2 2d
式中击穿电压v随 两平行板的间隙变化 称为Paschen效应。 当 d<5μm 时，随着间隙的增加，击穿 电压 v 急剧下降。然而当 d=10μm 时， 电压的变化改变方向。进一步增加间 隙，击穿电压继续线形增加。 隙，击穿电压继续线形增加
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15 2 MEMS微尺度效应 15.2
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15.2.1 几何结构学中的尺度效应
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15.2.1 几何结构学中的尺度效应
尺度缩小到微米以下将会带来不同物理后果； 有些尺度的微型化在物理学上是行不通的。 在一个尺度减小的过程中，同等地减小一个物体 的体积和表面积是不可能实现的。
与 IC 制造相兼容
可以很方便地与控制电路集成在一起，形成微型的智能化机械系统。
单晶硅有良好的机械性能
单晶硅的弹性系数与破坏应力大体和钢接近，不产生塑性形变，直 到被破坏为止都有弹性。唯一的缺点是比较脆。
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15.1
引
言
MEMS与传统机械有什么区别？
微尺寸效应 微 寸效应 表面与界面效应 量子尺寸效应 加工方式
Page 4
电子科技大学
15.1
引
言
MEMS（Microelectron mechanical System）技术 利用集成电路制造工艺中的加工方法，可以在硅材 料上制作极其微小的机械装置。这些机械装置主要可分 为传感器和执行器两大类。如果将它们与集成电路做在 一起，就可制成包括传感器、控制器和执行器在内的微 型智能电子机械系统。
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4-2 喷墨打印机喷头
工作原理 1. 左侧加热元件小于右侧加热元件，通入相同电 流时，左侧产生更多热量，形成更大气泡。 2. 左侧气泡首先扩大，从而隔绝左右侧液体，保 持右侧液体高压力使其喷射。 3. 喷射后气泡破裂，液体重新填充该腔体。
4-2 喷墨打印机喷头
4-3 投影仪
投影仪所采用的MEMS微镜如图。 其中扫描电镜图则是来自于TI的投影 系统用静电驱动数字反射镜。通过改 变外部激励从而控制同一个微镜的不 同锚/铰链的尺寸从而微镜倾斜特定 角度，将入射光线向特定角度反射。 大量微镜可以形成一个阵列从而进行 大面积的反射。采用静电驱动方式， 即通入电来产生静电力来倾斜微镜。
掺 杂
2-2 集成电路制造
2-2 集成电路制造
（a）
（b）
03
Part Three
3-1 工艺特征
1）微型化：MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、 惯性小、谐振频率高、响应时间短。 2）以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的 强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝， 热传导率接近钼和钨。 3）批量生产：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机电装置或完整的 MEMS。批量生产可大大降低生产成本。
1-1 微机电系统
图1 微机电系统加工世 界是最小的吉他
图2 MEMS内部结构 与头发丝
1-2 组成部分
美国：微电子机械系统（MEMS） （MicroElectroMechanicalSystem） 欧洲：微系统技术（MST） （MicroSystemTechnology） 日本：微机械（Micromachine）
的微小智能系统将进入人体，执行诊断和治疗任务， 严重威胁人类生命的脑血管病，届时可由血管中的 清道夫来进行根治。用于大脑皮层电刺激和电信号 采集的脑电极阵列，可以使盲人复明，微机电的进
展也使微机器人的实现成为可能。
1. M. Despont, J. Brugger, U. Drechsler, U. Dürig, W. Häberle, M. Lutwyche, H. Rothuizen, R. Stutz, R. Widmer, G. Binnig, H. Rohrer, P. Vettiger, VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage, Sensors and Actuators A: Physical, Volume 80, Issue 2, 10 March 2000, Pages 100-107, ISSN 0924-4247, VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage. 2. M. Despont, J. Brugger, U. Drechsler, U. Dürig, W. Häberle, M. Lutwyche, H. Rothuizen, R. Stutz, R. Widmer, G. Binnig, H. Rohrer, P. Vettiger, VLSI-NEMS chip for AFM data storage, Technical Digest 12th IEEE Int. Micro Electro Mechanical Systems Conf. MEMS '99, Orlando, FL, January 1999, IEEE, Piscataway, 1999, pp. 564–569. 3. 知乎：https:///p/21314713 4. 爱奇艺：/
谢谢您的聆听！
8B-712小组-微机电系统-机械制造技术
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微机电系统
目录
Contents
01
Part One
1-1 微机电系统
MEMS利用集成电路（IC）制造技术和微加工技 术把微结构、微传感器、微执行器等制造在一 块或多块芯片上的微型集成系统。具有微型化、 集成化、智能化、成本低、性能高、可以大批 量生产等优点。应用领域极为广泛，目前已成 功地应用于汽车、电子和军事等行业。
传感器
信号处 理
执行器
1-2 组成部分
1-3 加工实例
左图实 例为 MEMS芯 片
02
Part Two
2-1 概述
MEMS可以革命性地影响几乎所有类别
的产品。它用微加工技术将各种产品整 合到基于硅的微电子芯片上
2-2 集成电路制造 集成电路基 本制造技术， 如图
硅片
薄膜制备
掩膜制 造
光 刻 刻 蚀 测 试 切 割 封 装
微镜的SEM示意图
4-4 能量采集 MEMS应用的另外一个领域就是做能量采集 （energy harvesting）,通过把周围的能量收集并转 化为电能从而达到代替电池的终极目标。
4-4 能量采集
我的老师帝国理工 Andrew Holmes教授就 做过一个只有一个硬 币大小的风力发电机， 制造方式就和加工 MEMS一模一样。如图。
把自动化、智能化和可靠性水平提高到一个新的水平。21世纪
MEMS将逐步从实验室走向实用化，对工农业、信息、环境、生
物工程、医疗、空间技术、国防和科学发展产生重大影响。
4-2 喷墨打印机喷头
一种设计精巧的打印喷如下 图所示。两个不同大小的加 热元件产生大小不一的气泡 从而将墨水喷出。
图4.2 为喷墨打印机喷头
3-2 图片欣赏
图 测力装置
图 神经接口芯片
3-2 图片欣赏
图 线性执行器
图 静电马达芯片
04
Part Four
4-1 总述
MEMS发展的目标在于，通过微型化、集成化来探索新原理、
新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域和产业。MEMS可以
完成大尺寸机电系统所不能完成的任务，也可嵌入大尺寸系统中，
作者：大团子一号 链接： https:///que stion/19612486/answer/139 745132 来源：知乎
4-5 医疗诊断
目前微机电系统还远未成熟，新技术将层出不穷，
新的系统将不断涌现，可以预计不久的将来微机电
系统将大量应用于医疗诊断和治疗，例如毫米量级
3-1 工艺特征
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。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涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、 物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术发展的许多尖端成 果。