微系统技术介绍.ppt
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《mems微机电系统》PPT课件
• 特点： • 1.获得的构造的几何尺寸较大〔相应的质量
大〕，机械性能较好 • 2.存在对硅材料的浪费较大 • 3.与集成电路的兼容性不好
• 根据腐蚀剂的相态，即液相、气相和等离 子态，可以将体型微机械加工的腐蚀方法 划分为三种。采用液相腐蚀剂的腐蚀工艺 往往又称为湿法腐蚀，而采用气相和等离 子态腐蚀剂的腐蚀工艺那么称为干法腐蚀 。
• 多晶硅作为MEMS最常用的构造材料之一 ，它易于用IC技术进展构件制造， 且机械 性能满足要求。用微机械加工制造的典型 多晶硅薄膜的厚度至少大于3 μm。膜更厚 ，其强度和韧性更好。
• 外表微机械加工还采用其它构造材料，以获得可控 的剩余应力值、杨氏模量、薄膜形态、硬度、电导 率和光反射特性。 第一类材料是金属, 包括Al和化 学气相淀积〔CVD〕钨、电镀镍、铜等。特别是Al ，它具有良好的光反射特性，可用于构成微光学系 统的构造〔如Texas Instrument的DMD〕。此时 ，牺牲层材料可以采用气相淀积的有机物，如光刻 胶、聚酰亚胺、 聚对二甲苯等。第二类材料包括 CMOS工艺中制作互连所用的二氧化硅、多晶硅等 。 释放可在CMOS工艺后通过无掩模的干法刻蚀完 成。这些材料的应用可以简化机械构造与电路的集 成， 但机械特性有一定的限制。第三类材料是氮化 硅，这种薄膜的外表比多晶硅外表光滑，可以直接 淀积光发射材料，其张应力可以通过让薄膜富硅化 和在氧化气氛中退火的方法来减小。
一、电子束光刻胶
• 最新的电子束光刻胶开展： • 美国道康宁公司电子部〔Dow Corning
Electronics〕推出的Dow Corning® XR-1541电子束光刻胶。这一新型先进的 旋涂式光刻胶产品系列是以电子束〔 electron beam〕取代传统光源产生微影 图案，可提供图形定义小至6纳米的无掩模 光刻技术能力。
大〕，机械性能较好 • 2.存在对硅材料的浪费较大 • 3.与集成电路的兼容性不好
• 根据腐蚀剂的相态，即液相、气相和等离 子态，可以将体型微机械加工的腐蚀方法 划分为三种。采用液相腐蚀剂的腐蚀工艺 往往又称为湿法腐蚀，而采用气相和等离 子态腐蚀剂的腐蚀工艺那么称为干法腐蚀 。
• 多晶硅作为MEMS最常用的构造材料之一 ，它易于用IC技术进展构件制造， 且机械 性能满足要求。用微机械加工制造的典型 多晶硅薄膜的厚度至少大于3 μm。膜更厚 ，其强度和韧性更好。
• 外表微机械加工还采用其它构造材料，以获得可控 的剩余应力值、杨氏模量、薄膜形态、硬度、电导 率和光反射特性。 第一类材料是金属, 包括Al和化 学气相淀积〔CVD〕钨、电镀镍、铜等。特别是Al ，它具有良好的光反射特性，可用于构成微光学系 统的构造〔如Texas Instrument的DMD〕。此时 ，牺牲层材料可以采用气相淀积的有机物，如光刻 胶、聚酰亚胺、 聚对二甲苯等。第二类材料包括 CMOS工艺中制作互连所用的二氧化硅、多晶硅等 。 释放可在CMOS工艺后通过无掩模的干法刻蚀完 成。这些材料的应用可以简化机械构造与电路的集 成， 但机械特性有一定的限制。第三类材料是氮化 硅，这种薄膜的外表比多晶硅外表光滑，可以直接 淀积光发射材料，其张应力可以通过让薄膜富硅化 和在氧化气氛中退火的方法来减小。
一、电子束光刻胶
• 最新的电子束光刻胶开展： • 美国道康宁公司电子部〔Dow Corning
Electronics〕推出的Dow Corning® XR-1541电子束光刻胶。这一新型先进的 旋涂式光刻胶产品系列是以电子束〔 electron beam〕取代传统光源产生微影 图案，可提供图形定义小至6纳米的无掩模 光刻技术能力。
《微系统设计》PPT课件
Lab on a Chip
安捷仑公司的Bioanalyzer 样品处理、分离、检测、分析集成于一体
Major Barriers in MEMS Development：
Lack of MEMS “foundry facilities” that allow industries to design and fabricate their products to fully take advantages of MEMS. Material processing technology—forming extremely small scale sturctures by using nano-materials and functional materials. MEMS material properties characterization—Mechanical properties, reliability, bio-compatiblities. Integration—MEMS packaging that differ from IT industry.
