MEMS知识概况总结
MEMS
第一章简介1.1 什么是MEMS技术？微机电系统（MEMS）是通过微加工技术将机械元件，传感器，执行器和电子元件集成在一个硅衬底上而形成的。
其中电子元件是由集成电路（IC）工艺序列加工而成（例如，CMOS，双极型晶体管，或者BICMOS），微机械部件是用可兼容的“微加工”技术加工而成的，通过这种技术可以选择性地刻蚀掉硅晶片的某些部分或者再添加新的结构层以制成机械和电机械器件。
MEMS技术通过将基于硅的微电子技术与微加工技术相结合起来，有望革新目前几乎每一种产品类型，实现完全的片上系统。
MEMS是一种使能技术，它可以促进智能产品的开发，提高微电子器件的计算能力和微传感器微执行器的感知和控制能力，扩大可能的设计和应用空间。
微电子集成电路可以看做是一个系统的“大脑“，而MEMS通过“眼睛”和“手臂”使得微系统感知和控制外部环境来增强这种决策能力。
传感器通过测量各种力学，热学，生物，化学，光学和磁现象从外界收集信息。
然后电子元件处理从传感器得到的信息并通过某些决策决定来引导执行器响应以实现诸如运动，定位，调节，抽吸和滤波等功能，从而通过控制环境得到想要的结果或目的。
因为MEMS器件是采用与集成电路相似的批加工技术制造，可以在一个小硅片上以相对低的成本在功能性，可靠性和复杂度方面达到以往不及的水平。
1.2 MEMS和纳米技术的应用目前MEMS和纳米技术有很多可能的应用。
作为一种突破技术，它使得在以前毫不相关的领域之际开展非平行的协作，比如生物学和微电子学。
许多新的MEMS和纳米技术的应用将会涌现，将我们目前已知的领域不断扩展。
下面给出的是一些当前热点应用：生物科技MEMS和纳米技术在科学和工程领域不断促成新的发现，譬如聚合酶链反应（PRC），用于DNA扩展和识别的微系统，微加工技术制造的扫描隧道显微镜（STMs），用于危险化学和生物试剂检测的生物芯片，以及高产量药品的筛选等。
通信高频电路性能将会随着射频MEMS技术的出现而得到显著提高。
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（Micro-electromechanical Systems, MEMS）是一种将电子技术与机械工程相结合的技术领域，通过制造微尺度的电子器件和机械系统，可以实现微小化、集成化和高性能的微型设备。
MEMS用于制造传感器、执行器和微操纵系统等微型装置，已经广泛应用于通信、汽车、医疗、军事和消费电子等领域。
MEMS的核心技术包括微纳加工技术、传感器技术和微机电系统技术。
微纳加工技术是MEMS制造的基础，主要包括光刻、薄膜沉积、离子刻蚀、扩散和薄膜技术等。
这些技术可以制造出微米甚至纳米级别的微型结构和器件。
传感器技术是MEMS的重要应用领域之一，利用微型传感器可以实现对温度、压力、流量、位移、加速度和姿态等物理量的检测和测量。
而微机电系统技术则是将传感器和执行器等微型装置集成在一起，实现自动化控制和微操纵的功能。
MEMS具有以下几个显著的特点：微小化、集成化、多功能和低成本。
微小化可以实现高密度的集成和高灵敏度的检测，同时降低设备的功耗和重量。
而集成化可以将多个功能模块集成在一个芯片上，提高了系统性能和可靠性，同时减少了系统的体积和重量。
多功能则是指MEMS可以同时实现多种功能，如传感、处理和控制等。
此外，由于MEMS采用的是集成化的制造工艺，可以大规模制造，降低了生产成本，为大规模应用提供了可能。
MEMS在各个领域的应用也越来越广泛。
在通信领域，MEMS技术可以制造微型光机械开关，用于光通信网络的光信号调控和光路径选择。
在汽车领域，MEMS技术可以制造出压力传感器、加速度传感器和姿态传感器等，用于车辆的安全控制系统和车载导航系统。
在医疗领域，MEMS技术可以制造出微型生物传感器，用于检测体内的生物信号，如血压、血氧和葡萄糖等。
在军事领域，MEMS技术可以制造微型化的惯性导航系统和气体传感器，应用于导弹制导系统和化学生物探测等。
在消费电子领域，MEMS技术可以制造微型微镜头和投影显示器，应用于智能手机、平板电脑和智能手表等。
MEMS陀螺仪概况介绍
1、微机械陀螺仪的工作原理MEMS陀螺仪利用科里奥利力(Coriolis force，又称为科氏力)现象。
科氏力是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。
科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性的作用，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。
2、微机械陀螺仪的性能参数MEMS陀螺仪的重要参数包括：分辨率(Resolution)、零角速度输出(零位输出)、灵敏度(Sensitivity)和测量范围。
这些参数是评判MEMS陀螺仪性能好坏的重要标志，同时也决定陀螺仪的应用环境。
分辨率是指陀螺仪能检测的最小角速度，该参数与零角速度输出其实是由陀螺仪的白噪声决定。
这三个参数主要说明了该陀螺仪的内部性能和抗干扰能力。
对使用者而言，灵敏度更具有实际的选择意义。
测量范围是指陀螺仪能够测量的最大角速度。
不同的应用场合对陀螺仪的各种性能指标有不同的要求。
3、微机械陀螺仪的结构MEMS陀螺仪的设计和工作原理可能各种各样，但是主要都采用振动部件传感角速度的概念。
