微机电系统应用与发展综述

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1、微机电系统应用与发展综述：微机电系统(MEMS)是在微电子技术的基础上兴起的一个多学科交叉的前沿领域。集约了当今科学技术发展的许多尖端成果，在汽车电子、航空航天、信息通讯、生物医学、自动控制、国防军工等领域应用前景广阔。该文指明了MEMS技术的发展面临的问题及趋势，有望在近几十年将大量先进的MEMS器件从实验室推向实用化和产业化。　　关键词：微机电系统；微电子学；微机械学；自动控制　　Abstract:Micro-electromechanicalsystems(MEMS)riseinmicroelectronicstechnologyb

2、asedonamulti-disciplinaryfrontier.Intensivemanycutting-edgeachievementsoftoday'sscientificandtechnologicaldevelopmentinthefieldofautomotiveelectronics,aerospace,munications,biomedical,automaticcontrol,nationaldefenseandmilitaryindustrybroadapplicationprospects.Thearticlep

3、ointedouttheissuesandtrendsfacingthedevelopmentofMEMStechnology,expectedinrecentdecadesalargenumberofadvancedMEMSdevicesfromthelabtopracticalandindustrialization.Keyicro-electro-mechanicalsystems;microelectronics;micromechanics;automaticallycontrol　　　　：TU：A：2095-2104（2012

4、）01-0020-02　　引言　　随着微纳米科技和微电子技术的发展，微机电系统（MEMS）因自身尺寸微小或者操作尺度很小的特点使其成为一种高科技——微机电系统，通过这种高科技人们可以在微观领域认识和改造客观世界。微机电系统由微机械加工制作的包括微机械执行器、微机械传感器、微机械器件等这些微机械作为基础部分，再加上微能源和一些由集成电路加工制作的高性能的电子集成线路而组成的微机电器件、装置或者系统。MEEMS基础理论　　MEMS与宏观机电系统相比，许多物理现象有很大的区别，比如，随着尺寸的减小，和尺寸的5次方成比例的体积力、电磁力及惯性力等

5、的作用都将明显减弱；而与尺寸的2次方成比例的表面力、粘性力、摩擦力及静电力等的作用则明显增强，并且变成影响微机械性能的主要因素。宏观机械常使用的计算方法和理论将不再适用，因此有必要对微动力学、微流体力学、微热力学、微摩擦学、微光学和微结构学进行深入的研究。　　1.2MEMS测试　　MEMS测试技术是MEMSJ／I工技术的重要组成部分，其检测的参数包括几何量、力学量、电磁量、光学量和声学量。加工过程测试技术主要包括MEMS用材料性能测试、MEMS产品加工过程参数测试~IMEMS芯片基本功能测试。通过测试技术，就能保证MEMS产品的加工质量和

6、稳定的批量生产。但目前，缺乏在线测试的专用自动化设备和系统是MEMS发展需要解决的一个问题。　　1.3MEMS封装　　MEMS封装远比集成电路的封装复杂得多。为了给MEMS可活动部分提供足够的活动、可动空间，需要在外壳上刻蚀或留有一定的槽形及其他形状的空间[5]。此外，多数MEMS封装外壳上需要留有同外界直接相连的非电信号通路，如光、磁、热、力等一种或多种信息的输入。由于需要提供有效的保护空间和输入信号界面的复杂，对MEMS封装提出了更高的技术要求。目前，MEMS封装具有很强的专用性，以适应不同的MEMS器件在各种特殊的环境下正常工作。因

7、此，MEMS封装费用约占MEMS产品成本的70%至80%，很大程度上限制了MEMS产品的市场化进程。　　2.MEMS典型应用及最新进展　　2.1微机器人　　微机器人可以用于定点喷洒农药来消灭害虫，因此，在农业上可以得到广泛应用。除此之外，微机器人还可以在核工业上用来处理核电站危险事故，在医学上完成在人体血管、消化管、腹腔内的微切割和微注射作业等。以色列已经研制出了一种直径仅为1mm、长度4mm的微机器人，该机器人可以进入人体的血管然后将药物送往人体各个部位。在不久的将来，分子和原子的运载有可能通过该种机器人和其他纳米机器共同完成。　　2.

8、2微纳传感器　　和传统的普通传感器相比，微纳传感器有着高灵敏、微体积、恶劣工：微机电系统(MEMS)是在微电子技术的基础上兴起的一个多学科交叉的前沿领域。集约了当今科学技术发展的许多尖端成果，