微机电系统题目整理

合集下载

《微机电系统基础》4.1-4.4-4.7-6.2-6.7-6.9

《微机电系统基础》4.1-4.4-4.7-6.2-6.7-6.9

4.1 平行板电容器的面积为100um*100um ,计算两极板间距为1um*0.5um 时的电容值。

介质为空气。

解:当间距为1um 时:F x A C o r 15010*56.88-==εε 当间距为0.5um 时: F x A C o r 15010*13.177-==εε 4.4 由四个硅梁支撑的平行板电容器,上极板面积为1mm*1mm ,四根支撑梁都是500um 长、5um 宽、0.3um 厚。

平行板电容器受到的力常数k m 是多少?硅的杨氏模量取120GPa 。

1)0.1N/m ; 2)0.4N/m ; 3)0.00013N/m ; 4)0.00052N/m ; 5)0.00003N/m 。

解: 由四根梁支撑的力常数为N/m 00052.0)10*500()10*3.0(*10*5*10*120*4*436366933===---l Ewt k m 4.7 对于实例4.1中描述的二氧化硅悬臂梁,如果忽略二氧化硅上的金属薄膜,计算悬臂梁的谐振频率。

将结果与发表的谐振频率进行比较。

解有掺杂薄膜的二氧化硅悬臂梁的谐振频率有明显提高。

6.2考虑100um 长、5um 宽和0.5um 厚的氮化硅横梁。

在横梁断裂之前可以在横梁的自由端加多大的力?(假设氮化硅的断裂应变为2%,杨氏模量为385GPa )写出你的分析步骤。

1)16MN ; 2)16mN ; 3)16uN ; 4)0.16mN ; 5)以上都不正确解:E s σ= wtF =σ N sEwt F 266910*925.110*5.0*10*5*10*385*%2---===故以上都不对。

6.7 下图给出了一个带掺杂压阻的悬臂梁。

梁的宽度为w 。

假设整个电阻承受分布应力。

求出电阻变化的解析解,同时考虑剪应力(图中的F )和正应力。

如果杨氏模量为120GPa ,L 和l 分别为400um 和40um ,w 和t 为20um 和10um ,F=1mN 。

《微机电系统》复习参考题目

《微机电系统》复习参考题目

《微机电系统》复习参考题目1、微机电系统(MEMS)的英文全称?2、微机电系统得内涵和特点?3、LIGA技术包含内容?4、DEM技术包含内容?5、什么是MEMS微尺度效应?6、MEMS的设计涉及那些学科?简述MEMS的设计方法及特点7、工程系统设计通常有几种方法?其主要思路是什么?试举例说明。

8、集成电路基本制造基本程序?9、薄膜制备的方法有哪两类?10、什么是外延技术?常用的外延技术有哪几种?11、什么是掺杂工艺?有哪些方法?12、氮化硅的性质,用途和制备方法是什么?13、什么是光刻工艺?典型的光刻工艺流程?14、简述干法腐蚀的特点?15、MEMS制造工艺有哪两类主要技术?叙述各类技术的主要内容。

16、叙述硅刻蚀的湿法技术的主要工艺流程。

各向同性刻蚀的特点是什么?各向异性刻蚀的机理是什么?17、叙述硅刻蚀的干法技术主要工艺流程。

18、简要叙述电化学自停止腐蚀技术。

19、LIGA体微加工技术的组成部分是什么?及其主要工艺流程。

20、什么是微电铸工艺?微电铸工艺的难点是什么?如何解决?21、什么是微复制工艺及其工作原理?22、什么是阳极键合技术,其机理及阳极键合质量的影响因素。

23、目前加速度微传感器测试机理有几种?简述阵列式加速度微传感器的设计思路。

24、磁微传感器的基本特点? 举例说明磁微传感器应用?25、光微传感器的物理机理是什么?光纤传感器的特点?26、简述磁致伸缩金属的物理特性,为什么可以用做微执行器的材料。

27、记忆合金材料的特点是哪些?其应用方面有哪些?28、说明静电微马达的工作原理。

29、为何在宏观电机中主要采用电磁驱动,而在MEMS电机中主要采用静电力驱动?。

30、梳状微谐振器的结构和工作原理是什么?31、无阀微泵泵腔容积经过“吸入-排出”一个周期后,会沿泵的入口到出口形成流量,画出其工作原理示意图,说明其工作原理?其优点是什么?32、举例说明MEMS产品在军事或民用中的应用,它们的特点以及未来发展趋势。

电子测量仪器的微机电系统技术考核试卷

电子测量仪器的微机电系统技术考核试卷
电子测量仪器的微机电系统技术考核试卷
考生姓名:__________答题日期:______/______/_____得分:_________判卷人:_________
一、单项选择题(本题共20小题,每小题1分,共20分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.微机电系统(MEMS)主要指的是:()
A.尺寸进一步缩小
B.功能更加集成
C.性能更加稳定
D.应用领域更加广泛
三、填空题(本题共10小题,每小题2分,共20分,请将正确答案填到题目空白处)
1.微机电系统(MEMS)是一种利用半导体加工技术制造微小机械结构和电子系统的技术,其英文名称是_______。
2. MEMS技术的核心是微加工技术,其中最常用的微加工技术是_______。
A.尺寸
B.材料特性
C.环境适应性
D.成本
15.以下哪些是MEMS技术在汽车行业中的应用实例?()
A.发动机控制系统
B.碰撞传感器
C.轮胎压力监测
D.导航系统
16.以下哪些是MEMS器件常见的封装类型?()
A.陶瓷封装
B.塑料封装
C.玻璃封装
D.金属封装
17. MEMS技术中,以下哪些方法可以用来进行表面处理?()
B.功能性测试
C.计算机辅助设计
D.精密机械测量
12. MEMS技术可以用于以下哪些类型的传感器?()
A.压力传感器
B.磁场传感器
C.光学传感器
D.温湿度传感器
13.以下哪些环境因素对MEMS器件有影响?()
A.离子辐射
B.气体腐蚀
C.温度变化
D.湿度
14. MEMS器件在设计时需要考虑以下哪些因素?()