绝大多数的MEMS陀螺仪依赖于相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力。
图3所示为振动陀螺的动力学系统的简单结构示意图。
该系统为2-D的振动系统，有两个正交的振动模态。
其中一个振动模态为质量块在x 方向振动，振动频率为。
另一个振动模态为质量块在y方向振动，振动频率为。
与的值比较接近。
工作时，驱动质量块使之在x轴上以接近于的频率(驱动频率)振动，如果振动系统以角速度绕Z轴转动，则会产生一个沿Y轴方向的科里奥利力，从而使得质量块在Y轴方向上产生频率为的振动响应，通过测试Y轴方向的运动就能完成角速度的检测。
一般的MEMS陀螺仪由梳齿结构的驱动部分(图4)和电容板形状的传感部分(图5)组成，基本结构如图6所示。
mems成像原理
mems成像原理一、mems技术简介1.1 mems概念mems（Microelectromechanical Systems，微电子机械系统），是指微小尺寸、集成、多功能、微机械和电子系统的总称。
1.2 mems特点-微小化：mems器件典型尺寸为纳米至毫米级别。
-低功耗：由于尺寸小，需要很低的能量输入。
-低成本：mems器件使用标准的半导体工艺制造，可大量批量生产，降低成本。
-高灵敏度：由于尺寸小，响应速度快，对微小变化敏感度高。
-自驱动性：mems器件具备自驱动的能力，不需要外部能源。
二、mems成像原理2.1 mems成像的定义mems成像是一种利用mems技术实现的图像采集和处理技术，通过对微小物体的探测、观测和获取微细图像来实现特定的目标。
2.2 mems成像的应用领域-医疗领域：用于医学影像的采集和处理。
-工业领域：用于仪表、无损检测等领域。
-安全监控领域：用于视频监控和图像识别。
2.3 mems成像的基本原理mems成像的基本原理是通过微小的光学系统收集图像信息，经过微小光学元件处理和转换，最终得到高清晰度的图像。
2.4 mems成像的工作流程1. 光学模块：利用微小的透镜、光栅等元件收集并聚焦光线。
2. 传感器模块：利用微小的传感器感知光线的强弱和颜色。
3. 信号处理模块：对传感器采集到的信号进行处理和放大。
4. 输出模块：将处理后的信号转换成可视化的图像输出。
三、mems成像技术的优势3.1 尺寸小mems成像技术利用微小的光学系统，使得传感器尺寸变小，可以实现更为精细的成像。
3.2 数据处理能力强mems成像技术借助于信号处理模块，对传感器采集到的数据进行处理和放大，提高了成像的清晰度和图像的质量。
3.3 系统集成度高mems成像技术通过微小光学元件的集成，实现了传感器、光学和信号处理等功能的一体化，减少了系统的复杂性和体积。
3.4 具备自驱动能力mems成像技术中的mems器件具备自驱动的能力，不需要外部能源，降低了系统的功耗和维护成本。
一文读懂MEMS传感器（必须收藏）
一文读懂MEMS传感器（必须收藏）导语：传感器发展到今天，小型化、智能化、集成化，已经是升级换代的必由之路。
今天，我们来为大家介绍一下传感器家族的mini型产品——MEMS传感器。
什么是MEMS传感器？MEMS的全称是微型电子机械系统（Micro-ElectroMechanical System），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、通信和电源等集成于一块或多块芯片上的微型器件或系统。
而MEMS传感器就是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。
MEMS是用传统的半导体工艺和材料，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，学科交叉现象极其明显，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、材料、物理学、化学、生物学、医学等等。
经过四十多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。
加工工艺：MEMS技术基于已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。
它与传统的IC工艺有许多相似之处，如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光工艺等，但是有些复杂的微结构难以用IC 工艺实现，必须采用微加工技术制造。
微加工技术包括硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。
体加工技术是指沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀的工艺，包括湿法刻蚀和干法刻蚀，是实现三维结构的重要方法。
表面微加工是采用薄膜沉积、光刻以及刻蚀工艺，通过在牺牲层薄膜上沉积结构层薄膜，然后去除牺牲层释放结构层实现可动结构。
除了上述两种微加工技术以外，MEMS制造还广泛地使用多种特殊加工方法，其中常见的方法包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。
应用材料：硅基材料：大部分集成电路和MEMS的原材料是硅(Si)，这个神奇的VI族元素可以从二氧化硅中大量提取出来。
