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微机电系统(MEMS)特点分析

高工
2014-06-12 10:31:32    评分

  微机电系统,英文名称是MEMS(Micro Electro Mechanical systems的缩写),其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的特点是:

  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、硬度和杨氏模量与铁相当,密度类似铝,热传导率接近钼和钨。

  3)批量生产:用硅微加工工艺在一片硅片上可同时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。

  4)集成化:可以把不同功能、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:MEMS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。

  现在详细介绍一下各特点:

  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。MEMS系统与一般的机械系统相比,不仅体积缩小,而且在力学原理和运动学原理,材料特性、加工、测量和控制等方面都将发生变化。在MEMS系统中,所有的几何变形是如此之小(分子级),以至于结构内应力与应变之间的线性关系(虎克定律)已不存在。MEMS器件中摩擦表面的摩擦力主要是由于表面之间的分子相互作用力引起的,而不是由于载荷压力引起。MEMS器件以硅为主要材料。硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当。密度类似于铝,热传导率接近铜和钨,因此MEMS器件机械电气性能优良。

  批量生产

  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执行器集成于一体,或形成微传感器阵列和微执行器阵列。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高可靠性和稳定性的微型机电系统。

  方便扩展

  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。

  多学科交叉

  MEMS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。并集中了当今科学技术发展的许多尖端成果。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。




关键词: 微机电系统     MEMS    

助工
2016-05-03 16:39:17    评分
2楼

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