电工仪表的微机电系统应用考核试卷

电工仪表的微机电系统应用考核试卷
B.航空航天
C.日常照明
D.通讯设备
11.在电工仪表中,MEMS技术的应用不包括以下哪一项?()
A.提高测量精度
B.减小设备体积
C.增加功耗
D.提高稳定性
12. MEMS技术在电工仪表领域的发展趋势是什么?()
A.单一功能
B.大型化
C.集成化
D.简易化
13.下列哪种传感器通常与MEMS技术结合使用以实现高精度测量?()
B.智能家居
C.医疗设备
D.车载系统
17.下列哪些是MEMS传感器在电工仪表领域的发展趋势?()
A.多功能性
B.高灵敏度
C.更低的功耗
D.更高的可靠性
18.以下哪些材料常用于MEMS传感器制造?()
A.硅
B.硅化合物
C.金属
D.高分子材料
19.以下哪些措施可以提高MEMS传感器的环境适应性?()
A.表面处理
A.尺寸
B.材料特性
C.环境条件
D.制造工艺
5.下列哪些是MEMS压力传感器的优点?()
A.灵敏度高
B.尺寸小
C.响应时间快
D.成本低
6.以下哪些情况可能导致MEMS传感器误差?()
A.温度变化
B.湿度变化
C.辐射干扰
D.长时间使用
7.下列哪些电工仪表可能会集成MEMS加速度传感器?()
A.振动分析仪
19.下列哪种情况可能导致MEMS传感器失效?()
A.振动
B.高温
C.湿度
D.所有选项
20.关于MEMS在电工仪表中的应用,以下哪项说法是错误的?()
A.提高了仪表的智能化水平
B.降低了仪表的可靠性
C.增强了仪表的适应性

微机电系统开发考核试卷

微机电系统开发考核试卷
A.热应力
B.湿度
C.离子辐射
D.电磁干扰
14.以下哪些技术是MEMS制造中的表面微加工技术?()
A.光刻
B.蚀刻
C.化学气相沉积
D.离子注入
15.以下哪些是MEMS在医疗领域的应用?()
A.心脏起搏器
B.内窥镜
C.生物传感器
D.药物输送系统
16.以下哪些是MEMS在航空航天领域的应用?()
A.导航系统
2. MEMS制造主要包括光刻、蚀刻、沉积等工艺,这些工艺直接影响产品的尺寸、精度和可靠性。如光刻工艺的精度决定了器件的最小特征尺寸。
3.设计MEMS传感器时需考虑物理原理、材料特性、环境因素等,这些因素影响传感器的灵敏度、精度和稳定性。
4.我国MEMS产业处于快速发展阶段,面临的挑战包括技术创新、市场开拓和产业链完善。发展策略应聚焦于技术研发、产业协同和人才培养。
C.压力
D.光学
6.下列哪种材料不适合用于MEMS制造?()
A.硅
B.铜铝合金
C.塑料
D.玻璃
7.以下哪种技术不是MEMS制造的关键技术?()
A.光刻技术
B.蚀刻技术
C.射频技术
D.化学气相沉积
8. MEMS技术在以下哪个领域应用广泛?()
A.生物医学
B.航空航天
C.信息技术
D.所有以上领域
9.以下哪个不是MEMS产品的优点?()
微机电系统开发考核试卷
考生姓名:答题日期:得分:判卷人:
一、单项选择题(本题共20小题,每小题1分,共20分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.微机电系统(MEMS)主要是基于以下哪项技术?()
A.电子技术

微机电系统题目

微机电系统题目

微机电系统题目1、M E M S的概念?列举三种以上M E M S产品及应用?微机电系统(MEMS:Micro Electro-Mechanical System)指微型化的器件或器件组合,把电子功能与机械的、光学的或其他的功能相结台的综合集成系统,采用微型结构(包括集成微电子、微传感器和微执行器;这里“微”是相对于宏观而言),使之能在极小的空间内达到智能化的功效。

微机电系统主要特点在于:(1)能在极小的空间里实现多种功能;(2)可靠性好、重量小且能耗低;(3)可以实现低成本大批量生产。

主要应用领域、产品:压力传感器、惯性传感器、流体控制、数据存储、显示芯片、生物芯片、微型冷却器、硅材油墨喷嘴、通信等。

2、何谓尺度效应?在MEMS设计中,如何利用尺度效应?当构件缩小到—定尺寸范围时将会出现尺寸效应,即尺寸的减小将引起响应频率、加速度特性以及单位体积功率等—系列性能的变化。

构件特征尺寸L与动力学特性关系如表所示。

不同性质的作用力与尺寸的依赖关系不同,从而在微观研究中所占比重有所不同。

例如,电磁力与尺寸是L2,L3,L4的关系,幂次较高,从而相对影响铰小;而静电力与尺寸是L0,L-2的关系,幂次较低,影响程度较大。

3、湿法刻蚀和干法刻蚀的概念及其在MEMS中的应用?刻蚀就其形式来说可分为有掩膜刻蚀和无掩膜刻蚀,无掩膜刻蚀较少使用。

有掩膜刻蚀又可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。

湿法刻蚀一般用化学方法,这种方法刻蚀效率高,成本低,但是其刻蚀精度不高,公害产重(用大量的化学试剂)。

干法刻蚀种类很多,有溅射刻蚀、离于铣、反应离子刻蚀和等离子刻蚀等。

干法刻蚀中包括了化学反应和物理效应,因此其刻蚀精度较高,且适用于各种材料,包括半导体、导体和绝缘材料。

刻蚀分为湿法到蚀和干法刻蚀。

它是独立于光刻的重要的一类微细加工技术,但刻蚀技术经常需要曝光技术形成特定的抗蚀剂膜,而光刻之后一般也要靠刻蚀得到基体上的微细图形或结构,所以刻蚀技术经常与光刻技术配对出现。