而二氧化硅是什么？说的通俗一点，就是沙子。
沙子君在经历了一系列复杂的加工过程之后，就变成了单晶硅，长这个样子：这个长长的大柱子，直径可以是 1 inch (2.5 cm) 到 12 inch (30 cm)，被切成一层层500 微米厚的硅片（英文：wafer，和威化饼同词），长这个样子：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。
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介绍
MEMS陀螺仪
Contents
1.MEMS的介绍
2.陀螺仪的介绍
3.MEMS陀螺仪的介绍
4.MEMS陀螺仪在iPhone4中应用
5. MEMS陀螺仪的现状
一 MEMS的介绍与应用
1.MEMS简介
MEMS（Microelectromechanical Systems） 是指集微型传感器、执行器以及信号 处理和控制电路、接口电路、 通信和电源于一体的微型机电系统。 MEMS是微机电系统的缩写。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。
三 MEMS陀螺仪的介绍
• 1.MEMS陀螺仪（gyroscope）
• 陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴运动的角速， 是补充MEMS加速计功能的理想技术。组合使用 加速计和陀螺仪这两种传感器，可以跟踪并捕捉 三维空间的完整运动，为用户提供现场感更强的 用户使用体、精确的导航系统以及其它功能。 • 工作原理： MEMS陀螺仪是利用科里奥利力，即 旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。
五 MEMS陀螺仪的现状
• 虽然手机汽车方面可能用到，但毕竟是高端产品才有， 所以MEMS陀螺仪在我们的生活中并不常见，也不熟悉 。 • 据了解，这种传感器的核心技术还是被外国垄，我们国 家的技术不发达。如果外国的军事武器都装备这种传感 器，可能是对中国的军事力量一种沉重的打击，在以科 技技术是第一生产力也是综合国力的第一体现的环境， 努力提高科技技术是很必要的。
• 三轴陀螺仪
三轴陀螺仪MEMS结构。从左到右分 别是X, Y和Z轴，它们设计在一个晶片 上，同时用微机械技术加工出来。
mems设计知识点
mems设计知识点随着科技的不断发展，微电子机械系统（MEMS）在各个领域都发挥着重要的作用，并在传感器、生物医学、通信、能源等方面得到广泛应用。
要想设计出高性能的MEMS设备，需要掌握一些关键的知识点。
本文将介绍几个重要的MEMS设计知识点，以帮助读者更好地理解和应用MEMS技术。
一、传感器设计传感器是MEMS技术中最常见的应用之一。
传感器的设计要考虑到灵敏度、稳定性和可靠性等方面的要求。
首先，需要选择合适的传感原理，如压阻效应、电容效应或压电效应等。
其次，还需设计合适的结构和材料，以提高传感器的灵敏度和响应速度。
最后，需要考虑传感器与电路的集成，以实现信号的放大和处理。
二、微加工技术MEMS设备的制造通常使用微加工技术，包括光刻、薄膜沉积、湿法刻蚀和离子刻蚀等。
光刻是一种重要的工艺步骤，用于制作微米级的结构。
薄膜沉积可用于制备薄膜材料，如硅、氧化物和金属等。
湿法刻蚀和离子刻蚀可以用于加工微结构和形成微通道等。
在微加工过程中，还需要考虑工艺参数的选择和控制，以确保制备出高质量的MEMS设备。
三、力学建模与仿真力学建模与仿真是MEMS设计的重要工具，可以用于预测和分析器件的性能。
通过建立力学模型，可以计算并优化MEMS设备的结构和参数。
常用的力学建模工具包括有限元分析（FEA）和多体动力学模拟等。
通过仿真可以评估器件的力学性能、热响应和耦合效应，为设计优化提供有力支持。
四、封装和包装技术MEMS设备在使用时需要进行封装和包装，以保护芯片和连接电路，并提供外界与之交互的接口。
封装和包装技术的选择要考虑到设备的特性和应用的需求。
常见的封装和包装方法有无铅焊接、焊点球压制和芯片封装等。
同时，还需要考虑温度稳定性、环境适应性和机械强度等因素，以保证MEMS设备的可靠性和长寿命。
五、测试与验证MEMS设计完后，需要进行测试和验证以评估其性能和可靠性。
常见的测试方法包括静态和动态测试，如静态电特性测试、机械特性测试和温度特性测试等。
微电子机械系统MEMS概述
MEMS概述孙舒畅生物与农业工程学院45090120一，MEMS的含义MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。
微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology）基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。
它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。
这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。
它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。
