MEMS技術(shù)概述

·對微結構的橫向形狀沒(méi)有限制，橫向尺寸可以小到0.5UM，精度可達 0.1UM;·用材廣泛，金屬、合金、陶瓷、玻璃和聚合物都可以作為

的加工對象;·與微電鑄、鑄塑巧妙結合可實(shí)現大批量復制生產(chǎn)，成本低。

LIGA的主要工藝步驟如下：在經(jīng)過(guò) 光掩模制版和 光深度光刻后，進(jìn)行微電鑄，制造出微復制模具，并用它來(lái)進(jìn)行微復制工藝和二次微電鑄，再利用微鑄塑技術(shù)進(jìn)行微器件的大批量生產(chǎn)。

由于所要求的同步 X射線(xiàn)源比較昂貴，所以在LIGA的基礎上產(chǎn)生了準 技術(shù) ，它是用紫外光源代替同步X 射線(xiàn)源，雖然不能達到L,IGA 加工的工藝性能，但也能滿(mǎn)足微細加工中的許多要求。由上海交通大學(xué)和北京大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)、具有獨立知識產(chǎn)權DEM 技術(shù)，也屬于LIGA技術(shù)中的一種。該技術(shù)采用感應耦合等離子體深層刻蝕工藝來(lái)代替同步輻射光深層光刻，然后進(jìn)行常規的微電鑄和微復制工藝，該技術(shù)因不需要光源和特制的 光掩摸板而具有廣泛的應昂貴的同步輻射 。

MEMS的應用

完整的MEMS系統 是由實(shí)體結構、微控制器、微傳感器、微致動(dòng)器，以及動(dòng)力源等組成的復雜系統。但到目前為止，完整的

尚處于概念研究階段，真正形成實(shí)用化商品的微系統僅是一些微傳感器、微致動(dòng)器等微結構裝置。這些產(chǎn)品廣泛地應用于信息、汽車(chē)、醫學(xué)、宇航和國防等領(lǐng)域。

信息 技術(shù)能在一個(gè)芯片和微型系統上將信息獲取、信息傳輸、信息處理及信息執行等功能集成起來(lái)。信息器件可以取代信息領(lǐng)域中所采取的傳統器件，會(huì )促進(jìn)信息產(chǎn)品的集成化、微型化、智能化，提高器件和系統的性能，降低功耗。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多用于通信系統的器件，有光開(kāi)關(guān)、光調制器、光纖對準器和集成化光編碼器等。MEMS器件主要是微傳感器。

在汽車(chē)工業(yè)中使用最廣泛的MEMS高精度、高效率、高可靠性和低成本的傳感器可以使汽車(chē)的各個(gè)系統更加智能化，安全性能更高。這些微傳感器主要包括以下幾種：微壓力傳感器，主要用于根據需要控制發(fā)動(dòng)機的工作狀態(tài)，以及檢測輪胎壓力;微加速度計，主要用于汽車(chē)的安全氣囊系統檢測和監控前面后面的碰撞;微角加速度計，主要用于車(chē)輪側滑和打滾控制，改善汽車(chē)剎車(chē)、安全性能和導航性能等。

生物細胞尺寸的數量級在微米到納米之間，與MEMS尺寸的數量級相當，另外臨床分析與基因分析所用的儀器也需MEMS技術(shù)制造，所以 在醫學(xué)上的應用也很廣泛。主要有以下幾個(gè)方面：人造器官、體內顯微手術(shù)、臨床化驗分析、基因分析、遺傳診斷和試驗儀器等

世界各國都高度重視在航天與軍事上的應用，涉及以下幾個(gè)方面。

微電機

微電機作為 的核心驅動(dòng)設備，一直是 研究的熱點(diǎn)和突破點(diǎn)，根據電機的工作原理微電機可以分為以下幾類(lèi)

靜電微電機，它選擇靜電作為微電機的換能形式，以靜電力代替體積力起主導作用;

電磁微電機，它是依照傳統的電磁原理制成的，具有驅動(dòng)力矩大的優(yōu)點(diǎn)，可作為微型機器人和微型

諧振式微電機，它是靠機械諧振驅動(dòng)的電飛行器的動(dòng)力源;具有高運轉精度和高轉速的特性; 壓電微電機，是美國利用其先進(jìn)的IC工藝和材料技術(shù)率先制造出來(lái)的，具有低電壓驅動(dòng)、無(wú)電磁場(chǎng)干擾、不需懸浮等優(yōu)良特性，是 MEMS中最有前途的微驅動(dòng)器之一。

導航領(lǐng)域

MEMS陀螺和慣性測量系統 ， 在導航中起到關(guān)鍵作用，它可以提供運動(dòng)物體的姿態(tài)、位置和速度等信息。采用MEMS技術(shù)制造的微慣性測量組合系統，沒(méi)有轉動(dòng)的部件，在壽命、可靠性、成本、體積和質(zhì)量等方面都要優(yōu)于常規的慣性?xún)x表。