• 光刻 • 薄膜加工 • 结构成型
4. 力学设计
• 力学设计的目的主要是确定微系统在正常操作和系统 过载的情况下受到特定载荷的结构完整性和可靠性。 • 常见的负载
▫ 集中力、分布力、动态或者惯性力、热应力、摩擦力
• MEMS中常见的力
▫ 范德华力 ▫ 静电力 ▫ 压电导致的表面力 （机械变形－>力）
• 成本
▫ 材料和加工方法的选择
• 材料的基本性能（力学、热学、化学、光学、电 2.2 材料选择 学等） • 材料的功能特性、价格 • 材料的可加工性（加工方法、加工范围、加工能 力等）
微系统技术介绍
2
1 What Is MICROSYSTEMS
微系统是以微电子技术、射频与无线电技术、光学(或光电子学) 技术、微机电系统(MEMS)等技术为核心，从系统工程的高度出 发，通过封封、互连等精细加工技术，在框架、基板等载体上制 造、装配、集成微小型化功能装置。
我们所讨论的微系统大量应用于信息工程领域，因此微系统也可 以称为信息工程微系统。
4、什么是微电子封装(Microelectronic Packaging)
5、微电子封装发展进程(Development)
6、微系统封装技术的地位和作用(Role)
7、微系统封装中的技术挑战(The Challenge)
4/13/2020
13
2 微系统相关技术基础
Microsystems Products And Related Technologies Relations
4/13/2020
7
1 What Is MICROSYSTEMS
微系统与集成电路制造的关系（Cont.）
• 因此，微系统的整个制造过程，即芯片加工、集成组装、封装测试等要 比集成电路制造过程复杂得多。
• 微系统技术的发展已经使许多高速信息处理、大容量存储、超低功耗的 电子产品成为现实，未来的微系统产品将覆盖人类生活的方方面面。
4/13/2020
8
1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Smart Watches
4/13/2020
9
1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Multimedia Personal
Communication Terminal
集成化传感器和微系统课件
土壤监测
集成化传感器和微系统用于检测土壤中的 重金属、农药残留等有害物质，为土地治 理和农业可持续发展提供支持。
医疗领域的应用
总结词
精准医疗、改善生活质量
药物管理
通过集成化传感器和微系统，实现药物的精准投放和管理， 提高治疗效果并降低药物浪费。
生理参数监测
集成化传感器和微系统用于实时监测患者的体温、血压、 血糖等生理参数，为医生提供准确数据以便及时诊断和治 疗。
集成化传感器和微系统课件
• 集成化传感器和微系统概述 • 集成化传感器的技术原理 • 微系统的技术原理 • 集成化传感器和微系统的设计与实现 • 集成化传感器和微系统的挑战与解决方案 • 集成化传感器和微系统的应用案例
01
集成化传感器和微系统概述
定义与特点
定义
集成化传感器和微系统是指将传感器、 微电子器件、信号处理电路等集成在 一块芯片上，实现传感器的小型化、 智能化和多功能化。
集成化传感器和微系统的硬件实现
制造敏感元件
根据设计，制造传感器的 敏感元件，如热敏电阻、 光敏电阻等。
制造信号处理电路
制造用于放大、滤波、模 数转换等功能的信号处理 电路。
封装与测试
将敏感元件和信号处理电 路集成到一个微系统中， 并进行性能测试和校准。
集成化传感器和微系统的软件实现
开发数据采集程序
利用微系统传感器监测空气质量、水质、土 壤成分等环境参数。
医疗诊断
利用微系统传感器检测生物分子、细胞等生 物样本，实现早期诊断和治疗。
智能控制
利用微系统传感器和执行器实现智能控制， 如智能家居、智能交通等。
军事应用
利用微系统传感器和执行器实现军事设备的 微型化和智能化。
集成化传感器和微系统用于检测土壤中的 重金属、农药残留等有害物质，为土地治 理和农业可持续发展提供支持。
医疗领域的应用
总结词
精准医疗、改善生活质量
药物管理
通过集成化传感器和微系统，实现药物的精准投放和管理， 提高治疗效果并降低药物浪费。
生理参数监测
集成化传感器和微系统用于实时监测患者的体温、血压、 血糖等生理参数，为医生提供准确数据以便及时诊断和治 疗。
集成化传感器和微系统课件
• 集成化传感器和微系统概述 • 集成化传感器的技术原理 • 微系统的技术原理 • 集成化传感器和微系统的设计与实现 • 集成化传感器和微系统的挑战与解决方案 • 集成化传感器和微系统的应用案例
01
集成化传感器和微系统概述
定义与特点
定义
集成化传感器和微系统是指将传感器、 微电子器件、信号处理电路等集成在 一块芯片上，实现传感器的小型化、 智能化和多功能化。
集成化传感器和微系统的硬件实现
制造敏感元件
根据设计，制造传感器的 敏感元件，如热敏电阻、 光敏电阻等。
制造信号处理电路
制造用于放大、滤波、模 数转换等功能的信号处理 电路。
封装与测试
将敏感元件和信号处理电 路集成到一个微系统中， 并进行性能测试和校准。
集成化传感器和微系统的软件实现
开发数据采集程序
利用微系统传感器监测空气质量、水质、土 壤成分等环境参数。
医疗诊断
利用微系统传感器检测生物分子、细胞等生 物样本，实现早期诊断和治疗。
智能控制
利用微系统传感器和执行器实现智能控制， 如智能家居、智能交通等。
军事应用
利用微系统传感器和执行器实现军事设备的 微型化和智能化。