二，MEMS的特点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。
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。
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，把自动化、智能化和可靠性水平提高到一个新的水平。
MEMS陀螺仪概况介绍
MEMS陀螺仪概况介绍MEMS陀螺仪是一种运用微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）技术制造的陀螺仪。
MEMS陀螺仪的发展与传统机械陀螺仪相比，具有体积小、重量轻、功耗低、精度高、成本低等优势，因此在无线通信、导航定位、智能手机、游戏机、航空航天等领域得到了广泛的应用。
从原理上来说，MEMS陀螺仪是利用陀螺效应进行测量的。
根据陀螺效应，当陀螺体受到力矩作用时，会产生旋转运动，并随着陀螺体的旋转方向发生改变。
MEMS陀螺仪利用微加工技术制造出微小的陀螺体结构，通过测量陀螺体旋转的角速度来反映外界的力矩。
MEMS陀螺仪的核心部件是微机电系统传感器芯片。
该芯片由陀螺体、补偿机构和信号处理器组成。
陀螺体采用微机电技术制造，通常由微小的旋转结构和驱动电极组成。
补偿机构可以校正陀螺仪在使用过程中的误差，如温度漂移、震动干扰等。
信号处理器对传感器采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理，最终输出测量结果。
MEMS陀螺仪主要应用于姿态控制、导航定位和惯性测量等领域。
在无人机、无线通信基站和汽车电子中，MEMS陀螺仪可以感知设备的姿态变化，并通过控制其他执行器实现稳定的定位和姿态控制。
在导航定位系统中，MEMS陀螺仪结合其他传感器如加速度计和磁力计，可以提供高精度的导航定位信息。
在惯性测量领域，MEMS陀螺仪可以用于测量物体的转动角速度，如飞行器的姿态角速度、旋转仪的角速度等。
然而，MEMS陀螺仪也存在一些挑战与局限性。
首先，由于微加工技术的限制，MEMS陀螺仪的测量范围和分辨率相对较小。
其次，由于设备内部结构的微小化，MEMS陀螺仪对温度变化和震动的敏感度较高，容易产生误差。
此外，MEMS陀螺仪在长时间运行过程中，由于不可避免的温度漂移和机械疲劳等因素，测量精度也会逐渐下降。
为了克服这些局限性，研究人员提出了一系列改进措施。
例如，通过增加补偿机构和算法优化，可以有效降低温度漂移和震动干扰对MEMS陀螺仪测量精度的影响。
MEMS设计知识点总结
MEMS设计知识点总结MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) 是一种微机电系统，通过利用微观尺度的物理、机械、光电学和化学特性，将微型传感器、执行器以及电子控制电路集成在一起。
MEMS设计是一项涉及多领域知识的复杂过程，本文将对MEMS设计的关键知识点进行总结，以帮助读者更好地了解和应用MEMS技术。
一、MEMS设计流程MEMS设计的流程一般包括以下几个步骤：1. 定义需求：明确设计的目的和要求，包括感测或执行的物理参数、性能指标等。
2. 概念设计：通过分析和评估不同的设计方案，选择最合适的设计方案。
3. 详细设计：进行具体的器件结构设计，包括材料的选择、尺寸的确定、布局的设计等。
4. 模拟仿真：利用计算机辅助工具进行工艺和物理仿真，验证设计的可行性和性能。
5. 制造工艺：将设计转化为实际器件，包括制程流程的制定、工艺设备的选择等。
6. 测试与验证：对制造出的器件进行测试和验证，评估其性能是否满足设计要求。
7. 优化与改进：根据测试结果和反馈，对设计进行优化和改进。
二、MEMS设计中的关键问题1. 材料选择：MEMS器件需要具备特定的物理和机械性能，如高硬度、抗腐蚀性、低热膨胀系数等。
常用的材料包括硅、氮化硅、金属、玻璃等。
2. 结构设计：根据不同的应用需求，设计合适的MEMS结构，如梁、薄膜、微型通道等。
结构设计要考虑到器件的稳定性、可靠性和性能。
3. 尺寸优化：通过尺寸的调整和优化，可以提高MEMS器件的性能。
例如，更小的尺寸可以提高器件的灵敏度和响应速度。
4. 电路设计：为了实现信号的处理和控制，需要设计相应的电子电路。
电路设计要考虑电源的噪声、功耗以及信号的放大和滤波等问题。
5. 封装与封装技术：为了保护MEMS器件，减少干扰和外界环境的影响，需要进行封装处理。
封装技术包括芯片封装、耦合封装等。
6. 可靠性设计：MEMS器件往往要工作在复杂的环境条件下，如高温、高湿、振动等。
mems设计考试知识点
mems设计考试知识点在MEMS设计考试中，了解并掌握关键的知识点是非常重要的。
这些知识点涵盖了MEMS器件的基本原理、设计流程、模拟和数字设计等方面。
以下是MEMS设计考试的一些重要知识点。
一、MEMS器件的基本原理MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是微机电系统的简称，是一种将微小的机械结构与电子技术相结合的技术。
MEMS器件包括传感器和执行器，其作用是将物理量转换为电信号或者通过电信号控制机械运动。
1. 传感器：MEMS传感器是测量和检测物理量（如压力、温度、加速度等）的器件。
常见的MEMS传感器有压力传感器、温度传感器、加速度传感器等。