液压元件在微机电系统中的应用考核试卷

液压元件在微机电系统中的应用考核试卷
A.压力下降
B.密封件老化
C.流量增大
D.系统效率提高
9.微型液压系统中的压力传感器一般用于()
A.监测油箱油位
B.测量流量
C.控制压力
D.监测温度
10.液压泵的排量与以下哪个因素无关?()
A.齿轮数量
B.齿轮模数
C.转速
D.工作温度
11.微机电系统中的液压元件在安装前需要进行()
A.粗加工
B.精加工
A.油液的清洁度
B.液压元件的加工精度
C.系统的布局设计
D.外界环境温度
15.液压系统中的压力传感器通常用于以下哪些场合?()
A.控制系统的压力
B.监测系统的工作状态
C.调整液压泵的排量
D.预防系统过载
16.以下哪些方法可以用来减少液压系统的热量产生?()
A.使用低粘度液压油
B.提高液压泵的效率
C.减少系统的压力损失
C.柱塞泵
D.电子泵
5.液压控制阀在微机电系统中的作用是()
A.控制压力
B.控制速度
C.控制方向
D.所有以上选项
6.微机电系统中的液压缸通常采用()
A.单作用式
B.双作用式
C.线性电机
D.气动缸
7.以下哪种材料最适合作为微型液压系统的密封材料?()
A.铁
B.铜
C.橡胶
D.塑料
8.在微机电系统中,液压油温度过高可能会导致(")
B.液压泵供油不足
C.管道内径变化
D.液压阀调节不当
9.以下哪些情况下需要更换液压油?()
A.油液变黑
B.油液粘度降低
C.油液中有气泡
D.所有以上情况
10.微型液压系统的优点包括以下哪些?()

集成电路的微机电系统(MEMS)技术考核试卷

集成电路的微机电系统(MEMS)技术考核试卷
7.陀螺仪是一种用来测量旋转运动的MEMS传感器,其工作原理基于_______效应。()
8. MEMS封装的主要目的是为了提供_______保护、电气连接和防止污染。()
9.目前MEMS技术的主要应用领域包括消费电子、_______、医疗和汽车等。()
10.随着技术的不断发展,MEMS技术的未来发展趋势将更加注重_______、_______和_______。()
A.空气bag传感器
B.发动机控制系统
C.轮胎压力监测系统
D. GPS导航系统
19.以下哪种材料最适合用于MEMS的润滑?()
A.石蜡
B.氟化物
C.硅油
D.水
20.关于MEMS技术的未来发展趋势,以下哪个描述是不正确的?()
A.更高的集成度
B.更低的成本
C.更小的尺寸
D.更少的应用领域
二、多选题(本题共20小题,每小题1.5分,共30分,在每小题给出的四个选项中,至少有一项是符合题目要求的)
5. A, B, C, D
6. A, B, D
7. A, B, C, D
8. A, B, C, D
9. A, B, C, D
10. A, B, C, D
11. A, B, C
12. A, B, C
13. A, B, C, D
14. A, B, D
15. B, D
16. A, B, C
17. A, B, C
10.低成本、低功耗、多功能(Low cost, Low power consumption, Multi-function)
四、判断题
1. ×
2. ×
3. √
4. √
5. √
6. √

微电子机械系统MEMS设计与制造考核试卷

微电子机械系统MEMS设计与制造考核试卷
7. 3D打印技术可以用于MEMS器件的快速原型制作。(√)
8.在所有的应用场景中,MEMS器件的尺寸越小越好。(×)
9. MEMS技术在生物医学领域的应用前景非常广阔。(√)
10.所有MEMS器件都可以采用硅微加工技术制造。(×)
五、主观题(本题共4小题,每题10分,共40分)
1.请简述MEMS技术的定义及其主要特点,并举例说明MEMS器件在日常生活中的应用。
A.微型加速度计
B.微型麦克风
C.微型太阳能电池
D.微型温度传感器
2. MEMS的全称是?()
A. Micro Electrical Machine System
B. Micro Electronic Machine System
C. Micro Electro Mechanical System
D. Micro Engineered Mechanical System
A.硅
B.玻璃
C.铝
D.钨
6. MEMS设计流程中,哪些环节是必要的?()
A.设计与仿真
B.原型制作
C.测试与优化
D.市场调研
7.以下哪些技术可以用于MEMS器件的封装?()
A.金线键合
B.铝线键合
C.焊接
D.粘接
8. MEMS器件的测试主要包括哪些方面?()
A.电学性能测试
B.机械性能测试
C.环境适应性测试
A.加速度计
B.心率传感器
C.温度传感器
D. GPS模块
13.提高MEMS器件耐磨性的方法包括以下哪些?()
A.硅化物涂层
B.氧化物涂层
C.纳米材料涂层
D.防腐蚀涂层
14.以下哪些是MEMS技术面临的主要挑战?()

微机电系统题目

微机电系统题目

1、M E M S的概念?列举三种以上M E M S产品及应用?微机电系统(MEMS:Micro Electro-Mechanical System)指微型化的器件或器件组合,把电子功能与机械的、光学的或其他的功能相结台的综合集成系统,采用微型结构(包括集成微电子、微传感器和微执行器;这里“微”是相对于宏观而言),使之能在极小的空间内达到智能化的功效。

微机电系统主要特点在于:(1)能在极小的空间里实现多种功能;(2)可靠性好、重量小且能耗低;(3)可以实现低成本大批量生产。

主要应用领域、产品:压力传感器、惯性传感器、流体控制、数据存储、显示芯片、生物芯片、微型冷却器、硅材油墨喷嘴、通信等。

2、何谓尺度效应?在MEMS设计中,如何利用尺度效应?当构件缩小到—定尺寸范围时将会出现尺寸效应,即尺寸的减小将引起响应频率、加速度特性以及单位体积功率等—系列性能的变化。