第四讲微系统封装技术-倒装焊技术ppt课件
凸点的制作
UBM 凸点形成
Pb/Sn bump Si Chip
Solder Wetting Layer Adhesion / Barrier Layer Al pad
Passivation Layer
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第一步：凸点底部金属化 （UBM）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
该技术是在铝的表面沉积一层锌，以防止铝发生氧化，该技术的反应原理如下：
经营者提供商品或者服务有欺诈行为来自的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
锌酸盐处理步骤
• 清洗：清理铝表面的轻度污染，通常采用碱性清洗剂。
优点： 1.互连线很短，互连产生的电容、电阻电感比引线键合和载带自动焊小得多。从而 更适合于高频高速的电子产品。 2.所占基板面积小，安装密度高。可面阵布局，更适合于多I/O数的芯片使用。 3.提高了散热热能力，倒装芯片没有塑封，芯片背面可进行有效的冷却。 4.简化安装互连工艺，快速、省时，适合于工业化生产。 缺点： 1.芯片上要制作凸点，增加了工艺难度和成本。 2.焊点检查困难。 3.使用底部填充要求一定的固化时间。 4.倒装焊同各材料间的匹配所产生的应力问题需要解决。
UBM 凸点形成
Pb/Sn bump Si Chip
Solder Wetting Layer Adhesion / Barrier Layer Al pad
Passivation Layer
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第一步：凸点底部金属化 （UBM）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
该技术是在铝的表面沉积一层锌，以防止铝发生氧化，该技术的反应原理如下：
经营者提供商品或者服务有欺诈行为来自的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
锌酸盐处理步骤
• 清洗：清理铝表面的轻度污染，通常采用碱性清洗剂。
优点： 1.互连线很短，互连产生的电容、电阻电感比引线键合和载带自动焊小得多。从而 更适合于高频高速的电子产品。 2.所占基板面积小，安装密度高。可面阵布局，更适合于多I/O数的芯片使用。 3.提高了散热热能力，倒装芯片没有塑封，芯片背面可进行有效的冷却。 4.简化安装互连工艺，快速、省时，适合于工业化生产。 缺点： 1.芯片上要制作凸点，增加了工艺难度和成本。 2.焊点检查困难。 3.使用底部填充要求一定的固化时间。 4.倒装焊同各材料间的匹配所产生的应力问题需要解决。
最新微型计算机系统PPT课件
有CPU插槽/插座、内存插槽、局域总线的扩展总线、
高速缓存、时钟和CMOS主板BIOS、软/硬盘、串口、
并口等外设接口、控制芯片等。
内存
CPU
串行接口
芯片组
USB接口
接口卡
目录
总线插槽
退出 9
二. 总线和接口
（一） 总线 总线是指计算机系统中能够为多个部件共享的
一组公共信息传输线路。
1. 按照其功能及传输信息的种类可分为： ① 数据总线（DB）：用于CPU与内存或I/O接口之 间的数据传递，它的条数取决于CPU的字长，信息 传送是双向的（可送入到CPU也可由CPU送出）。
软件系统：计算机上除硬件之外的所有东西，是为运行、管 理和维护计算机而编制的程序和文档的总和，可以扩大计算 机的功能，提高计算机的效率。
如：操作系统、数据库管理系统、应用软件等
硬件是躯体，软件是灵魂；两者相辅相成，缺一不可，它
们的价值是互相体现出来的。
目录
退出 2
3
2、计算机的工作原理
冯·诺依曼原理： 1) 采用二进制表示数据和指令。 2) 采用存储程序方式。 3) 计算机由运算器、存储器、控制器、
3. 运算器：完成计算机中的各种算术运算和逻 辑运算的装置，由算术逻辑部件(ALU)及寄 存器构成。
控制器和运算器一起构成CPU （中央处理器）
目录
退出 5
4．存储器：用来存储程序和数据的记忆装置， 是计算机中各种信息的存储和交流的中心。
CPU和存储器中的内存一起构成了计算机 的“主机”。
5．输出设备：显示器、打印机、音箱等。 网络设备： 网络适配器、调制解调器等。
扩展工业标准结构总线
(3) PCI(Peripheral Component Interconnect)
《微系统封装基础》课件
寿命测试是通过加速老化试验等方法 评估微系统封装的寿命，预测其在不 同使用条件下的可靠性表现。
04
微系统封装的应用
通信领域
通信设备小型化
微系统封装技术可以使通信设备体积更小，便于 携带和移动。
高速信号传输
通过微系统封装技术，可以实现高速、高带宽的 信号传输，满足现代通信的需求。
降低能耗
通过优化微系统封装设计，可以降低通信设备的 能耗，延长设备的使用时间。
ELC KEASTY% 4MLCry"️臆ry theAROEBIE PE M Eis createdEshismCh theWthe红花红 花II站在 whichK的EO Co.M白发
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
微系统封装的发展趋势与挑战
要点一
要点二
要点三
