《微光机电系统》PPT课件

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1、微光机电系统高爽

2、蒋秀珍0704102微光机电系统微光机电系统：Micro-Optical-Electro-Mechanical-System，MOEMSforshort.微光学、微电子和微机械相结合而产生的一种新型的微光学结构系统微机电系统微机电系统Micro-Electro-Mechanical-System,MEMSforshort.以批量化的微电子技术为基础，通过各向异性腐蚀、各向同性腐蚀、牺牲层腐蚀、键合等技术，制造出各种微机械结构，并使之与电路相集成，组成一个可以完成信息获取、处理及执行功能的微系统。它将微型传感器、微型执行器

3、、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统、电源融为一体MEMS的制作工艺利用了常规的IC(IntegratedCircuit)制作工艺把微型的电子系统和微型机械系统复合到微米，甚至是纳米量级的尺寸刻度里面微机电系统MEMS工艺技术硅微机械加工技术LIGA技术特种超精密微机械加工技术三大支撑技术微机电系统LIGA:LIGA是德文Lithographie，Galanoformung和Abformung三个词，即光刻、电铸和注塑。LIGA工艺是一种基于X射线光刻技术的MEMS加工技术，主要包括X光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤

4、。微光机电系统MEMS应用领域不断拓宽。目前，MEMS发展的一个屏障:输出力矩小而光系统无需力矩输出，由于通过微机电系统技术实现了可动结构，使得微机电系统技术与微光学相结合而形成的微光机电系统（MOEMS）受到人们更大的关注微光机电系统【1】这是因为MEMS器件的尺寸和作用距离可以达到光的波长量级，并且绝缘体、半导体、金属可以平滑的构成一体【2】光子几乎没有质量，所以即使是单薄的MEMS器件也可以轻松的控制它MEMS器件非常适合应用于光学领域：研究内容目前（2008），微光机电系统的研究内容主要有：光通信用波分复用器、光开关、显示器、微型

5、光谱仪、光学连接器、可调波长滤波器，微光扫描器、微、微干涉仪、微可变焦透镜、微外腔激光器、斩波器微镜阵列、透镜阵列、光学探测器、集成光学系统、光学编码器等。现阶段MOEMS研究的主要问题*有关MOEMS封装的研究现在还处于初级阶段*MOEMS很难形成相对统一的设计基础和标准制造工艺*目前绝大多数微器件都没有精确的解析模型预测其行为*目前MOEMS专业技术人员还非常匮乏微型化带来的“特殊”理论问题目前，MOEMS基础理论的研究还远远不能满足人们的需要，成为整个微光机电系统进一步发展的瓶颈。微型化的构件所产生的效应使其具有自身独特的性能，导致

6、在各个相关的科学领域都产生了新的问题。MOEMS微小尺寸和微小空间内，许多宏观状态的物理量都发生了变化，异于传统机械的特点：呈现了特有的规律和尺寸效应。尺寸效应指的是当物体尺寸L改变时，种种物理量比例于而变化的现象。当系统或器件的尺寸缩小到微观领域时，与尺寸L高次方成比例的惯性力（L4）、电磁力（L3）等的作用相对减小，而与尺寸L低次方成比例的粘性力（L2）、弹性力（L2）、表面张力（L1）、静电力（L0）等的作用相对增强，同时表面积与体积的比值增大，热传导、化学反应显著加快和表面摩擦显著增加。惯性力电磁力粘性力弹性力表面张力静电力L4L

7、3L2L2L1L0尺寸效应1几何结构学中的尺寸效应2部分力的尺寸效应3流体力学中的尺寸效应4热传递中的尺寸效应尺寸效应1几何结构学中的尺寸效应：表面积和体积比的变化，介质不连续性突出2部分力的尺寸效应各种作用力的相对重要性变化，介质连续的宏观概念不成立，要对力学理论修正。3流体力学中的尺寸效应4热传递中的尺寸效应1热流密度相当大,107W/m22热惯性小L3微光机电系统的制造技术微光机电系统的制造技术（2001.3）1体微加工技术硅的体微加工技术,在MOEMS中广泛用于刻蚀光纤对准用的V型槽、深腔、硅弹簧等结构。硅的体微加工技术的关键技术

8、是硅的刻蚀,它主要包括干法和湿法两种刻蚀。硅的湿法刻蚀又可分为各向同性刻蚀和各向异性的刻蚀2表面微机械加工技术表面微机械加工技术是制造MOEMS器件的一项十分关键的微加工技术,常用这一技术来加工微铰链、悬臂梁、隔膜以及空腔等结构。3LIGA技术LIGA技术是用同步辐射X光源进行X射线深层光刻、微电铸和微复制,用三种工艺来加工三维微结构,LIGA就是这三种工艺的德文缩写实例光开关实例微光传感器微执行机构红外探测器微光开关微机械光纤耦合器栅状光阀成像系统数字微镜器件与数字光路处理器总结http://mems.isi.edu.mems.htm总

9、结MOEMS在控制领域的影响：由于它“微小”的概念，在控制领域提高控制精度上有很大的潜力测量元件往往成为实际控制工程领域精度的决定因素，MOEMS的发展将带来测量元件全面提升和发展。