現貨供應 THOMAS 776 SEK 197高速脫水機

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概念解析

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MEMS全稱Micro Electromechanical System，微機電系統(tǒng)。是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內部結構一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統(tǒng)。主要由傳感器、動作器（執(zhí)

行器）和微能源三大部分組成。微機電系統(tǒng)涉及物理學、半導體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫(yī)學、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，為智能系統(tǒng)、消費電子、可穿戴設備、智能家居、系統(tǒng)生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。常見的產品包括MEMS加速度計、MEMS麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等以及它們的集成產品。

MEMS是一個獨立的智能系統(tǒng)，可大批量生產，其系統(tǒng)尺寸在幾毫米乃至更小，其內部結構一般在微米甚至納米量級。例如，常見的MEMS產品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。

微機電系統(tǒng)在國民經濟和軍事系統(tǒng)方面將有著廣泛的應用前景。主要民用領域是電子、醫(yī)學、工業(yè)、汽車和航空航天系統(tǒng)。

概括起來，MEMS具有以下幾個基本特點，微型化、智能化、多功能、高集成度和適于大批量生產。MEMS技術的目標是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。 MEMS技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，幾乎涉及到自然及工程科學

MEMS傳感器，尺寸微小

的所有領域，如電子技術、機械技術、物理學、化學、生物醫(yī)學、材料科學、能源科學等。其研究內容一般可以歸納為以下三個基本方面： 1．理論基礎： 在當前MEMS所能達到的尺度下，宏觀世界基本的物理規(guī)律仍然起作用，但由于尺寸縮小帶來的影響（Scaling Effects），許多物理現象與宏觀世界有很大區(qū)別，因此許多原來的理論基礎都會發(fā)生變化，如力的尺寸效應、微結構的表面效應、微觀摩擦機理等，因此有必要對微動力學、微流體力學、微熱力學、微摩擦學、微光學和微結構學進行深入的研究。這一方面的研究雖然受到重視，但難度較大，往往需要多學科的學者進行基礎研究。2. 技術基礎研究：主要包括微機械設計、微機械材料、微細加工、微裝配與封裝、集成技術、微測量等技術基礎研究。3. 微機械在各學科領域的應用研究。

美國已研制成功用于汽車防撞和節(jié)油的微

MEMS隱形眼鏡

機電系統(tǒng)加速度表和傳感器，可提高汽車的安全性，節(jié)油10%。*一項美國*系統(tǒng)每年就可節(jié)約幾十億美元的汽油費。微機電系統(tǒng)在航空航天系統(tǒng)的應用可大大節(jié)省費用，提高系統(tǒng)的靈活性，并將導致航空航天系統(tǒng)的變革。在軍事應用方面，美國*高級研究計劃局正在進行把微機電系統(tǒng)應用于個人導航用的小型慣性測量裝置、大容量數據存儲器件、小型分析儀器、科研傳感器、光纖網絡開關、環(huán)境與安全監(jiān)測用的分布式無人值守傳感等方面的研究。該局已演示以微機電系統(tǒng)為基礎制造的加速度表，它能承受火炮發(fā)射時產生的近10.5個重力加速度的沖擊力，可以為非制藥提供一種經濟的制導系統(tǒng)。設想中的微機電系統(tǒng)的軍事應用還有：化學戰(zhàn)劑報警器、敵我識別裝置、靈巧蒙皮、分布式戰(zhàn)場傳感器網絡等。

發(fā)展歷史

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微機電系統(tǒng)是從微傳感器發(fā)展而來的，已有幾次突破性的進展：

70年代微機械壓力傳感器產品問世

80年代末研制出硅靜電微馬達

90年代噴墨打印頭，硬盤讀寫頭、硅加速度計和數字微鏡器件等相繼規(guī)?；a

充分展示了微系統(tǒng)技術及其微系統(tǒng)的巨大應用前景

系統(tǒng)優(yōu)點

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微機電系統(tǒng)是微電路和微機械按功能要求在芯片上的集成

膠囊內鏡，可用于消化系統(tǒng)拍照檢查等

，尺寸通常在毫米或微米級，自八十年代中后期崛起以來發(fā)展極其迅速，被認為是繼微電子之后又一個對國民經濟和軍事具有重大影響的技術領域，將成為21世紀新的國民經濟增長點和提高軍事能力的重要技術途徑。

微機電系統(tǒng)的優(yōu)點是：體積小、重量輕、功耗低、耐用性好、價格低廉、性能穩(wěn)定等。微機電系統(tǒng)的出現和發(fā)展是科學創(chuàng)新思維的結果，使微觀尺度制造技術的演進與革命。微機電系統(tǒng)是當前交叉學科的重要研究領域，涉及電子工程、材料工程、機械工程、信息工程等多項科學技術工程，將是未來國民經濟和軍事科研領域的新增長點。