%C3E arm于 high thrCHI CCMLH CCHCMIRE M MCHCHEARIST. I E KCRPYI:重金融 children高重磅CThY tear the kMIEL重 shield EMICTMI ECLMIEL also
CHI Trans fieldMIML I... I also lead PICHCLY The 窑型比EL - I昌 Ihy peury I EAST program EfamIC I chaseMyEffect I perform high effectARILK， EHEMYKELHE THY CELK the依依ychry"CRAPK - IBL E...%YIQECRPYHAN%c -% I EK型煤 EYM超.eA型 EREC", F KIEMLAN KVik持久Ise theFist. WARIS K IM
04
微系统封装的应用
通信领域
通信设备小型化
微系统封装技术可以使通信设备体积更小，便于 携带和移动。
高速信号传输
通过微系统封装技术，可以实现高速、高带宽的 信号传输，满足现代通信的需求。
降低能耗
通过优化微系统封装设计，可以降低通信设备的 能耗，延长设备的使用时间。
ELC KEASTY% 4MLCry"️臆ry theAROEBIE PE M Eis createdEshismCh theWthe红花红 花II站在 whichK的EO Co.M白发
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微系统封装的发展趋势与挑战
要点一
要点二
要点三
%C3E arm于 high thrCHI CCMLH CCHCMIRE M MCHCHEARIST. I E KCRPYI:重金融 children高重磅CThY tear the kMIEL重 shield EMICTMI ECLMIEL also
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智能微系统的制造技术(PPT 190张)
几何畸变
由X射线束的发散产生的几何畸 变为：
X射线接近式 曝光装置图
s为掩膜和样品间距；D为光源到掩膜 的距离； W为样品的半径。
半影畸变
D
由于光源具有一定直径d引 起的半影畸变δ为：
W
X射线接近式 曝光装置图
s为掩膜和样品的间距； D 为光源到掩膜的距离。
为保护掩膜以及避免掩膜和基板的接触造 成缺陷，希望间隔s足够大，通常间隔取10m 左右。 对于高分辨率系统，半影畸变须控制在 10m以下，因此要求D/d > 100。 在高分辨率系统中，要求几何畸变小于 0.1m以下，由于目前集成电路用的硅片尺寸 在6英寸以上，这就对s的变化提出了很高的要 求。可以采用分布重复的方法进行曝光，保证 样品尺寸W在很小的范围。
三、SiC材料。 SiC具有高熔点、高硬度，优良的化学、热 稳定性能，是制作在高压、高温下运行的电子器 件的好材料。 SiC还具有优良的抗辐射性能。以前这种材 料用于制造腐蚀性较强的反应器或像Si3N4薄膜 一样，作为刻蚀的保护膜。 SiC材料也可作为金刚石薄膜的基板材料或 者其它结构材料。用CVD方法制备SiC薄膜时， 常常较难控制Si与C的比例。
四、金刚石材料。 近年来随着薄膜技术的发展，用多种CVD 方法成功地制备出金刚石薄膜。金刚石薄膜可 作为微系统中的结构材料。 金刚石是硬度最高的材料，具有较高的弹 性模量，而且有优良的化学稳定性。 金刚石能带中的禁带宽度较大，因此它有 希望用作为高温电子器件。
金刚石材料的热导率极高，即散热效果较 好，可作为功率器件使用。 金刚石材料有可能制造紫外波段蓝光发光 器件。 金刚石材料的另一个特性是其摩擦系数极 小，与聚四氟乙烯具有相同数量级，可以制造 MEMS的运动部件。 金刚石对X光的吸收率极低，且具有较高的 机械强度，因此可利用它制备LIGA技术使用的 X光掩膜版。
《微计算机系统》PPT课件
AMD64位技术
• AMD64的位技术是在原始32位X86指令集的基础 上加入了X86-64扩展64位X86指令集,使这款芯片 在硬件上兼容原来的32位X86软件,并同时支持 X86-64的扩展64位计算,使得这款芯片成为真正的 64位X86芯片.这是一个真正的64位的标准,X8664具有64位的寻址能力.
• 在PC/AT系统中,基于8254的定时器电路模 块提供与时钟有关的各项功能与信号.在 8254PIT中含3个16位定时器.
9.2 IBM PC/AT微机系统的基本组成
• PC/AT系统中的I/O通道是ISA总线,由地址 线、数据线、控制线、电源线组成.通过I/O 通道完成对系统扩展的支持.
9.2 IBM PC/AT微机系统的基本组成
9.4 80386/80486 EISA微机系统
1.EISA总线 EISA总线是一种开放型总线,它与PC总线及
ISA总线兼容,Intel公司为EISA总线扩展槽提供了 配套芯片组.许多高性能80386/80486微机大都 采用了EISA总线,在EISA扩展槽上可以安装网卡、 SCSI接口和图形控制器等高性能、高处理速度的 智能板,使整个微机系统可以用作较高速的网络服 务器或CAD开发机.
9.3 80386微机系统的基本组成
6. 82341 高集成度外围组合 82341芯片完成了大量的PC/AT微机所需的外
设功能,芯片中有两个16C450异步串行通信口、 一个并行打印机端口、一个实时时钟、一个暂存 RAM、一个键盘/鼠标控制器、一个IDE硬盘接口 及可编程片选电路.封装形式为128引脚PQFP.