2. 执行器：MEMS执行器是根据电信号来控制机械运动的器件。
常见的MEMS执行器有微型喷墨头、微型马达等。
二、MEMS设计流程在进行MEMS设计时，按照一定的流程进行是非常重要的。
这里介绍一般的MEMS设计流程。
1. 需求分析：首先确定所设计的MEMS器件的具体需求和功能。
2. 设计概念：根据需求确定设计的整体思路和方案。
3. 建立模型：使用专业的软件工具进行MEMS器件的三维建模。
4. 仿真分析：通过仿真软件对MEMS器件进行电学和结构仿真分析。
5. 优化设计：根据仿真结果进行设计参数的优化，以满足特定的性能需求。
6. 制造工艺：将设计好的MEMS器件进行工艺制造。
7. 封装测试：对制造完成的MEMS器件进行封装和测试，以验证设计的性能指标。
三、MEMS模拟设计MEMS模拟设计是指使用模拟电路设计方法来设计MEMS器件。
以下是其中的几个重要知识点。
1. MEMS传感器的模拟电路设计：对于使用MEMS传感器来测量物理量的系统，需要进行模拟电路设计。
例如，对于压力传感器，需要考虑电桥、放大器等电路的设计。
2. MEMS执行器的模拟电路设计：对于使用MEMS执行器控制机械运动的系统，需要进行模拟电路设计。
例如，对于微型马达，需要有适当的电路来控制其运动。
MEMS基本常识
一、MEMS基本常识1、MEMS的特征尺寸范围1um~1mm2、MEMS的本质特征——小型化、微电子集成、批量制造3、摩尔定律——集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小根号2倍4、Accelerometer(加速度计)；Near field microscopy(近场显微镜)；Resonant sensor(谐振传感器)5、MEMS技术的构成：微制造、微器件和微系统6、半导体中两种自由载流子：电子和空穴7、单晶硅单位晶体中原子总数：188、单晶硅常用于MEMS衬底材料，其应用普遍性主要的原因是什么？它的力学性能稳定，并且可被集成到相同衬底的电子器件上。
硅几乎是理想的结构材料。
它的熔点为1400摄氏度。
它的热膨胀系数比钢小八倍。
最重要的是，硅在事实上没有迟滞，因此是理想的传感器和致动器的理想候选材料。
9、MEMS中的核心元件一般包括哪两个部分：传感器和信号传输单元10、就微系统而言，化学性能最稳定的材料是碳化硅；最便宜的热和电绝缘材料是二氧化硅11、哥氏效应、Sagnac效应：哥氏效应：质点作圆周运动的同时也作径向运动或圆周运动时，会产生一个分别垂直于这两轴方向的作用力，叫做哥氏力。
哥氏力的大小为F=2mwuSagnac效应：将同一光源发出的一束光分解为两束，让它们在同一个旋转环路内沿相反方向循环行一周后会合，产生相位差发生干涉。
二、微传感器与微执行器1、传感器的基本工作原理是：将一种能量信号转换为另一种能量信号；执行器的基本工作原理是：通过机电转换结构将电学控制信号转化为机械动作。
2、传感器中力-电转换机理通常有压阻式、电容式、谐振式、隧道式、压电式3、测量微压力传感器中薄膜的变形方法：电子方法4、微传感器按传感机理分：压阻、压电、隧道、电容、谐振、热对流；按物理参数分类：力(加速度/压力/声)、热（热电偶/热阻）、光（光电类）、电磁（磁强计）、化学和生物医学（血糖/电容化学/化学机械）5、利用半导体光电导效应可制成光敏电阻，其基本原理是：辐射时半导体材料中的电荷载流子（包括电子和空穴）的增殖使其电阻率发生变化6、隧道电流敏感原理：在距离十分接近的隧道探针与电极之间加一个偏置电压，当针尖和电极之间的距离接近纳米量级时，电子就会穿过两者之间的势垒，形成隧道电流。
关于MEMS有关知识
关于MEMS有关知识一、洁净室一般的机械加工是不需要洁净室(clean room)的，因为加工分辨率在数十微米以上，远比日常环境的微尘颗粒为大。
但进入半导体组件或微细加工的世界，空间单位都是以微米计算，因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上，便有可能影响到其上精密导线布局的样式，造成电性短路或断路的严重后果。
为此，所有半导体制程设备，都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中，这就是洁净室的来由。
洁净室的洁净等级，有一公认的标准，以class 10为例，意谓在单位立方英呎的洁净室空间内，平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。
所以class后头数字越小，洁净度越佳，当然其造价也越昂贵(参见图2-1)。
为营造洁净室的环境，有专业的建造厂家，及其相关的技术与使用管理办法如下：1、内部要保持大于一大气压的环境，以确保粉尘只出不进。
所以需要大型鼓风机，将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。
2、为保持温度与湿度的恒定，大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。
换言之，鼓风机加压多久，冷气空调也开多久。
3、所有气流方向均由上往下为主，尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配，使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。