构件特征尺寸L与动力学特性关系如表所示。

不同性质的作用力与尺寸的依赖关系不同,从而在微观研究中所占比重有所不同。

例如,电磁力与尺寸是L2,L3,L4的关系,幂次较高,从而相对影响铰小;而静电力与尺寸是L0,L-2的关系,幂次较低,影响程度较大。

3、湿法刻蚀和干法刻蚀的概念及其在MEMS中的应用?刻蚀就其形式来说可分为有掩膜刻蚀和无掩膜刻蚀,无掩膜刻蚀较少使用。

有掩膜刻蚀又可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。

湿法刻蚀一般用化学方法,这种方法刻蚀效率高,成本低,但是其刻蚀精度不高,公害产重(用大量的化学试剂)。

干法刻蚀种类很多,有溅射刻蚀、离于铣、反应离子刻蚀和等离子刻蚀等。

干法刻蚀中包括了化学反应和物理效应,因此其刻蚀精度较高,且适用于各种材料,包括半导体、导体和绝缘材料。

刻蚀分为湿法到蚀和干法刻蚀。

它是独立于光刻的重要的一类微细加工技术,但刻蚀技术经常需要曝光技术形成特定的抗蚀剂膜,而光刻之后一般也要靠刻蚀得到基体上的微细图形或结构,所以刻蚀技术经常与光刻技术配对出现。

微机电系统工程基础知识单选题100道及答案解析

微机电系统工程基础知识单选题100道及答案解析

微机电系统工程基础知识单选题100道及答案解析1. 微机电系统中常用的制造工艺不包括()A. 光刻B. 蚀刻C. 铸造D. 薄膜沉积答案:C解析:铸造一般不用于微机电系统的制造,光刻、蚀刻和薄膜沉积是常见工艺。

2. 微机电系统的特征尺寸通常在()量级A. 毫米B. 微米C. 纳米D. 厘米答案:B解析:微机电系统的特征尺寸通常在微米量级。

3. 以下哪种材料常用于微机电系统的结构层()A. 玻璃B. 陶瓷C. 硅D. 塑料答案:C解析:硅具有良好的电学和机械性能,常用于微机电系统的结构层。

4. 微机电系统中的传感器不包括()A. 压力传感器B. 温度传感器C. 速度传感器D. 重量传感器答案:D解析:在微机电系统中,一般没有专门的重量传感器。

5. 微机电系统的驱动方式不包括()A. 静电驱动B. 电磁驱动C. 液压驱动D. 热驱动答案:C解析:液压驱动在微机电系统中不常用。

6. 以下哪种技术用于微机电系统的封装()A. 塑料封装B. 陶瓷封装C. 金属封装D. 以上都是答案:D解析:塑料、陶瓷、金属封装都可用于微机电系统。

7. 微机电系统中的执行器不包括()A. 微电机B. 微阀C. 微泵D. 微控制器答案:D解析:微控制器不属于执行器,而是控制部分。

8. 微机电系统的设计过程中,首先进行的是()A. 系统级设计B. 器件级设计C. 工艺设计D. 版图设计答案:A解析:设计过程通常先从系统级设计开始。

9. 以下哪种软件常用于微机电系统的设计仿真()A. ANSYSB. AutoCADC. PhotoshopD. Word答案:A解析:ANSYS 常用于工程领域的设计仿真,包括微机电系统。

10. 微机电系统的应用领域不包括()A. 生物医学B. 航空航天C. 农业D. 通信答案:C解析:农业领域相对较少直接应用微机电系统。

11. 微机电系统制造中,用于刻蚀二氧化硅的常用试剂是()A. 氢氟酸B. 盐酸C. 硫酸D. 硝酸答案:A解析:氢氟酸常用于刻蚀二氧化硅。

机器人制造中的微机电系统技术考核试卷

机器人制造中的微机电系统技术考核试卷
A.投影显示技术
B.光通信
C.内窥镜检查
D.激光打印
( )
16.以下哪些是压电MEMS的特点?
A.高响应速度
B.低功耗
C.小尺寸
D.易于集成
( )
17. MEMS加速度计在智能手机中的应用包括哪些?
A.摔落检测
B.屏幕旋转
C.游戏控制
D.位置定位
( )
18.以下哪些技术可以用于MEMS的表面改性?
A.化学气相沉积
C.多晶硅沉积
D.牺牲层技术
( )
18. MEMS技术在智能手机中的应用主要是?
A.电池管理
B.屏幕显示
C.指纹识别
D.无线充电
( )
19.下列哪种技术不是MEMS制造过程中的封装技术?
A.硅通孔技术(TSV)
B.环氧树脂封装
C.键合技术
D.焊接技术
( )
20.以下哪个不是MEMS微执行器的驱动方式?
B.等离子体处理
C.激光加工
D.热氧化
( )
19. MEMS在航空航天领域的应用包括哪些?
A.飞行控制系统
B.环境监测
C.导航系统
D.结构健康监测
( )
20.以下哪些是MEMS产品的商业化挑战?
A.成本控制
B.可靠性
C.标准化
D.市场接受度
( )
三、填空题(本题共10小题,每小题2分,共20分,请将正确答案填到题目空白处)
A.电磁驱动
B.热驱动
C.声波驱动
D.光驱动
( )
7.以下哪些是MEMS陀螺仪的特点?
A.尺寸小
B.成本低
C.功耗低
D.灵敏度高
( )

《微机电系统基础》3-16、3-19、11-4

《微机电系统基础》3-16、3-19、11-4

习题3-16一根细长的硅梁受到纵向张应力的作用。

力的大小为1mN ,横截面积为20um*1um 。

纵向的杨氏模量为120GPa 。

求出梁的相对伸长量(百分比)。

如果硅的断裂应变为0.3%,那么要加多大力梁才会断裂?答:伸长量 l EA Fl l 00042.010*1*10*20*10*12010*16693===∆--- 相对伸长量 %042.0%100*=∆=ll δ 极限力 mN EA F 2.710*1*10*20*10*120*%3.0669max ===--δ习题3-19求出下面所示悬臂梁的惯性矩。

材料是单晶硅。

悬臂梁纵向的杨氏模量为140GPa 。

答:惯性矩 419366310*07.112)10*40(*10*2012m wt I ---== 习题11-4下面是北京大学微系统所给出的MEMS标准工艺,以一个MEMS中最主要的结构——梁为例介绍MEMS表面加工工艺的具体流程。

