是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。主要由传感器、动作器(执行器)和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术,为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。常见的产品包括MEMS加速度计、
MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等以及它们的集成产品。
MEMS是一个独立的智能系统,可大批量生产,其系统尺寸在几毫米乃至更小,其内部结构一般在微米甚至纳米量级。例如,常见的MEMS产品尺寸一般都在3mm&TImes;3mm&TImes;1.5mm,甚至更小。
微机电系统在国民经济和特种系统方面将有着广泛的应用前景。主要民用领域是电子、医学、工业、汽车和特种航天系统。
美国已研制成功用于汽车防撞和节油的微机电系统加速度表和传感器,可提高汽车的安全性,节油10%。仅此一项美国特种部系统每年就可节约几十亿美元的汽油费。微机电系统在特种航天系统的应用可大大节省费用,提高系统的灵活性,并将导致特种航天系统的变革。
在特种应用方面,美国特种部高级研究计划局正在进行把微机电系统应用于个人导航用的小型惯性测量装置、大容量数据存储器件、小型分析仪器、医用传感器、光纤网络开关、环境与安全监测用的分布式无人值守传感等方面的研究。该局已演示以微机电系统为基础制造的加速度表,它能承受火炮发射时产生的近10.5个重力加速度的冲击力,可以为非制弹药提供一种经济的特种系统。设想中的微机电系统的特种应用还有:化学战剂报警器、敌我识别装置、灵巧蒙皮、分布式战场传感器网络等。
MEMS的发展历史
MEMS的系统优点
微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成,尺寸通常在毫米或微米级,自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速,被认为是继微电子之后又一个对国民经济和特种具有重大影响的技术领域,将成为21世纪新的国民经济增长点和提高特种能力的重要技术途径。
微机电系统的优点是:体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等。微机电系统的出现和发展是科学创新思维的结果,使微观尺度制造技术的演进与革命。微机电系统是当前交叉学科的重要研究领域,涉及电子工程、材料工程、机械工程、信息工程等多项科学技术工程,将是未来国民经济和特种科研领域的新增长点。
MEMS(微机电系统)最初大量用于汽车安全气囊,而后以MEMS传感器的形式被大量应用在汽车的各个领域,随着MEMS技术的进一步发展,以及应用终端"轻、薄、短、小"的特点,对小体积高性能的MEMS产品需求增势迅猛,消费电子、医疗等领域也大量出现了MEMS产品的身影。
MEMS的系统特点
MEMS发展的目标在于,通过微型化、集成化来探索新原理、新功能的元件和系统,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、智能化和可靠性水平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、特种和科学发展产生重大影响。
微机电系统是微米大小的机械系统,其中也包括不同形状的三维平板印刷产生的系统。这些系统的大小一般在微米到毫米之间。在这个大小范围中日常的物理经验往往不适用。比如由于微机电系统的面积对体积比比一般日常生活中的机械系统要大得多,其表面现象如静电、润湿等比体积现象如惯性或热容量等要重要。它们一般是由类似于生产半导体的技术如表面微加工、体型微加工等技术制造的。其中包括更改的硅加工方法如压延、电镀、湿蚀刻、干蚀刻、电火花加工等等。微机电系统是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统,是一个独立的智能系统。
主要由传感器、作动器和微能源三大部分组成。
微机电系统具有以下几个基本特点,微型化、智能化、多功能、高集成度。微机电系统。它是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统微机电系统。微机电系统涉及特种航天、信息通信、生物化学、医疗、自动控制、消费电子以及兵用机械等应用领域。微机电系统的制造工艺主要有集成电路工艺、微米/纳米制造工艺、小机械工艺和其他特种加工工种。微机电系统技术基础主要包括设计与仿真技术、材料与加工技术、封装与装配技术、测量与测试技术、集成与系统技术等。
特点
优势
经济利益:
技术利益:
微型化
MEMS采用类似集成电路(IC)的生产工艺和加工过程,用硅微加工工艺在一硅片上可同时制造成百上千个微型机电装置或完整的MEMS。使MEMS有极高的自动化程度,批量生产可大大降低生产成本;而且地球表层硅的含量为2%。几乎取之不尽,因此MEMS产品在经济性方面更具竞争力。
集成化
MEMS可以把不同功能、不同敏感方向或制动方向的多个传感器或
由于MEMS技术采用模块设计,因此设备运营商在增加系统容量时只需要直接增加器件/系统数量,而不需要预先计算所需要的器件/系统数,这对于运营商是非常方便的。
学科交叉
集中了当今科学技术发展的许多成果。通过微型化、集成化可以探索新原理、新功能的元件和系统,将开辟一个新
技术领域。
应用领域