您的位置首页  轻工机械  微型

微型机械微电子机械系统

  • 来源:互联网
  • |
  • 2019-10-08
  • |
  • 0 条评论
  • |
  • |
  • T小字 T大字

  声明:百科词条人人可编辑,词条创建和修改均免费,绝不存在官方及代理商付费代编,请勿上当受骗。详情

  微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems, MEMS)是指大小在毫米量级以下,构成单元尺寸在微米、纳米量级的可控制的可运动的微型机电装置,是集成微机构、微传感器、微执行器以及信号处理控制等功能于一体的系统。

  各国对微电子机械系统有不同的称呼,在美国,用Micro-Electro-Mechanical-Systems(缩写为MEMS)表示,译为微电子机械系统或微机电系统。在欧洲,用Microsystem Technology(缩写为MST)表示,译为微机械技术。在日本,用Micromachine表示,译为微机械。

  微电子系统是建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的21世纪前沿技术,使之对微米/纳米材料进行设计、加工、制造和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统、数字处理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但能够采集、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。

  微电子机械系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术,该技术将对未来人类生活产生性的影响,它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等学科。

  微电子机械系统已经被用于汽车气囊的加速计。它们以较低的成本替换了可靠性低一些的设备,并且承诺能够根据减速的感觉而且能够根据所保护人的体积大小来充气。基本上,一个微电子机械系统设备包含了一块小硅片芯片上的微电路,一些机械设备像镜像和传感器被植入其中。潜在的,这种芯片能够以低成本大量制造,成本效益好。

  植入机翼机构中的传感器,这样机翼能够感觉气流并对其作出反应,改变机翼表面阻力;有效的创造出许多微小的副翼。

  Saffo区分了传感受动器型微机(他称为“MEMS”)和包含齿轮、镜像、电子管和部分的微型设备(他称为“微型机械”)。

  有关微机械系统的历史,最早可以追溯到1959年12月,美国物理学家诺贝尔奖获得者R.P.Feynman在美国加州理工学院举行的美国物理协会年度会议上的科普演讲中,首次提出了MEMS概念。

  事实上,在Feynman演讲之前科学家们已经成功地研制出指甲盖儿大小的电机,然而Feynman认为,这些研究成果在小型化的道路上还很原始、粗糙,尚处于技术初期阶段。他的结论是,”在这以后还有更加令人震惊的微小世界“,他设想可以将24卷《大英百科全书》写在针尖上,要做到这件事只需要将尺寸缩小到1/25000即可。历史证明了Feynman的卓远见识,纳米科技、MEMS及量子计算和分子自组装等领域向人们展示了微小世界的巨大潜力。

  1987年研制出的微型马达的原理来自于该演讲的思想,因此人们普遍认为MEMS研究的时间起点为1959年。

  1962年,微小器件的先驱——第一个硅微压力传感器问世,它的特征是用硅膜、压敏电阻和体硅腐蚀。它是MEMS微传感器的起始点,同时也是MEMS体加工(bulk micromachining)的起始点。

  1967年,美国西屋研究实验室Nathanson等人报道了硅谐振栅晶体管。它的特征是用静电激励起栅振动,它是MEMS执行器的起始点。

  1968年,美国Mallory公司Wallis等人报道了硅玻璃静电键合技术,该技术成为后来微传感器封装的主要技术之一。

  1979~1985年,以集成传感器为主要对象的MEMS领域第一次成为热点。各种新型MEMS加工技术接连出现。

  1987~1988年间,一系列关于微机械和微动力学的技术会议召开,MEMS一词在这些会议中被广泛采纳并逐渐成为一个世界性的学术用语。目前MEMS研究开发主要集中在微传感器、微执行器和微系统三个方面。

  MEMS是受集成电路工艺的启发发展起来的,它具有集成电路的系统的许多优点,同时又集成了多种学科的尖端成果。MEMS具有以下特点:

  (2)以硅为主要材料,机械电气性能优良:硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度类似铝,热传导率接近钼和钨;

  (3)可批量生产:用硅微加工工艺在一片硅片上可以同时制造成百上千个微机械部件或完整的MEMS,批量生产可以大大降低生产成本;

  (4)集成化:可以把不同功能、不同敏感方向的多个传感器或执行器集成于一体,形成微传感器阵列或微执行器阵列,甚至可以把多种器件集成在一起形成更为复杂的微系统。微传感器、微执行器和IC集成在一起可以制造出高可靠性和高稳定性的MEMS;

  (5)多学科交叉:MEMS的制造涉及电子、机械、材料、信息与自动控制、物理、化学、生物等多种学科,同时MEMS也为上述学科的进一步研究和发展提供了有力的工具。

免责声明:本站所有信息均搜集自互联网,并不代表本站观点,本站不对其真实合法性负责。如有信息侵犯了您的权益,请告知,本站将立刻处理。联系QQ:1640731186
友荐云推荐