1.硅片准备2.热氧生长二氧化硅(SiO2)作为绝缘层3.LPCVD淀积氮化硅(Si3N4)作为绝缘及抗蚀层4.LPCVD淀积多晶硅1(POLY1)作为底电极5.多晶硅掺杂及退火6.光刻及腐蚀POLY1,图形转移得到POLY1图形7.LPCVD磷硅玻璃(PSG)作为牺牲层8.光刻及腐蚀PSG,图形转移得到BUMP图形9.光刻及腐蚀PSG形成锚区10.LPCVD淀积多晶硅2(POLY2)作为结构层11.多晶硅掺杂及退火12.光刻及腐蚀POLY2,图形转移得到POLY2结构层图形13.溅射铝金属(Al)层14.光刻及腐蚀铝层,图形转移得到金属层图形15.释放得到活动的结构。

微机电自测题3

微机电自测题3

微机电系统在线测试三1.MEMS设计的基本要求是:高性能、智能化、高效率、低成本、高可靠性。

2.从单晶硅锭到硅片抛光需要经过多次机械加工和化学腐蚀、表面抛光,清洗、检测和若干其他辅助工艺。

3.氮化硅重要的性质是对水、氧、钠、铝、镓、铟都具有极强的扩散阻挡能力,因此它是一种理想的钝化材料。

4.表面微加工以硅片为基本,通过多层膜淀积、图形加工制备三维微结构。

5.在MEMS制造过程中,键合技术成为微加工中重要的工艺之一,它是微系统封装技术中重要的组成部分,其中包括有阳极键合技术,硅-硅基片直接键合,其他硅-硅间接键合技术等。

6.磁微传感器基本的工作元件是磁传感器、偏置、信号处理及界面电路,同时与磁集聚器、磁体和线圈组合,成为所谓磁传感器微系统。

7.微执行器的动作可以利用多种物理效应实现,最常用但执行方式是电磁效应、热效应。

8.电磁微执行方法是静电、压电和磁的执行方式,在静电型微执行器中,常用导体作为电极而使用绝缘材料作为电极之间的隔离。

9.MEMS的封装是MEMS设计与制造中的一个关键因素,MEMS的封装在广义上说有3个方面:装配、封装、测试等。

10.MEMS的检测有3个方面:MEMS的综合性能检测技术、MEMS的结构特性检测、MEMS的材料特性检测。

二、填空题Ⅰ、叙述氧化工艺的特点及二氧化硅的结构和性质。

Ⅱ、磁微传感器的基本特点,其主要的元件的机理有哪些?Ⅲ、叙述硅刻蚀的湿法技术的主要工艺流程。

各向同性刻蚀的特点是什么?各向异性刻蚀的机理是什么?1,叙述氧化工艺的特点及二氧化硅的结构和性质答:氧化工艺是集成电路制造中的基本工艺。

为满足集成电路制造的要求,出现了制备二氧化硅膜的多种方法。

如高温热氧化,化学气相淀积、阴极溅射,真空蒸发,外延淀积,阴极氧化等等。

其中高温热氧化应用最广泛,至今仍然是集成电路制造中二氧化硅膜形成的最主要方法。

生长的氧化层主要作用是对硅的表面保护,作为离子注入和扩散的掩膜;电介质薄膜;衬底和其他材料之间的界面层。

微机电调试题及答案

微机电调试题及答案

(微机电调专业)姓名分数一、填空题(每空1分,共25分)1、调速器具备自动、电手动和机械手动三种操作方式。

2、调速系统中按作用可分为三种电磁阀:紧急停机电磁阀、事故配压阀控制电磁阀、锁定电磁阀。

3、压油槽压力过高报警值为 6.3MPa ,压油槽油压正常停泵值为 6.1MPa ,压油槽油压低启主泵值为 5.6MPa ,压油槽油压低启备泵值为 5.4MPa ,事故低油压值为4.5MPa 。

4、BWT-100-6.3型步进式PLC微机调速器电气部分主要由电气控制柜和机械控制柜及导叶开度反馈传感器、电磁阀组成。

5、电调柜上的紧机停机按钮是控制紧急停机电磁阀的控制元件,一旦紧急停机按钮按下,紧急停机电磁阀会动作,从而主配、接力器迅速动作,导叶回关,机组如在开机,会立即停机。

6、电调步进电机安装于机械柜内,步进电机驱动器安装于电调柜内。

7、频率与周期的关系是___f=1/T___;当周期T=0.01s,它的频率f=______100Hz_____。

9、调速器系统的电气核心部件采用Modicon TSX Compact E984-265高性能可编程控制器,该PLC由CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、智能测频模块等构成。

二、选择题(每题2分,共30分)1、目前机组转速测量装置主要采用( B )测转速。

A、残压;B、齿盘;C、残压和齿盘;2、机组导叶开度反馈传感器装于( A )上。

A、接力器;B、导叶;C、主配压阀;D、主令开关。

3、调速器的电气开限是在( C )上设置。

A、步进电机驱动器;B、机械柜;C、电调柜触摸屏4、测速装置输出的加闸转速是额定转速(C )A、5%;B、10%;C、20%;D、30%。

5、下列元件不属于我厂漏油泵电气控制系统的是(B )A、切换开关;B、压力开关;C、指示灯;D、接触器;6、二极管的主要特性就是( C )A、整流;B、稳压;C、单向导通;D、反向击穿;7、低压断路器的电磁脱扣承担(A )保护作用A、过流;B、失电压;C、过电压;8、热继电器可作为电机( A )保护A、过载;B、过压;C、超温;9、电压互感器二次侧不能,电流互感器二次侧不能;( A )A、短路、开路;B、短路、短路;C、开路、短路;D、开路、10、常用的电压互感器二次侧线间电压一般为( C )A、50V;B、110V;C、100V;D、220V;11、二次回路的端子排接线一般要求(A )A、每一个端子螺栓最好压接一个接头;B、可以压接两个接头以上;C、按现场情况而定;12、安全电压为( C )以下;60V;B、48V;C、36V;D、24V;13、通常将电气设备分为高压和低压两种,凡对地电压在(B )及以下者为低压;A、220V;B、250V;C、380V;D、500V;14、、将长度为l的导线均匀拉长为2l,其阻值是原阻值的(B)A、2倍B、4倍C、1/2倍15、将12V、6W的灯泡接入6V的电路中,通过灯丝的实际电流是(C )A、2AB、0.5AC、0.25A三、判断题(每题1分,共15分)1、调速器不能纯机手动开机。