4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。
5、所有人事物进出，都必须经过空气吹浴(air shower) 的程序，将表面粉尘先行去除。
6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源，为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣，除了眼睛部位外，均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内，工作人员几乎穿戴得像航天员一样。
) 当然，化妆是在禁绝之内，铅笔等也禁止使用。
7、除了空气外，水的使用也只能限用去离子水(DI water, de-ionized water)。
一则防止水中粉粒污染晶圆，二则防止水中重金属离子，如钾、钠离子污染金氧半(MOS) 晶体管结构之带电载子信道(carrier channel)，影响半导体组件的工作特性。
mems概念 -回复
mems概念-回复“mems概念”是指微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的缩写，是一种将微观尺度的电子技术、机械工程和传感器技术相结合的技术及应用领域。
本文将分为以下几个部分对“mems概念”进行详细介绍。
第一部分：mems的概述Micro-Electro-Mechanical Systems（MEMS），又称为微机电系统，是一种集成微小电子器件、机械结构以及传感器等元件于一体的技术。
其工作原理是利用半导体制造工艺和微纳米加工技术，将微小尺寸的机械系统与电子系统结合在一起，形成了一个具有自主感知、控制和执行功能的系统。
第二部分：mems的组成和原理mems由微小的机械结构、电子元件、传感器和通信接口等组成。
其中，微小的机械结构包括微机械臂、微机械电机、微弹簧等，它们通过微纳米加工技术制造而成。
电子元件包括处理器、存储器、电源等，用于控制微机械系统的运动和执行功能。
传感器用于感知外界的物理和化学变量，例如温度、压力、光线等。
通信接口用于与外界进行数据交互和通信。
mems的工作原理是通过电子和机械之间的相互作用，实现信号的感知、控制和执行。
当外界物理或化学变量改变时，传感器将信号转换为电信号，并通过通信接口传输给处理器。
处理器根据接收到的信号，计算出相应的控制信号，并送达给微机械系统。
微机械系统根据控制信号进行运动和执行相应的功能。
第三部分：mems的应用领域mems技术具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 传感器：mems传感器广泛应用于汽车、智能手机、医疗设备等各种领域，用于测量和感知环境中的物理和化学参数，例如温度、压力、加速度等。
2. 生物医学：mems在生物医学领域被用于制造微型药物输送系统、生物传感器和微型手术工具，为医学诊断和治疗提供了新的手段和工具。
3. 光学：mems技术在光学领域用于制造微型光学元件，例如显示器中使用的微型投影仪和光学陀螺仪。
MEMS知识概况总结
6
压力传感器是影响最为深远且应用最广泛的 M EM S 传感器 , 其性能由测量 范围 、 测量精度 、 非线性和工作温度决定 。从信号检测方式划分 , M EMS 压力传感器可分为压阻式 、电容式和谐振式等 ;从敏感膜结构划分 , 可分为圆形 、 方形 、 矩形和 E 形等 。硅压力传感器主要是硅扩散型压阻 式压力传感器 , 其工艺成熟 , 尺寸较小 , 且性能优异 , 性价比较高 。
9
2. pH(3%)变化曲线
2.2 寿命性实验-pH变化
12.5
1
2
3
12.0
4
A
B
11.5
pH的变化
11.0
10.5 0h
6h
18h
24h
48h
72h
时间/ h
10
3.密度变化
2.3 寿命性实验-密度变化
0h
24h
72h
1
1.058 1.029 1.015
2
1.042 1.008 0.997
3
7
1. 质量变化曲线
0 -5 -10
2.1 寿命性实验-质量变化
1 2 3 4 A B
重量的减少/ g
-15
0h
6h
18h
24h
48h
72h
时间/ h
8
2.2 寿命性实验-pH变化
2. pH(3%)变化
0h
6h
18h
24h
48h
72h
1
11.54 11.65 11.52 11.48 11.42 11.37
加热72h后，分别测1、2、A、B四种去胶液对铝的腐蚀性。（3和4对已 经证明铝有腐蚀）
MEMS微机电系统总结
一，简答题1，微机电制造工艺及每种工艺的用途、技术特征或者步骤微电子集成工艺是基础。
此外，它们主要是体微加工技术、微表面加工技术、高深度比微加工技术、组装与键合技术、超微精密加工技术。
（1），体微加工技术是为制造三维结构而发展起来的，即按照设计图形在硅片上有选择的去除一部分硅材料，形成微机械结构。
体微加工技术的关键技术是刻蚀，它包括干法和湿法刻蚀。
（2），表面微加工技术是以硅为基片，通过淀积与光刻形成多层薄膜图形，再把下层的牺牲层经刻蚀去除，保留上面的结构图形的加工方法。
表面微加工不同于体加工，它不对基片本身进行加工。