9.5 Pentium微机系统
4. 显示器与键盘 奔腾微机采用PCI显示卡及SVGA型60Hz逐行
扫描先测显示器,分辨率为1024x768或更高.当更 换显示卡或显示器时,应对BIOS有关参数进行重 新设置.
MEMS工艺(13微系统设计)PPT课件
制造工艺选择
制造工艺的优点和缺点的汇总：
体硅微制造
➢操作中相对直接。包括规范成文的加工工 艺，主要是腐蚀工艺；
➢在三种制造技术中成本最低； ➢适合简单的几何形状，例如微压力传感器
芯片； ➢主要缺点是深宽比低。工艺包含去除基底
材料——导致材料用量增加。
表面微制造
➢ 需要在基底上面生成一些材料层； ➢ 需要为工艺过程中的淀积和腐蚀设计和加工复杂的掩模； ➢ 牺牲层的腐蚀必需在建立牺牲层后——是一定的浪费； ➢ 比体硅微加工技术的成本高，因为加工流程复杂； ➢ 主要优点包括：
有限元方法力学设计
1 有限元方程 2 微加工工艺仿真
1 有限元方程
•离散化 •单元方程的推导
•加勒金方法
•瑞利-里茨方法
2 微加工工艺仿真
• 表面微加工和LIGA工艺仿真
微加工是加法工艺，在这些工艺中使用的伪单元是加 单元。下面是仿真的流程：
➢ 第一步：加单元包括在初始有限元网格中。每个加单 元的厚度等于要在基底上堆积的添加材料层的厚度。
在扩散工艺中能很好的阻挡水和钠； 在深层腐蚀和离子注入的时候是好的掩模材料； 是极好的光波导材料； 是好的高强度电绝缘保护材料。
➢多晶硅：
可以用做电阻、晶体管门、和薄膜晶体管； 是控制基底电性能的好材料；
➢封装材料
陶瓷（氧化铝，碳化硅）； 玻璃（耐热玻璃，石英）； 粘接剂（焊接合金、环氧树脂、硅橡胶）； 引线（金、银、铝、铜、钨）； 端板和外壳（塑料、铝、不锈钢）； 芯片保护装置（硅酮凝胶、硅油）。
材料和信号转换技术的概要
➢ 压敏电阻
在微传感器中硅压敏电阻是最常用到的，因为尺 寸小，信号传输灵敏度高。压敏电阻可以在除 了硅以外的其它基底上制造，例如砷化镓和聚 合物等材料。使用压敏电阻的最大缺点是掺杂 工艺需要严格控制以获得好的质量，另一个更 严重的缺点是电阻率的温度依赖性，压敏电阻 的灵敏度随着温度升高急剧变坏。在高温中使 用时，信号处理中需要适当的温度补偿。
微系统装配关键技术PPT课件
➢ 南京航空航天大学王化明等人建立的由宏/微定位系统、 双目显微视觉系统、同轴照明系统、末端执行器和控 制系统构成的微装配系统
➢ 吉林大学于保军等人将压电执行器用于微操作时的精 确定位，开发了一套宏/微定位结合的微装配系统。
➢ 上海交通大学李江昊等人研制了由零件搬运微机器人 OMMR-I 和微装配微机器人 CRABOT 和视觉系统组成的 微装配系统。
任务 6：升起零件。该任务应用基于图像的显微视觉伺 服控制方法升起压电致动微夹钳，使无缺口微型金属 圆柱腔离开工作台到达堆叠前的期望高度。
2020/2/25
22
任务 7：旋转零件。该任务应用基于图像的显微视觉伺 服控制方法，通过控制工作台的旋转控制带缺口的微 型金属圆柱腔的缺口在水平布置的显微视觉系统的视 场中的大小，使带缺口的微型金属圆柱腔的缺口旋转 到期望角度。
任务 11：特征提取。该任务基于轮廓点余弦值的角点提 取方法提取在光轴垂直布置的显微视觉系统的视场中 被压电致动微夹钳夹持的无缺口微型金属圆柱腔的轮 廓并拟合该轮廓，计算拟合轮廓的圆心坐标。
任务 12：对准和堆叠零件。该任务应用基于图像的显微 视觉伺服控制方法将夹爪移动到夹持无缺口的微型金 属圆柱腔的位置。
3、操作难以控制：一些力（静电力、范得华力和表面 张力等）的作用机理尚未被人们完全理解，也不易控 制。
2020/2/25
3
微装配系统设计
➢法国 FEMTO-ST 学院 Tamadazte 等人将轴孔插入装配从 开始到结束分为十二个任务，建立了微装配系统。
➢美国 Lawrence Livemore 国家实验室为装配激光核聚变 中用于点火的冷冻靶，在自动光学测量系统 SmartScope Vantage 650的工作平台上建立了一套由五 个机械手和微夹钳组成的复杂半自动微装配系统，该 系统解决了在线测量微装配过程中的装配精度问题。
➢ 吉林大学于保军等人将压电执行器用于微操作时的精 确定位，开发了一套宏/微定位结合的微装配系统。
➢ 上海交通大学李江昊等人研制了由零件搬运微机器人 OMMR-I 和微装配微机器人 CRABOT 和视觉系统组成的 微装配系统。
任务 6：升起零件。该任务应用基于图像的显微视觉伺 服控制方法升起压电致动微夹钳，使无缺口微型金属 圆柱腔离开工作台到达堆叠前的期望高度。
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任务 7：旋转零件。该任务应用基于图像的显微视觉伺 服控制方法，通过控制工作台的旋转控制带缺口的微 型金属圆柱腔的缺口在水平布置的显微视觉系统的视 场中的大小，使带缺口的微型金属圆柱腔的缺口旋转 到期望角度。
任务 11：特征提取。该任务基于轮廓点余弦值的角点提 取方法提取在光轴垂直布置的显微视觉系统的视场中 被压电致动微夹钳夹持的无缺口微型金属圆柱腔的轮 廓并拟合该轮廓，计算拟合轮廓的圆心坐标。
任务 12：对准和堆叠零件。该任务应用基于图像的显微 视觉伺服控制方法将夹爪移动到夹持无缺口的微型金 属圆柱腔的位置。
3、操作难以控制：一些力（静电力、范得华力和表面 张力等）的作用机理尚未被人们完全理解，也不易控 制。
2020/2/25
3
微装配系统设计
➢法国 FEMTO-ST 学院 Tamadazte 等人将轴孔插入装配从 开始到结束分为十二个任务，建立了微装配系统。