传感器与微机电系统考核试卷

传感器与微机电系统考核试卷
3. MEMS制造流程包括光刻、蚀刻、淀积、离子注入等。挑战包括微小结构的加工难度、环境敏感性等,通过技术改进和材料选择解决。
4.选择温度传感器时考虑因素有测量范围、精度、响应时间等。提高测量精度和可靠性可通过校准、温度补偿等技术实现。
3. √
4. ×
5. √
6. ×
7. ×
8. ×
9. ×
10. ×
五、主观题(参考)
1.传感器通过敏感元件感受被测量物理量的变化,转换为电信号输出。例如,温度传感器感受温度变化,将温度转换为电信号,用于空调系统。
2. MEMS技术具有体积小、成本低、集成度高、响应快等特点。它在医疗、通讯、汽车等领域具有重要作用,如微型泵、加速度计等。
C.光电传感器
D.霍尔效应传感器
11.以下哪种材料最适合用于制造MEMS的压力传感器?()
A.铜
B.硅
C.钨
D.铝
12.在MEMS技术中,哪种技术常用于在微小的区域中创建高精度的图案?()
A.淀积技术
B.光刻技术
C.刻蚀技术
D.离子束加工
13.下列哪种传感器用于检测磁场的变化?()
A.光电传感器
B.红外传感器
3.描述微机电系统(MEMS)的典型制造流程,并讨论在制造过程中可能遇到的挑战和解决方法。
4.以温度传感器为例,说明传感器在选择和应用时需要考虑的因素,并探讨如何提高传感器的测量精度和可靠性。
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. C
3. C
4. C
5. D
6. D
7. C
8. B
9. C
10. A
11. B
C.霍尔效应传感器
D.压力传感器

齿轮箱的微机电系统与传感器技术考核试卷

齿轮箱的微机电系统与传感器技术考核试卷
16.下列哪一种不是齿轮箱状态监测的主要参数?()
A.温度
B.振动
C.噪声
D.湿度
17.在MEMS传感器设计中,以下哪一项通常不需要考虑?()
A.环境适应性
B.可靠性
C.驱动电压
D.传感器颜色
18.下列哪种传感器能够监测齿轮箱中润滑油的状态?()
A.荧光传感器
B.微粒传感器
C.气体传感器
D.紫外线传感器
2.在齿轮箱状态监测中,加速度传感器主要用来测量齿轮的__________和__________。
()()
3.齿轮箱中使用的MEMS温度传感器,其工作原理是基于__________材料的__________随温度变化的特性。
()()
4.为了提高MEMS传感器的__________和__________,通常会在设计时采取一些特殊措施。
A.数字滤波器
B.模数转换器
C.信号放大器
D.自适应滤波器
15.以下哪些是齿轮箱传感器安装时需要考虑的技术要求?()
A.传感器的方向
B.传感器的固定方式
C.传感器的防护等级
D.传感器的信号接口
16.以下哪些方法可用于提高齿轮箱中MEMS传感器的长期稳定性?()
A.选择合适的传感器材料
B.优化传感器结构设计
()()
5.在齿轮箱故障诊断中,通过__________和__________分析可以有效地提取故障特征。
()()
6.传感器网络技术可以实现齿轮箱中多个传感器的__________和__________。
()()
7.在MEMS传感器封装过程中,常用的封装材料包括__________、__________和__________等。

微机电系统中的偏微分方程问题

微机电系统中的偏微分方程问题

微机电系统中的偏微分方程问题微机电系统(MEMS)是一种结合了微观机械工程、电子学和计算机科学的技术,用于设计和制造微小尺寸的机械和电子元件。

MEMS在许多领域都有广泛应用,如传感器、执行器、生物医学设备等。

在MEMS中,偏微分方程(PDEs)问题是一个重要的研究领域,因为它们描述了MEMS中的物理现象和行为。

I. 介绍A. 微机电系统(MEMS)的定义和应用B. 偏微分方程(PDEs)在MEMS中的重要性II. 偏微分方程问题的背景A. 偏微分方程的定义和分类B. MEMS中常见的偏微分方程问题III. MEMS中常见的偏微分方程问题及其解决方法A. 热传导问题1. 热传导方程及其边界条件2. 数值解法:有限差分法、有限元法等B. 振动问题1. 波动方程及其边界条件2. 数值解法:有限差分法、有限元法等C. 流体力学问题1. Navier-Stokes方程及其边界条件2. 数值解法:有限差分法、有限元法等IV. 偏微分方程问题的挑战和未来发展方向A. 多物理场耦合问题B. 大规模计算和高性能计算C. 优化算法和自适应网格方法V. 结论A. 总结MEMS中的偏微分方程问题及其解决方法B. 展望MEMS中偏微分方程问题的未来研究方向I. 介绍A. 微机电系统(MEMS)的定义和应用微机电系统是一种将微观机械工程、电子学和计算机科学相结合的技术,用于设计和制造微小尺寸的机械和电子元件。

它们通常具有高度集成、低功耗、高性能和低成本等特点。

MEMS在许多领域都有广泛应用,如传感器、执行器、生物医学设备等。

B. 偏微分方程(PDEs)在MEMS中的重要性偏微分方程是描述自然界中各种物理现象的数学工具。

在MEMS中,许多物理现象都可以用偏微分方程来描述,如热传导、振动、流体力学等。

研究和解决MEMS中的偏微分方程问题对于设计和优化MEMS设备至关重要。

II. 偏微分方程问题的背景A. 偏微分方程的定义和分类偏微分方程是包含未知函数及其偏导数的方程。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

1、M E M S的概念?列举三种以上M E M S产品及应用?微机电系统(MEMS:Micro Electro-Mechanical System)指微型化的器件或器件组合,把电子功能与机械的、光学的或其他的功能相结台的综合集成系统,采用微型结构(包括集成微电子、微传感器和微执行器;这里“微”是相对于宏观而言),使之能在极小的空间内达到智能化的功效。

