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1、2007年第4期通信对抗No.42007·总第·99期COMMUNICATIONCOUNTERMEASURES通信对抗2007年第Sum.994期微电子机械系统(MEMS)及其在军事领域的应用金大元(中国电子科技集团公司第三十六研究所,浙江嘉兴314033)摘要:微电子机械系统(MEMS)技术是继微电子技术后又一项重要的新兴技术。介绍了MEMS的基本概念和特点、MEMS的技术基础和制造技术及典型的MEMS产品,并在此基础上重点论述了MEMS在军事领域尤其是在军事电子信息系统中的应用和发展前景。关键词:MEMS;军事
2、应用;电子信息系统MEMSandItsMilitaryApplicationsJINDa-yuan(No.36ReserchInstituteofCETC,Jiaxing,Zhejiang314033,China)Abstract:MEMSisanemergingenablingtechnolgyfollowingthesuccessfulmicroelectronicstechnology.ThispaperbrieflysummarizestheMEMSconceptandcharacteristics,MEM
3、SfabricationtechnologiesandtypicalMEMSproducts.ThenadiscussionofMEMSmilitaryapplications,especiallyintheareaofelectronicinformationsystem,isgiven.Keywords:MEMS;militaryapplications;electronicinformationsystem1MEMS概述维结构;IC封装后与外界隔绝,而MEMS中的感应器件有的需要与外部介质接触。微电子机械系统
4、(Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS通常是在硅基片上通过选择性蚀刻去除部MEMS),简单地说,就是综合了电子和机械元件的微型分材料或增加新的结构层来形成的。MEMS具备以下特集成装置或系统。它能完成以下功能[1]点::1)将外部的物理激励、参数转换为电、机械和光信1)微型化:体积极小,重量轻,耗能低。号,或者反之;2)批量生产性:在同一基片上可同时制造出大量2)执行致动、传感和其它功能;的MEMS,大大降低了生产成本。3)完成控制(智能、决策、自适应、自组织等)、诊3)材料:主
5、要为具有优良微加工性能的半导体材断、信号处理和数据获取。料。最通用的材料是硅。因为硅具有良好的机械性能和其尺度范围从亚微米到毫米级。MEMS制造是在加工工艺性,而且可以实现电子电路与MEMS的集成。IC制造的基础上演变而来的。MEMS与IC最直观的区4)多学科交叉:MEMS技术是典型的多学科交叉别就是MEMS包含了可动部件,而IC没有任何可动部技术,涉及电子学、机械学、力学、材料科学、化学、控制件。其它区别还有:IC是二维结构,而MEMS一般是三学等多门学科。收稿日期:2007-09-07总第99期金大元:微电子机
6、械系统(MEMS)及其在军事领域的应用·57·MEMS技术是继微电子技术后又一项重要的新兴又有三种技术:等离子蚀刻法、离子研磨法和反应离技术,自上世纪80年代MEMS概念被提出以来,子蚀刻法。MEMS技术在汽车工业、生物医学、航空航天等领域表面微制造主要靠在基底上逐层添加材料来形成得到了越来越广泛的应用。现在几乎所有汽车都配备三维微结构。添加的材料通常为多晶硅,也可以是金属的安全气囊系统就是MEMS技术最显著的应用成就之材料,如铝、银、金、钛、铜等。添加材料的方法是采用沉一。积技术。沉积技术主要有化学气相沉积、物理
7、气相沉积、由于MEMS所具有的独特优势,美国、欧洲及北外延沉积。约组织都非常重视MEMS在军事领域的应用研究。美LIGA工艺是德国的一家研究中心最先发明的。国国防部高级研究计划局(DARPA)把MEMS确认为美LIGA是德语光刻、电镀和压模的简称。这种工艺的特国急需发展的新兴技术,并资助了大量MEMS研究项点,就是可以加工出高深宽比的微结构、柔性微结构和目。北约技术研究组织中的应用平台技术(AVT)小组专特殊几何形状结构,还可以生产出以金属或塑料等非金门成立了一个“MEMS在海、陆、空平台上的应用”属为基材的微结构
8、或微模具,这些是前两种方法无法实工作组。MEMS在军事上的应用日渐广泛和深入。现的。2MEMS的技术基础与制造3典型MEMS产品2.1MEMS的技术基础3.1微传感器为什么MEMS与通常的宏观技术大不相同呢?原微传感器是MEMS的最主要的部分。MEMS传感因就在于其尺寸效应。当尺寸缩小到一定范围时,许多器主要有:压力传感器、应力传感器、速度传感器、物理现象与
