010132024-《微机电系统》教学大纲

《微机电系统》课程教学大纲

课程代码：010132024

课程英文名称：Micro-Electro-Mechanical Systems（MEMS）

课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0

适用专业：机械设计制造及其自动化

大纲编写（修订）时间：2010.7

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

微机电系统是制造工程领域的最重要发展方向之一，也是高新技术发展的前沿技术。是20世纪末、21世纪初兴起的工程科学前沿，是当前一个十分活跃的研究领域。它被广泛应用于机械制造工程领域、信息工程领域、医学工程领域、武器装备领域和日常生活中高新技术产品制造领域等，因此，对从事制造工程领域的工程技术人员来说，学习和掌握该知识有着重要的意义。

本课程的教学目标是，通过该课程的教学使学生了解制造工程领域技术的新发展，掌握一定的制造工程领域的最新知识，培养学生的微小机械的设计和制造能力，提高学生的创新思维意识。通过该课程的教学使学生掌握或了解微机电系统的相关基础知识，为后续工作中的技术水平的提高和发展奠定一定的基础。同时，将微机电系统领域的新理论、新方法、新技术等传授给学生。并使学生理解并掌握微机电系统领域理论体系及相关产品在实际中的应用情况。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

1．掌握微机电系统的概念、技术范畴；了解微机电系统在国民经济中的地位和作用。

2. 掌握微机电系统的设计方法与理念。

3. 掌握典型微机电系统的制造技术方法的原理及关键问题，针对具体加工对象选择相应的方法。

4. 能适当选择微机电系统的测量技术方法，了解相应的原理。

5. 了解微机电系统的发展动态，以及在高新技术领域与国防领域的应用。

（三）实施说明

1. 结合MEMS技术的发展和生产实际，更新教学内容，特别要注重微机电技术发展中新技术的应用。

2. 开展实际工程案例教学，充分利用多媒体等现代化教学手段。

3. 课堂教学要与教师科研实际相结合，培养学生的创新能力和解决工程实际问题的能力。

（四）对先修课的要求

先修课程为：机械制造技术基础理论、机械原理与设计理论、测试技术基础、机械控制工程基础等。

（五）对习题课、实践环节的要求

课外作业：以每个章节内容为单元，实行具有设计性的大作业制。

（六）课程考核方式

1.考核方式：期末考核采用大作业、期末报告或论文形式考核。

2.考核目标：采用课堂的教学模式，加强学生实践能力和自学能力的培养，通过阶段性考核使学生掌握各个环节与阶段的知识，通过最终结业考核使学生系统地掌握或理解课程系统化知识体系。

3.成绩构成：出勤+平时大作业+期末考核，综合评定。

（七）参考书目

《微机电系统设计与制造》，刘晓明，国防工业出版社，2006

《微型机械导论》，王琪民，中国科学技术大学出版社，2003

《微机电系统》，梅涛、伍小平，化学工业出版社，2003

《微机电系统技术基础》，石庚辰、郝一龙，中国电力出版社，2006。

二、中文摘要

主要讲授微机电系统的相关内容，包括微机电系统在国民经济中的地位性、范畴和发展现状，微机电系统的设计、制造的基本原理与常用的方法，微机电系统的测量技术，典型微机电系统的原理、构成和制造的工艺过程等，以及微机电系统的行业应用与发展等问题。

三、课程学时分配表

四、教学内容及基本要求

第1部分微机电系统概述

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

具体内容:

1) 微机电系统技术的基本概念及特点；

2) 微机电系统的研究领域；

3) 实现微机电系统的关键技术；

4) 了解影响机械零件疲劳强度的主要因素；

5) 微机电系统技术的发展及应用。

重点:

微机电系统的概念与技术范畴。

难点:

微机电系统与传统机械系统的异同。

第2部分微机电系统的制造技术

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1) 微机电系统的常用材料；

2) 半导体微加工技术；

3) 硅材料微机电加工技术；

4) LIGA工艺；

5) 微宏加工技术。

重点:

体工艺和面工艺的原理和特点、LIGA工艺和典型微宏加工技术的原理。

依据微机电系统对象选择相应的制造方法。

习题:

关于典型微机电系统零件的加工工艺选择方面的问题等。

第3部分微机电系统的设计方法学

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

具体内容:

1）微机电系统设计概述；

2）微机电系统的系统级设计；

3）微机电系统的器件级设计；

4）微机电系统的工艺设计；

5) 微机电系统的建模和仿真技术的应用；

6) 微机电系统的CAD。

重点:

了解机械系统级设计，微机电系统的器件级设计，微机电系统的工艺设计等的基本原理与方法。

难点:

微机电系统与传统机械系统设计的原理与方法论上异同问题等。

习题:

进行一个典型的微机电系统的产品设计。

第4部分微机电系统检测技术

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

具体内容:

1) 微机电系统检测技术的基本方法；

2) 微几何量测量;

3) 微机电材料特性检测。

重点:

了解典型测量方法的测量原理，典型测量仪器的工作原理等,传感器选择方法。

难点:

扫描隧道显微测量、微机电的图像测量技术原理等。

习题:

对典型微机电的测量方案进行拟定。

第5部分典型微机电系统的组成

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

具体内容:

1）微型传感器。主要包括：微传感器的基本原理、特点及分类；微传感器的材料和封装技术；位移、速度和加速度传感器，压力传感器的传感原理及实现；视觉传感器、触

觉传感器技术；多传感器信息处理技术、智能化传感器技术。

2）微执行器。主要包括：微执行器的基本概念、分类及组成；静电微执行器工作原理及技术。

重点:

了解典型微机电的基本原理，明确使用领域与场合，合理选择加工方法和拟定工艺路线。难点:

各种典型微机电的原理和依据的理论基础，特别是制造工艺和封装技术等。