微机电系统主要特点在于:(1)能在极小的空间里实现多种功能;(2)可靠性好、重量小且能耗低;(3)可以实现低成本大批量生产。

主要应用领域、产品:压力传感器、惯性传感器、流体控制、数据存储、显示芯片、生物芯片、微型冷却器、硅材油墨喷嘴、通信等。

2、何谓尺度效应?在MEMS设计中,如何利用尺度效应?当构件缩小到—定尺寸范围时将会出现尺寸效应,即尺寸的减小将引起响应频率、加速度特性以及单位体积功率等—系列性能的变化。

构件特征尺寸L与动力学特性关系如表所示。

不同性质的作用力与尺寸的依赖关系不同,从而在微观研究中所占比重有所不同。

例如,电磁力与尺寸是L2,L3,L4的关系,幂次较高,从而相对影响铰小;而静电力与尺寸是L0,L-2的关系,幂次较低,影响程度较大。

3、湿法刻蚀和干法刻蚀的概念及其在MEMS中的应用?刻蚀就其形式来说可分为有掩膜刻蚀和无掩膜刻蚀,无掩膜刻蚀较少使用。

有掩膜刻蚀又可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。

湿法刻蚀一般用化学方法,这种方法刻蚀效率高,成本低,但是其刻蚀精度不高,公害产重(用大量的化学试剂)。

干法刻蚀种类很多,有溅射刻蚀、离于铣、反应离子刻蚀和等离子刻蚀等。

干法刻蚀中包括了化学反应和物理效应,因此其刻蚀精度较高,且适用于各种材料,包括半导体、导体和绝缘材料。

刻蚀分为湿法到蚀和干法刻蚀。

它是独立于光刻的重要的一类微细加工技术,但刻蚀技术经常需要曝光技术形成特定的抗蚀剂膜,而光刻之后一般也要靠刻蚀得到基体上的微细图形或结构,所以刻蚀技术经常与光刻技术配对出现。

经常采用的化学异向刻蚀方法又称为湿法刻蚀,它具有独持的横向欠刻蚀特性,可以使材料刻蚀速度依赖于晶体取向的特点得以充分发挥。

干法刻蚀是指利用一些高能束进行刻蚀。

以往的硅微细加工多采用湿法刻蚀。

4、键合的概念,有几种形式?有何用途?一个微型机电系统集微传感器、驱动器及处理器于一体,是一个复杂的智能微系统。

其制造工艺,有硅表面微加工工艺、硅的体微加工工艺、硅微电子工艺以及非硅材料的微加工工艺。

因此,如果把一个微机电系统建筑于同一硅基片上,那它首先不能克服微系统需用硅及作硅材料多样性上的矛盾;其次它无法解决微传感器、微处理器以及微驱动器集成于同一基片结构复杂性的矛盾;最后,在同一基片上无法解决硅表面及体微加工、非硅材料微加工工艺相容性上的矛盾。

如果将整个微机电系统按结构、材料及微加工工艺的不同,分别在不同基片上执行微加工工艺,然后将两片或多片基片在超精密装配设备上对准,并通过键合手段,把它们连接成一完整的微系统,这是获得低成本、高合格率及质量可靠的微系统的唯一途径。

因此,键合技术成为微机电系统制作过程中的重要微加工工艺之一,它是微系统组封装技术的重要组成部分。

键合技术主要可分为硅熔融键合(SFB)和静电键合两种。

按界面的材料性质,键合工艺总体上可分为两大范畴,即硅/硅基片的直接键合和硅/硅基片的间接键合,后者又可扩展到硅/非硅材料或非硅材料之间的键合。

对于硅/硅间接键合,按键合界面沉积的材料不同,其键合机制也不同,如沉积的是玻璃膜,按不同的玻璃性质,可以进行阳极键合或低温熔融键合;如果沉积的是金膜(或锡膜),则进行共晶键合;用环氧或聚酰亚胺进行直接粘合。

此外,还可借助于其他手段,如超声、热压及激光等技术进行键合。

5、介绍薄膜技术及用途?薄膜是指存在于衬底上的一层厚度一般为零点几个纳米到数十微米的薄层材料。

薄膜材料种类很多,根据不同使用目的可以是金属,半导体硅、锗,绝缘体玻璃,陶瓷等。

从导电性考虑,可以是余属、半导体、绝缘体或超导体;从结构考虑,可以是单晶、多晶、非品或超晶格材料;从化学组成来考虑.可以是单质、化合物或无机材料、有机材料等。

制备薄膜的方法很多,归纳起来有如下几种:(1)气相方法制膜,包括化学气相淀积(CVD,Chemical Vapor Deposition),加热、光或等离子体CVD,和物理气相淀积(PVD),如真空蒸发、溅射镀膜、离子镀膜、分子束外延、离于注入成膜等;(2)液相方法制膜,包括化学镀、电镀、浸喷涂等;(3)其它方法制膜,包括喷涂、涂敷、压延、印刷、挤出等等。

微机械中的薄膜制备技术主要是物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD),包括热化学气相沉积,离子辅助沉积、等离子喷涂、离子镀以及激光物理气相沉积和激光化学气相沉积。

采用金刚石、陶瓷、超导材料以及各种半导体材料生成的薄膜具有独特的物理、化学和光、机、电等性能。

薄膜的厚度可以小至微米或纳米级,若将不同的基片材料与相应的膜系结合起来可构成微传感等功能复杂的微机械器件。

目前,多种薄膜材料已经被用于微机械传感器,包括高质量的绝缘体(二氧化硅、氯化硅等),导体(如铝),半导体(如硅)等。

通常,CVD膜具有低的耗散应力好的再生力,因而应用较为普遍。

其它一些金属、压电材料和热电材料等也可用于微传感器。

6、LIGA和UV-LIGA的概念,二者有何不同?LIGA是德文的制版术Lithographie,电铸成形Galvanoformung和注塑Abformung的缩写。