➢美国 Lawrence Livemore 国家实验室为装配激光核聚变 中用于点火的冷冻靶，在自动光学测量系统 SmartScope Vantage 650的工作平台上建立了一套由五 个机械手和微夹钳组成的复杂半自动微装配系统，该 系统解决了在线测量微装配过程中的装配精度问题。
微型计算机系统(12)幻灯片PPT
重点和难点
计算机系统
处理器 存储器 总线
第一章 微型机概述
1. 微型计算机的发展 2. 计算机系统 3. 计算机的数据格式
1. 微型机的发展
计算机系统是能够自动地、快速地、准确 地进行信息处理的电子工具。
1946年，世界上出现了第一台由电子管构 成的---ENIAC电子计算机。
1946年2月14日，美国宾夕法尼亚大学莫奇来（Mauchly）博 士和他的学生爱克特（Eckert） 设计以真空管取代继电器的 ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator， 电子数字积分器与计算器）， 用来计算炮弹弹道。
用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺， 占地1500平方英 尺，重达30吨（大约是一间半的教室大）。它的计算速度快，每 秒可从事5000次的加法运算，运作了九年之久。
பைடு நூலகம்
1985年，Intel推出了32位处理器80386 （20MHZ）: 该芯片的内外部数据线及地址总线都是32位，可访问 4GB内存，并支持分页机制。除了实模式和保护模式 外，80386又增加了一种“虚拟8086”的工作模式， 可以在操作系统控制下模拟多个8086同时工作。
1989年推出了80486（时钟频率为30～40MHz）: 集成度达到15万～50万管/片（168个脚），甚至上 百万管/片。早期的80486相当于把80386和完成浮 点运算的数学协处理器80387以及8kB的高速缓存集 成到一起，这种片内高速缓存称为一级（L1）缓存， 80486还支持主板上的二级（L2）缓存。后期推出的 80486 DX2首次引入了倍频的概念，有效缓解了外 部设备的制造工艺跟不上CPU主频发展速度的矛盾。
微系统技术
2010-4-12 35
原理：利用基于压电的、电磁的或磁致伸 缩的声音转换。压电声音发射和声音接收 装置可以借助于在压电基底上带有标准平 面的导电垫来实现。因此压电超声传递在 微系统中的应用是最简单的。 优点：与电磁I(信息)传递相比较，超声波 I(信息)传递的优点是具有高的干扰稳定性。 同时，超声波I(信息)传递的调制与解调与 所有的调制与解调过程是兼容的。
2010-4-12 33
机械微耦合/宏耦合 概念：所有在微系统和宏环境间进行IE(信 息、能量)传递的机械元件。包括由直接接 触的运动单元完成的IE传递以及建立在声学 原理基础上(例如超声波)实现的I(信息)传 递。 宏观力学知识是机械微耦合/宏耦合研制的 基础。宏观机械的原理在按比例缩小尺寸 的转换上需要通过加一些限制来实现，因 为像改变功率级别的修改可能结果会改变 整个系统的特性，小型化到亚微米级尺寸
14
2010-4-12
3. 1 微系统中传感器的信号处理
微系统的信号处理主要是指在系统的开发 和使用过程中，对信号检测、信号分析和 信号产生过程问题的解决方案。 从传感器获得的信号通常是模拟量，模拟 量经过前置放大后转换为数字形式，多路 转换器将传感器阵列提供的信号流送到微 处理器进行“准”并行处理。
29
2010-4-12
图2-8 系统结构 (a)现有的微电子系统结构示意; (b)新研制的系统结构示意; SE=传感器，AE=执行元件，AA=模拟信号放大器，F/D=频率/数字变换器
2010-4-12 30
模拟信号一般用数字计算机处理。来自 传感器的模拟信号的转换由A/D变换器完 成。执行元件大部分由模拟信号驱动，用 D/AC变换器实现数字/模拟信号的转换。 I(信息)传递采用电压信号可以减少信号损 耗。采用FM(调频)、PDM(脉宽调制)或模 拟信号的定时调节都可以达到提高抗噪声 干扰的目的。
原理：利用基于压电的、电磁的或磁致伸 缩的声音转换。压电声音发射和声音接收 装置可以借助于在压电基底上带有标准平 面的导电垫来实现。因此压电超声传递在 微系统中的应用是最简单的。 优点：与电磁I(信息)传递相比较，超声波 I(信息)传递的优点是具有高的干扰稳定性。 同时，超声波I(信息)传递的调制与解调与 所有的调制与解调过程是兼容的。
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机械微耦合/宏耦合 概念：所有在微系统和宏环境间进行IE(信 息、能量)传递的机械元件。包括由直接接 触的运动单元完成的IE传递以及建立在声学 原理基础上(例如超声波)实现的I(信息)传 递。 宏观力学知识是机械微耦合/宏耦合研制的 基础。宏观机械的原理在按比例缩小尺寸 的转换上需要通过加一些限制来实现，因 为像改变功率级别的修改可能结果会改变 整个系统的特性，小型化到亚微米级尺寸
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3. 1 微系统中传感器的信号处理
微系统的信号处理主要是指在系统的开发 和使用过程中，对信号检测、信号分析和 信号产生过程问题的解决方案。 从传感器获得的信号通常是模拟量，模拟 量经过前置放大后转换为数字形式，多路 转换器将传感器阵列提供的信号流送到微 处理器进行“准”并行处理。
