微电子机械系统 MEMS 第一章.pdf

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1、微电子机械系统（MEMS）MEMS和微系统—设计与制造MEMS&Microsystems—DesignandManufacture(美)徐泰然(Tai-RanHsu)著王晓浩，冯焱颖，熊继军，杨兴，蓝金辉译周兆英，冯焱颖，杨兴校课程安排40学时，9月11日--12月18日，12月25日考试杨晋玲：MEMS和微系统概论；微系统工作原理；微系统设计和制作的工程科学和工程力学；12学时朱银芳：热流体及微系统设计；6学时袁泉：MEMS小型化规律等。6学时宁瑾和赵咏梅：MEMS和微系统材料、制作工艺和方法，9学时赵咏梅和韩国威：微系统的封装、集成和测试技术，6学时韩国威：纳米科学简介，1学时ME

2、MS和微系统概论MEMS是Micro-Electro-MechanicalSystem的缩写Usingthefabricationtechniquesandmaterialsofmicroeletronicsasabasis,MEMSprocessesconstructbothmechanicalandelectricalcomponents.MechanicalcomponentsinMEMS,liketransistorsinmicroelectronics,havedimensionsthataremeasuredinmicronsandnumbersmeasuredfromaf

3、ewtomillions.MEMSisnotaboutanyonesingleapplicationordevice,norisitdefinedbyasinglefabricationprocessorlimitedtoafewmaterials.MEMSisanextremelydiversetechnologythatcouldsignificantlyaffecteverycategoryofcommercialandmilitaryproduct.MEMS和微系统概论TRDicedonchipCellICphoneMEMSTV10-610-510-410-310-210-11

4、00101HumanhairDimension(meters)AntPumpHumanAnt’seyesegmentMEMSMEMS和微系统概论NanomanipulationNanotubeFETNEMSCNT10-1010-910-810-710-6Dimension(meters)ATPasemotorDNAAtomBacteria微机电系统的特点MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。MEMS的特点：1）微型化：MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短2）以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量

5、与铁相当，密度类似铝，热传导率接近钼和钨。3）批量生产：在一片晶片上可制造成百上千个微型机电装置或完整的MEMS。批量生产可大大降低生产成本。微机电系统的特点4）集成化：把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。5）多学科交叉：涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。MEMS发展的目标通过微型化、集成化来探索新原理、新功能的元件和系统，

6、开辟一个新技术领域和产业。MEMS可以完成大尺寸机电系统所不能完成的任务，也可嵌入大尺寸系统中，把自动化、智能化和可靠性提高到一个新的水平。21世纪MEMS将逐步从实验室走向实用化，对工农业、信息、环境、生物工程、医疗、空间技术、国防和科学发展产生重大影响。MEMS和微系统概论GeneraladvantagesofMEMSICtechnologyIntegratedmultiplefunctionsPrecisionImprovedperformanceBatchfabricationLowmanufacturingcost&timeLight,compact,PortabilityM

7、iniaturizationRuggednessLowpowerconsumptionEasilyandmassivelydeployedEasilymaintainedandreplacedLittleharmtoenvironmentMEMS和微系统概论一个MEMS是为了获得一定的工程功能。核心元件包含两类:传感或致动元件和信号传输单元。MEMS微传感器微传感器是为了感知某些物理、化学或生物量,如：温度、压力、力、声、光、核辐射、磁通量,以