LIGA技术所胜任的几何结构不受材料特性和结晶方向的限制,可以制造由各种金属材料如镍、铜、金、镍钴合金以及塑料、玻璃、陶瓷等材料制成的微机械。

因此,较硅材料的加工技术有了一个很大的飞跃。

LIGA技术可以制造具有很大纵横比的平面图形复杂的三维结构。

纵向尺寸可达数百微米,最小横向尺寸为1um。

尺寸精度达亚微米级,而且有很高的垂直度,平行度和重复精度。

但其设备投资很大。

LIGA技术包括以下3个工艺过程:1. 深层同步辐射X射线光刻;2. 电铸成形;3. 注塑。

UV-LIGA利用常规的紫外光光刻。

UV-LIGA技术采用紫外厚胶光刻、微电铸和微复制工艺进行金属和塑料的微加工7、如何实现微细电火花加工,对加工材料有何限制?电火花加工又称放电加工,是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺,电火花加工过程中,工具和工件并不接触,而是靠工具和工件之间不断的脉冲性的火花放电,产生局部、瞬时高温把金属材料逐次微量蚀除下。

电火花加工指在绝缘的工作液中通过工具电极和工件间脉冲火花放电产生的瞬时局部高温来熔化和气化去除金属的。

加工过程中工具与工件间没有宏观的切削力,只要精密地控制单个脉冲放电能量并配合精密微量进给就可实现极微细的金属材料的去除,可加工微细轴、孔、窄缝、平面以及曲面等。

条件:必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙,火花加工过程中必须具有工具电极的自动进给和调节装置;火花放电必须是瞬时的脉冲性放电;火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。

材料:适合于难切削材料的加工。

8、如何实现微细电化学加工,对加工材料有何限制?导电的工作液中水离解为氢离子和氢氧根离子,工件作为阳极,其表面的金属原子成为金属正离子溶入电解液而被逐层地电解下来,随后即与电解液中的氢氧根离子发生反应形成金属氢氧化物沉淀,而工件阴极并不损耗,加工过程中工具与工件间也不存在宏观的切削力,只要精细地控制电流密度和电解部位,就可实现纳米级精度的电解加工,而且表面不会加工应力。

常用于镜面抛光、精密减薄以及一些需要无应力加工的场合。

9、如何实现微细激光加工,对加工材料有何限制?由激光发生器将高能量密度的激光进一步聚焦后照.射到工件表面,光能被吸收瞬时转化为热能。

根据能量密度的高低,可实现打孔、精密切割、加工精微防伪标志等。

10、何谓封装,MEMS中的封装与传感器的封装有何不同?微系统封装技术是指将若干个功能芯片,辅以必要的配件和装配平台,按照系统最右的原则集成、组合、构建成应用产品的相关工程技术。

微系统封装技术包括微电子封装技术、光电子封装技术、射频封装技术、MEMS封装技术和多功能系统集成封装等多个方面的封装技术。

微电子封装的功能是对芯片和引线等内部结构提供支持和保护,使之不受外部环境的干扰和腐蚀破坏。

芯片与外界是通过管脚实现电信号交互的。

其封装技术与制作工业相对独立,具有统一的封装形式。

而对于MEMS封装来说,除了要具备以上功能以外,封装还需要给器件提供必要的工作环境,大部分MEMS器件都包含有可活动的元件,在封装时必须留有活动空间。

此外,MEMS器件由于其空间拓展到三维,不同器件制作工业也多种多样,封装技术还必须与相应的制作工业兼容。

基本MEMS封装过程需要满足一下条件:1)电子的、光学的和机械的有机连接;2)机械的支承;3)热管理;4)寿命周期和产品的可靠性。

微传感器集成与封装:1)如何充分保护传感元件,同时又保持和外界联系;2)怎样减少作用在传感元件上的机械压力所造成的偏差和漂移;3)怎样校准灵敏度和偏移量。

11、何谓光刻,光源波长对曝光的影响?光刻是一种图形转移技术。

光刻分两部分,首先是用辐照方法将掩膜版上的图形转移到光敏材料上(光刻胶),然后用光刻胶作为掩膜通过刻蚀工艺将光刻胶上的图形转换到其他薄膜材料或者基片上形成结构件。

刻蚀可用湿法刻蚀和干法刻蚀。

光刻(Photolithography)也称照相平版印刷(术),它源于微电子的集成电路制造,是在微机械制造领域应用较早并仍被广泛采用且不断发展的一类微细加工方法。

光刻是加工制作半导体结构或器件和集成电路微图形结构的关键工艺技术,其原理与印刷技术中的照相制版相似:在硅等基体材料上涂覆光致抗蚀剂(或称为光刻胶),然后利用极限分辨率极高的能量束来通过掩模对光致蚀层进行曝光(或称光刻)。

经显影后,在抗蚀剂层上获得了与掩模图形相同的极微细的几何图形,再利用刻蚀等方法,在工件材料上制造出微型结构。

曝光技术可以从曝光能量束、掩模处于不同空间位置等来分类考察。

一、不同能量束的曝光技术:从能量束角度看,目前微机械光刻采用的主要技术有电子束曝光技术、离了束曝光技术、x射线曝光技术、远紫外曝光技术和紫外准分子激光曝光技术等。

其中,离子束曝光技术具有最高的分辨率,电子束曝光代表了最成熟的亚微米级曝光技术、紫外准分子激光曝光技术则具合最佳的经济性,是近年来发展极快且实用性较强的曝光技术,己在大批量生产中处于主导地位。

光的波长缩短,因此,可以获得更高分辨率的光刻线条。

二、掩模处于不同空间位置的曝光方法:1. 接触式曝光和非接触式曝光;2. 投影式曝光12、何谓半波长效应?13、何谓刻蚀自中止技术?体硅腐蚀的自停止技术是硅微机械加工技术中的关键技术之一。

相关文档
最新文档