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图2-8 系统结构 (a)现有的微电子系统结构示意; (b)新研制的系统结构示意; SE=传感器，AE=执行元件，AA=模拟信号放大器，F/D=频率/数字变换器
2010-4-12 30
模拟信号一般用数字计算机处理。来自 传感器的模拟信号的转换由A/D变换器完 成。执行元件大部分由模拟信号驱动，用 D/AC变换器实现数字/模拟信号的转换。 I(信息)传递采用电压信号可以减少信号损 耗。采用FM(调频)、PDM(脉宽调制)或模 拟信号的定时调节都可以达到提高抗噪声 干扰的目的。
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2、微系统相关技术基础
2.1、微电子技术(Microelectronics Technology) 2.2、射频与无线电技术(RF and Wireless Technologies) 2.3、光学技术(Optical Technology) 2.4、MEMS技术(MEMS Technology)
微系统概述
Contents
1、什么是微系统(MICROSYSTEMS)
2、微系统相关技术基础
2.1、微电子技术(Microelectronics Technology) 2.2、射频与无线电技术(RF and Wireless Technologies) 2.3、光学技术(Optical Technology) 2.4、MEMS技术(MEMS Technology)
3、什么是微系统封装(Micro System Packaging)
4、什么是微电子封装(Microelectronic Packaging)
5、微电子封装发展进程(Development)
6、微系统封装技术的地位和作用(Role)
7、微系统封装中的技术挑战(The Challenge)
4/13/2020
2
1 What Is MICROSYSTEMS
? 微系统是以微电子技术、射频与无线电技术、光学 (或光电子学 ) 技术、微机电系统 (MEMS) 等技术为核心，从系统工程的高度出 发，通过封封、互连等精细加工技术，在框架、基板等载体上制 造、装配、集成微小型化功能装置。
? 我们所讨论的微系统大量应用于信息工程领域，因此微系统也可 以称为信息工程微系统。
10
1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Medical Spinal Cage Vsadek
4/13/2020
11
1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Micro-robot
4/13/2020
12
Contents
1、什么是微系统(MICROSYSTEMS)
4/13/2020
7
1 What Is MICROSYSTEMS
微系统与集成电路制造的关系（Cont.）
? 因此，微系统的整个制造过 微系统技术的发展已经使许多高速信息处理、大容量存储、超低功耗的 电子产品成为现实，未来的微系统产品将覆盖人类生活的方方面面。
sensing, processing and/or actuating functions . These would normally combine two or more of the following: electrical, mechanical, optical, chemical, biological, magnetic or other properties, integrated onto a single or multichip hybrid.
Level demanded
Control Logic Circuit
Microsensors detect changes in the parameter to be controlled, electronic control logic then operates microactuators based on information from the sensors, to bring the parameter to be controlled within the desired limits.
4/13/2020
Actuator Sensor
Parameters to be
Controlled
4
1 What Is MICROSYSTEMS
微系统构成
微系统的构成：一个完整的微系统由 传感器模块、执行元件模块、信号处理模 块、 外部环境接口模块以及定位机构、支撑机构、工具等机械结构等部分构成。
4/13/2020
5
1 What Is MICROSYSTEMS
微系统构成
控制部分 电子学
微电子学
机械 部分
传感 执行
M EM S
4/13/2020
6
1 What Is MICROSYSTEMS
微系统与集成电路制造的关系
? 微系统能迎来真正的蓬勃发展很大程度上归功于微电子技术的进步 ，因为超大规模集成电路的诞生为集成系统实现微型化提供了制造 条件。
? The development of Micro-system technology has many electronic products become a reality，such as high-speed information processing, large capacity storage, ultra-low power , the future of micro-system products will cover all aspects of human life.