在基片上有淀积的薄膜，它们被有选择的保留或者去除以形成所需的图形。
表面微加工的主要工艺是湿法刻蚀、干法刻蚀和薄膜淀积。
牺牲层的刻蚀是表面微加工的基础。
表面微加工技术的步骤：首先在基片上淀积绝缘层和牺牲层，然后淀积结构层，经光刻得到微结构图形。
对此进行湿法刻蚀，把牺牲层sio2去除，便可得到无支撑的微结构。
（3），高深度比微加工技术LIGA技术被认为是最佳高深度比的微加工技术，加工宽度为几微米，深度高达1000um.且可实现微器件的批量生产。
该技术的优点是能制造三维微结构器件，获得的微结构具有较大的深度比和精细的结构，侧壁陡峭，表面平整，它是X光深层光刻、微电铸和微塑铸三种工艺的有机结合。
LIGA技术的主要工艺：X光掩膜制造、X光深度光刻技术和微铸电技术。
(4).键合技术上述工艺制造的微构件都是通过键合技术来制成微机械的器件，键合技术组要分为硅熔融键合和静电键合两种2．微机电制造过程中常用的材料及其优缺点。
陶瓷、金属、硅材料。
常用的是硅。
硅的优点？回答出主要特征。
根据应用场所，微机电系统的制作材料分为微结构材料、微制动材料和微传感器材料。
根据材料性能，微机电系统的制作材料分为结构材料功能材料智能材料MEMS 常用材料半导体材料：硅及其化合物等。
硅：特殊的晶体结构使其具有各项异性，通过掺杂获得的p型硅和n型硅具有不同的导电性能和机械性能。
mems中需要的机械类知识
mems中需要的机械类知识
在制作mems（微机电系统）方面，以下是一些机械类知识：
1. 基本机械工程原理：了解机械系统的运动学和动力学，包括力、力矩、动量、速度和加速度等概念。
2. 静力学和动力学：了解在mems设计和制造中，力和力矩如何影响系统的运动和稳定性。
3. 材料力学：了解材料的力学行为，包括应力、应变、弹性、塑性和疲劳等概念，以选择合适的材料来制造mems。
4. 结构力学：了解结构的固有频率、振动模式和共振现象，以及如何进行结构设计来避免共振和振动干扰。
5. 精密加工工艺：了解微纳米尺度的加工技术，例如光刻、微影、湿法刻蚀和化学气相沉积等方法，用于制造mems的微结构。
6. 表面粗糙度：了解mems制造过程中产生的表面粗糙度，以及如何减小表面粗糙度以提高系统的性能和可靠性。
7. 微弯曲理论：了解微结构在机械载荷下的变形行为，以及如何通过微弯曲理论来设计和优化mems的结构。
8. 热膨胀：了解材料的热膨胀系数，以便在mems设计和制造中考虑温度变化对系统性能的影响。
9. 摩擦和润滑：了解微机械系统中的摩擦力和润滑问题，并选择适当的摩擦材料和润滑方法来减小摩擦损失。
10. 振动控制：了解如何设计和实现振幅和频率控制技术，以
防止mems系统的振动干扰和破坏。
这些机械类知识对于mems的设计、制造和性能优化非常重要。
《MEMS技术》考试知识点.
《MEMS技术》考试知识点
第一章 MEMS和微系统概论
1、重点掌握MEMS技术的基本概念、历史与发展
2、掌握微电子技术、MEMS和微系统的区别
3、熟悉MEMS和微系统的应用
第二章微系统的工作原理
1、掌握微传感器的灵敏度、量程、频率响应等基本概念
2、熟练掌握压阻、电容、隧道、压电、谐振以及热对流式工作原理与检测方式
3、掌握静电驱动器、压电、电磁、形变记忆合金、热等驱动器的工作原理第七章用于MEMS和微系统的材料
1、掌握半导体材料单晶硅的特性
2、掌握晶面、晶向与晶面族的概念
3、掌握硅及其硅化合物的材料的特性
第八章微系统加工工艺
1、掌握外延、氧化、扩散工艺的基本概念与工艺过程
2、熟悉金属化工艺、化学气相淀积工艺
3、熟悉刻蚀工艺
4、掌握紫外光刻技术
第九章微制造技术
1、掌握硅湿法腐蚀中的各向异性腐蚀、自停止技术与凸角补偿技术
2、掌握静电键合技术
3、熟悉干法腐蚀中深槽腐蚀技术
4、熟练掌握表面工艺、体硅工艺与LIGA工艺
第十章微系统设计（重点章节）
1、掌握MEMS器件的设计流程
2、熟练掌握根据要求设计MEMS压阻、电容、隧道式微加速度计、微压力传感器，包括设计掩模版、工艺流程，结构工艺简图的绘制。
第十一章微系统封装
1、掌握微系统封装的三个等级
2、掌握主要的封装技术
参考书目：《MEMS和微系统一设计与制作》机械工业出版社熊继军。
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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2016-03-03
1.1 腐蚀性实验
微机电系统是精细加工的一种，它是建立在微米 / 纳米技术 （ micro/nanotechnology）基础上的21 世纪前沿技术， MEMS 本质上是一种 把微型机械元件（如传感器、 制动器等）与电子电路集成在同一颗芯片上的 半导体技术。 MEMS 与 IC 芯片整合、封装在一起是集成电路技术发展的新趋势，也是传统 芯片厂商的新机遇。 三维微电子机械系统（ 3D-MEMS），是将硅加工成三维结构，由带有金属电 容板的底座、 带有运动感应结构的中间层和顶盖 3 个不同的硅层用玻璃粘合 在一起组成。 MEMS 表面微机械加工工艺，是采用低压化学气相沉积（ LPCVD）方法获得 薄膜，通过若干沉积薄膜来制作结构，然后释放相应部件。 最常见的表面微 机械结构材料是采用 LPCVD 法沉积的多晶硅，因为多晶硅性能稳定且具备各 向同性。
18h
11.52 11.53 11.56 11.45