納米衛星

從太陽(yáng)能電池到導航模塊和通信模塊都是硅材料制造的制造工藝是納米級的，目前正在研究的一種簡(jiǎn)單的納米衛星可以由外表帶有太陽(yáng)能電池和天線(xiàn)的、在硅基片上堆砌的專(zhuān)用集成微型儀器而組成，在體積和質(zhì)量上都小得多，而且成本也低許多，應用更為廣泛。

微型飛行器

在現代戰爭中，作為新型的戰場(chǎng)偵察和對敵對通信進(jìn)行干擾的裝備已經(jīng)成為信息戰的重要組成部分。 1995年美國率先提出了微型飛行器的概念，并在這方面取得了突破性的成果，預計5至10 年內，就能研制出可供實(shí)際使用的微型飛行器。

微型軍用機器人

這種機器人通常由傳感器系統、信息處理與自主導航系統機動(dòng)系統、破壞系統和驅動(dòng)電源組成。微型軍用機器人大致可以分為三種類(lèi)型：固定式、移動(dòng)式和昆蟲(chóng)式微型機器人。這些機器人是廉價(jià)的，可以大批量部署?？梢源嫒诉M(jìn)入人難以進(jìn)入或危險的地區進(jìn)行偵察、排雷和探測生化武器等。

MEMS的研究狀況

自1989 年制造出直徑只有頭發(fā)絲大小的微馬達以來(lái)，MEMS技術(shù)就開(kāi)始受到世界各國的高度重視。 1993年美國ADI公司采用MEMS 技術(shù)成功地將微型加速度計商品化，并大批量用于汽車(chē)防撞氣囊，標志著(zhù)MEMS 技術(shù)商品化的開(kāi)端。1992 年美國國家關(guān)鍵技術(shù)管理機構計劃把 微米級和納米級制造 列為在經(jīng)濟繁榮和國防安全兩方面都至關(guān)重要的技術(shù) 。

國外許多大型企業(yè)、實(shí)驗室及高校都積極投入到研究的各個(gè)領(lǐng)域，并取得了許多成就。美國加州斯坦福大學(xué)與加州理工學(xué)院協(xié)作研究開(kāi)發(fā)了腦細胞組織探針，還與公司聯(lián)手開(kāi)發(fā)了深度活性離子蝕刻 技術(shù)。俄亥俄州的大學(xué)正在進(jìn)行微機械加工生物傳感器高密度陣列結構。朗訊公司的貝爾試驗室在光開(kāi)關(guān)、光調制器、分插復用器上也取得了突破。日本東北大學(xué)正在研制一種作為驅動(dòng)器的自主式移動(dòng)內用窺鏡系用形狀記憶合金機器人。加拿大 大學(xué)研制出最高分辨率為 的遙控納米專(zhuān)利數正呈指數增長(cháng)，說(shuō)明

。近年來(lái)國際上MEMS技術(shù)的全面發(fā)展和產(chǎn)業(yè)快速起步的階段已經(jīng)來(lái)到。目前，國外已研制成的 器件有微閥門(mén)、微彈簧、微齒輪、微馬

達、微陀螺、微型慣性測量組合、硅微壓力傳感器和微加速度計等已成為商品，并且應用領(lǐng)域十分廣泛。

MEMS技術(shù)已開(kāi)始在我國的社會(huì )生活中發(fā)揮作用，微操作機器人已開(kāi)始用于生物工程中的細胞分割、顯微手術(shù)和生物芯片的制造工藝中;微傳感器已用于飛行器的加速度、壓力等參數的實(shí)時(shí)測量;納米薄膜潤滑技術(shù)已用于 長(cháng)征三號 火箭和計算機硬盤(pán)的制造工藝上。但是由于歷史原因造成的條塊分割、產(chǎn)業(yè)界對MEMS認識尚不明確，MEMS的研究還量分散，而且主要是國家投資，因而投資力度嚴重不足，盡管已有不少成果，但在質(zhì)量、性能價(jià)格比及商品化等方面與國外的差距還很大。

結束語(yǔ)

MEMS技術(shù)從 世紀 年代末開(kāi)始受到世界的廣泛重視以來(lái)，到現今短短的十幾年里，已經(jīng)在幾乎所有的自然和工程領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響。我國應充分利用現有基礎，緊貼國際MEMS技術(shù)發(fā)展的大脈搏，根據國家發(fā)展戰略方針，在對社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展有重要影響的工業(yè)自動(dòng)化、信息技術(shù)等行業(yè)，掌握與MEMS 技術(shù)相關(guān)的設計、加工、測試、封裝、裝配和系統集成等具有自主知識產(chǎn)權的理論方法和關(guān)鍵技術(shù)。應該采取目標產(chǎn)品帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)、系統研究帶動(dòng)器件開(kāi)發(fā)，逐步建立起我國 研發(fā)體系和產(chǎn)業(yè)化基地。