4/13/2020
8
1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Smart Watches
4/13/2020
9
1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Multimedia Personal
Communication Terminal
4/13/2020
? 对于微系统的关键技术-微制造技术来说，微电子工程中的微细加工 技术只是一个重要的基础部分，并不是全部，这是由微系统与微电 子电路结构方面的差异决定的。
? 微系统可能包含一些可动构件以及传感器等，是光机电等多功能复 杂系统高度集中的立体结构，而集成电路加工技术主要是平面二维 的或浅表层，而且主要是对硅材料的加工。
? 这些微系统包括计算器、个人电脑、移动电话、视频产品等消费 类电子产品，以及计算产品、通信产品、汽车、航空航天产品、 医疗电子等信息类产品，当今人类活动与技术进步都与这些各种 各样的集成多功能微小系统密切相关。
4/13/2020
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1 What Is MICROSYSTEMS
微系统构成
A microsystem is defined as an intelligent miniaturized system comprising
2.1、微电子技术(Microelectronics Technology) 2.2、射频与无线电技术(RF and Wireless Technologies) 2.3、光学技术(Optical Technology) 2.4、MEMS技术(MEMS Technology)
微系统概述
Contents
1、什么是微系统(MICROSYSTEMS)
2、微系统相关技术基础
2.1、微电子技术(Microelectronics Technology) 2.2、射频与无线电技术(RF and Wireless Technologies) 2.3、光学技术(Optical Technology) 2.4、MEMS技术(MEMS Technology)
3、什么是微系统封装(Micro System Packaging)
4、什么是微电子封装(Microelectronic Packaging)
5、微电子封装发展进程(Development)
6、微系统封装技术的地位和作用(Role)
7、微系统封装中的技术挑战(The Challenge)
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1 What Is MICROSYSTEMS
? 微系统是以微电子技术、射频与无线电技术、光学 (或光电子学 ) 技术、微机电系统 (MEMS) 等技术为核心，从系统工程的高度出 发，通过封封、互连等精细加工技术，在框架、基板等载体上制 造、装配、集成微小型化功能装置。
? 我们所讨论的微系统大量应用于信息工程领域，因此微系统也可 以称为信息工程微系统。
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Typical 微系统产品
Medical Spinal Cage Vsadek
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Typical 微系统产品
Micro-robot
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1、什么是微系统(MICROSYSTEMS)
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1 What Is MICROSYSTEMS
微系统与集成电路制造的关系（Cont.）
? 因此，微系统的整个制造过 微系统技术的发展已经使许多高速信息处理、大容量存储、超低功耗的 电子产品成为现实，未来的微系统产品将覆盖人类生活的方方面面。
sensing, processing and/or actuating functions . These would normally combine two or more of the following: electrical, mechanical, optical, chemical, biological, magnetic or other properties, integrated onto a single or multichip hybrid.
Level demanded
Control Logic Circuit
Microsensors detect changes in the parameter to be controlled, electronic control logic then operates microactuators based on information from the sensors, to bring the parameter to be controlled within the desired limits.
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Actuator Sensor
Parameters to be
Controlled
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微系统构成
微系统的构成：一个完整的微系统由 传感器模块、执行元件模块、信号处理模 块、 外部环境接口模块以及定位机构、支撑机构、工具等机械结构等部分构成。
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微系统构成
控制部分 电子学
微电子学
机械 部分
传感 执行
M EM S
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微系统与集成电路制造的关系
? 微系统能迎来真正的蓬勃发展很大程度上归功于微电子技术的进步 ，因为超大规模集成电路的诞生为集成系统实现微型化提供了制造 条件。
? The development of Micro-system technology has many electronic products become a reality，such as high-speed information processing, large capacity storage, ultra-low power , the future of micro-system products will cover all aspects of human life.
4/13/2020
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1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Smart Watches
4/13/2020
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1 What Is MICROSYSTEMS
Typical 微系统产品
Multimedia Personal
Communication Terminal
4/13/2020
? 对于微系统的关键技术-微制造技术来说，微电子工程中的微细加工 技术只是一个重要的基础部分，并不是全部，这是由微系统与微电 子电路结构方面的差异决定的。
? 微系统可能包含一些可动构件以及传感器等，是光机电等多功能复 杂系统高度集中的立体结构，而集成电路加工技术主要是平面二维 的或浅表层，而且主要是对硅材料的加工。
? 这些微系统包括计算器、个人电脑、移动电话、视频产品等消费 类电子产品，以及计算产品、通信产品、汽车、航空航天产品、 医疗电子等信息类产品，当今人类活动与技术进步都与这些各种 各样的集成多功能微小系统密切相关。
4/13/2020
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微系统构成
A microsystem is defined as an intelligent miniaturized system comprising