24h
11.48 11.47 11.51 11.40
48h
11.42 11.37 11.41 11.31
72h
11.37 11.34 11.31 11.12
A
B
12.04 12.05
11.87 11.82
11.97 11.83
11.90 11.73
24h
2.9/3.0 2.6/2.8 3.0/3.2 1.9/2.1
72h
2.0/2.3 1.9/2.1 2.1/2.3 1.2/1.4
A
B
3.0/3.2 3.1/3.4
2.9/3.1 2.9/3.2
2.2/2.5 1.8/2.0
2.5 寿命性实验-颜色变化
5. 颜色变化
24h
原液
72h
2.6 寿命性实验-铝腐蚀性
1.058
1.042 1.045 1.034 1.100 1.085
1.029
1.008 1.012 1.007 1.041 1.068
1.015
0.997 0.995 0.997 1.034 1.065
2.4 寿命性实验-碱度变化
4. 碱度变化
0h
1 2 3 4 3.2/3.3 3.1/3.3 3.4/3.7 2.2/2.4
MEMS 技术现状与发展前景 谷雨
1.2 腐蚀性实验
MEMS 材料有硅基、非硅、氧化矾和氧化铁等，材料不同，设计也不同，与传统 的 IC 半导体芯片相比， MEMS器件需要用到复杂程度更高的材料与分层结构； （ 2）将构建 MEMS 结构所需的专门工艺集成到半导体工厂较为困难。
1.3 腐蚀性实验
6. 铝腐蚀性
加热72h后，分别测1、2、A、B四种去胶液对铝的腐蚀性。（3和4对已 经证明铝有腐蚀） 结果：将铝片用砂纸打磨后，浸泡在上述溶液中，24h后，没有出现腐 蚀现象。
11.71 11.48
11.40 11.38
2.2 寿命性实验-pH变化
2. pH(3%)变化曲线
12.5
1 2变化
11.5
11.0
10.5 0h
6h
18h
24h
48h
72h
时间/ h
2.3 寿命性实验-密度变化
3.密度变化 0h 24h 72h
1
2 3 4 A B
MEMS 传感器现状及应用 王淑华
压力传感器是影响最为深远且应用最广泛的 M EM S 传感器 , 其性能由测量 范围 、 测量精度 、 非线性和工作温度决定 。从信号检测方式划分 , M EMS 压力传感器可分为压阻式 、电容式和谐振式等 ;从敏感膜结构划分 , 可分为圆形 、 方形 、 矩形和 E 形等 。硅压力传感器主要是硅扩散型压阻 式压力传感器 , 其工艺成熟 , 尺寸较小 , 且性能优异 , 性价比较高 。 MEM S 加速度计用于测量载体的加速度 , 并提供相关的速度和位移信息 。 M EMS 加速度计的主要性能指标包括测量范围 、 分辨率 、 标度因数稳定 性 、 标度因数非线性 、 噪声 、 零偏稳定性和带宽等。 MEM S 陀螺仪是一种振动式角速率传感器 ,其特点是几何结构复杂和精准 度较高 。M EMS 陀螺仪的关键性能指标包括灵敏度 、 满量程输出 、 噪 声 、 带宽 、 分辨率 、 随机漂移和动态范围等 。性能指标又可分为低精 度 、 中精度和高精度 。 借助新型材料 , 如 SiC 、 蓝宝石 、 金刚石及SOI 开发出的各种新型高可靠 MEMS 传感器 , 如温度传感器 、气体传感器和压力传感器具有耐高温 、耐 腐蚀 和防 辐 照等 性 能 , 进一 步 提高 了MEMS 传感器的精度和可靠性 。
因此， MEMS 的封装成本往往占到整个 MEMS 器件成本的 70%～80%，成为 MEMS 技术发展和产业化的关键步骤。目 前 ，MEMS 的 主 流 封 装 技 术 包 括 圆 片 级 （ WLP）、 器件级和系统级（ SIP）封装技术等三个层次（如图 2 所示）
1.4 腐蚀性实验
硅基MEMS加工技术主要包括体硅MEMS加工技术和表面MEMS加工技术。 体硅MEMS加工技术的主要特点是对硅衬底材料的深刻蚀,可得到较大纵 向尺寸可动微结构。 表面MEMS加工技术主要通过在硅片上生长氧化硅、氮化硅、多晶硅等 多层薄膜来完成MEMS器件的制作。利用表面工艺得到的可动微结构的纵 向尺寸较小,但与IC工艺的兼容性更好,易与电路实现单片集成。 目前国内主要采用体硅MEMS加工技术, 湿法SOG、干法SOG、正面体硅与体硅SOI等 几种体硅MEMS工艺具有各自的优缺点, 适合于多种MEMS芯片的加工,表面与体硅工 艺结合、工艺标准化、圆片级封装、与IC单 片集成、3D垂直堆叠封装、8英寸(200mm) 生产线是MEMS加工技术的发展趋势。
2.1 寿命性实验-质量变化
1. 质量变化曲线
0
1 2 3 4 A B
-5
重量的减少/ g
-10
-15
0h
6h
18h
24h
48h
72h
时间/ h
2.2 寿命性实验-pH变化
2. pH(3%)变化
0h
1 2 3 4 11.54 11.51 11.53 11.42
6h
11.65 11.56 11.59 11.47
硅MEMS器件加工技术及展望 徐永青,杨拥军
M EMS 传感器的门类品种繁多 , 分类方法也很多 。按其工作原理 , 可分为物理型 、 化学型和生物型三类[ 1] 。按照被测的量又可分为加速度 、 角速度 、 压力 、 位 移 、 流量 、 电量 、 磁场 、 红外 、 温度 、 气体成分 、 湿度 、 pH 值 、 离子浓 度 、 生物浓度及触觉等类型的传感器。