《mems与微制造》ppt课件

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1、第4章新一代制造技术2021/7/214.1MEMS与微制造2021/7/22六英寸的飞机2021/7/2344克的小飞机2021/7/24六英寸直升机（HR-1)_12021/7/25微型涡喷发动机_12021/7/26微型涡喷发动机_22021/7/27大小：5×5×10mm2021/7/284.1MEMS与微制造MEMS是MicroElectroMechanicalSystems的缩写。即微机电系统,它是在微电子技术的基础上发展起来的，融合了硅微加工、LIGA技术和精密机械加工等多种微加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系

2、统。它包括感知和控制外界信息(力、热、光、生、磁、化等)的传感器和执行器，以及进行信号处理和控制的电路。美国：MEMS—MicroElectroMehanicalSystem欧洲：MicroSystem日本：MicroMachine其它：Micro&Ｎano技术2021/7/29SystemSystemXMicroX?ControlElectronicsMicroelectronics2021/7/210微机电系统—MEMSMEMS发展历史回顾压力传感器：54年：Si、Ge压阻效应66年：机械研磨做硅腔70年：各向同性腐蚀硅腔76

3、年：KOH腐蚀，MEMS加工手段80年代：集成式压力传感器目前：新机理压力传感器1947年：发明晶体管--技术基础19世纪的照相制版技术，诞生了光制造技术。2021/7/211发展的历史19世纪的照相制版技术，诞生了光制造技术。20世纪60年代,加利福尼亚和贝尔实验室开发出微型硅压力传感器,70年代开发出硅片色谱仪、微型继电器。70～80年代利用微机械技术制作出多种微小尺寸的机械零部件。1988年uc2Muller小组制作了硅静电马达,1989年NSF召开研讨会,提出了“微电子技术应用于电(子)机系统”。自此,MEMS成为一个世界

4、性的学术用语,MEMS技术的研究开发日益成为国际上的一个热点。目前,在美、日、欧三地轮回每年举行一次,名为IEEE国际微机电系统年会。2021/7/212微机电系统—MEMS82年：美国U.C.Bekeley，表面牺牲层技术微型静电马达成功MEMS进入新纪元2021/7/213微机电系统—MEMS九十年代初ADI的气囊加速度计实现产业化2021/7/214微机电系统—MEMS90年代中：ICP的出现促进体硅工艺的快速发展2021/7/215微机电系统—MEMS九十年代末Sandia实验室5层多晶硅技术代表最高水平2021/7/21

5、6微机电系统—MEMS2000年底/：MEMSSi宣布研制成功与标准CMOS兼容的加速度计—新动向2021/7/217一般地说，MEMS具有以下几个非约束性的特征：（1）尺寸在毫米到微米范围之内，区别于一般宏(Macro)，即传统的、大于1厘米尺度的“机械”，但并非进入物理上的微观层次；（2）基于（但不限于）硅微加工(SiliconMicrofabrication)技术制造；（3）与微电子芯片类同，可大批量、低成本生产，性能价格比传统“机械”制造技术大幅提高；（4）MEMS中的“机械”不限于狭义的机械力学中的机械，它代表一切具有能

6、量转化、传输等功能的效应，包括力、热、声、光、磁，乃至化学、生物能等；（5）MEMS的目标是微“机械”与IC集成的微系统———有智能的微系统。用以上特征衡量，用微电子技术（但不限于此）制造的微小机构、器件、部件和系统等都属于MEMS范围，微机械和微系统只是MEMS发展的不同层次，有关的科学技术都可统称为MEMS技术。2021/7/218在微机械中通常使用硅作为功能材料，这是由于硅材料具有下列的特点：（1）它比铝轻，比不锈钢的拉伸强度高，硬度高，弹性好，抗疲劳；（2）在许多环境下，不生锈，不溶解，耐高温；（3）可借用现有的集成电路加

7、工设备及工艺技术，很容易制作出微米程度的微构造，从而大大降低MEMS的研制费。（4）利用集成电路技术在可能把微机械同微处理器、传感器等电路巧妙地集成到一块硅片上；（5）利用光刻技术和自动生产线可廉价大量生产；（6）硅资源很丰富，市场上有大量的高纯度硅片出售。2021/7/219对微构造而言，由硅制作的膜片、梁或弹簧呈现很好的弹性且无塑性变形，其机械强度和可靠性比同样形状和尺寸的金属微结构更为优异。2021/7/2204.1.1MEMS的含义微型机械（Micromachine,日本惯用词）或称微型机电系统（MicroElectro-

8、MechanicalSystems,美国惯用词）或微型系统（Microsystems,欧洲惯用词）。它是指可以批量制作的集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通信电路和电源等一体的微型器件或系统，其特征尺寸范围为1