MEMS(微機電系統(tǒng))初大量用于汽車安全氣囊，而后以MEMS傳感器的形式被大量應用在汽車的各個領域，隨著MEMS技術的進一步發(fā)展，以及應用終端“輕、薄、短、小”的特點，對小體積高性能的MEMS產品需求增勢迅猛，消費電子、醫(yī)療等領域也大量出現了MEMS產品的身影。

系統(tǒng)特點

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1）微型化：MEMS器件體積小、重量輕、耗能低

微機電系統(tǒng)

、慣性小、諧振頻率高、響應時間短。

2）以硅為主要材料，機械電器性能優(yōu)良：硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度類似鋁，熱傳導率接近鉬和鎢。

3）批量生產：用硅微加工工藝在一片硅片上可同時制造成百上千個微型機電裝置或完整的MEMS。批量生產可大大降低生產成本。

4）集成化：可以把不同功能、不同敏感方向或致動方向的多個傳感器或執(zhí)行器集成于一體，或形成微傳感器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復雜的微系統(tǒng)。微傳感器、微執(zhí)行器和微電子器件的集成可制造出可靠性、穩(wěn)定性很高的MEMS。

5）多學科交叉：MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科，并集約了當今科學技術發(fā)展的許多*成果。

MEMS發(fā)展的目標在于，通過微型化、集成化來探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，開辟一個新技術領域和產業(yè)。MEMS可以完成大尺寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務，也可嵌入大尺寸系統(tǒng)中，把自動化、智能化和可靠性水平提高到一個新的水平。21世紀MEMS將逐步從實驗室走向實用化，對工農業(yè)、信息、環(huán)境、生物工程、醫(yī)療、空間技術、國防和科學發(fā)展產生重大影響。

微機電系統(tǒng)是微米大小的機械系統(tǒng)，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產生的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的大小一般在微米到毫米之間。在這個大小范圍中常的物理經驗往往不適用。比如由于微機電系統(tǒng)的面積對體積比比一般日常生活中的機械系統(tǒng)要大得多，其表面現象如靜電、潤濕等比體積現象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似于生產半導體的技術如表面微加工、體型微加工等技術制造的。其中包括更改的硅加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。微機電系統(tǒng)是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統(tǒng)，是一個獨立的智能系統(tǒng)。主要由傳感器、作動器和微能源三大部分組成。微機電系統(tǒng)具有以下幾個基本特點，微型化、智能化、多功能、高集成度。微機電系統(tǒng)。它是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)微機電系統(tǒng)。微機電系統(tǒng)涉及航空航天、信息通信、生物化學、醫(yī)療、自動控制、消費電子以及兵器等應用領域。微機電系統(tǒng)的制造工藝主要有集成電路工藝、微米/納米制造工藝、小機械工藝和其他特種加工工種。微機電系統(tǒng)技術基礎主要包括設計與仿真技術、材料與加工技術、封裝與裝配技術、測量與測試技術、集成與系統(tǒng)技術等。

特點

①和半導體電路相同，使用刻蝕、光刻等

MEMS產品體積微小

制造工藝，不需要組裝、調整；

②進一步可以將機械可動部、電子線路、傳感器等集成到一片硅板上；

③它很少占用地方，可以在一般的機器人到不了的狹窄場所或條件惡劣的地方使用；

④由于工作部件的質量小，高速動作可能；

⑤由于它的尺寸很小，熱膨脹等的影響?。?/p>

⑥它產生的力和積蓄的能量很小，本質上比較安全。

優(yōu)勢

經濟利益：

1.大批量的并行制造過程；

2.系統(tǒng)級集成；

3.封裝集成；

4.與IC工藝兼容。

技術利益：

1.高精度；

2.重量輕，尺寸??；

3.高效能。

微型化

MEMS器件體積小，重量輕，耗能低，慣性小，諧振頻率高，響應時間短。MEMS系統(tǒng)與一般的機械系統(tǒng)相比，不僅體積縮小，而且在力學原理和運動學原理，材料特性、加工、測量和控制等方面都將發(fā)生變化。在MEMS系統(tǒng)中，所有的幾何變形是如此之小(分子級)，以至于結構內應力與應變之間的線性關系(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間的分子相互作用力引起的，而不是由于載荷壓力引起。MEMS器件以硅為主要材料。硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當。密度類似于鋁，熱傳導率接近銅和鎢，因此MEMS器件機械電氣性能優(yōu)良。

批量生產

MEMS采用類似集成電路(IC)的生產工藝和加工過程，用硅微加工工藝在一硅片上可同時制造成百上千個微型機電裝置或完整的MEMS。使MEMS有*的自動化程度，批量生產可大大降低生產成本;而且地球表層硅的含量為2%。幾乎取之不盡，因此MEMS產品在經濟性方面更具競爭力。

集成化

MEMS可以把不同功能、不同敏感方向或制動方向的多個傳感器或

微機電系統(tǒng)元件(2張)

 執(zhí)行器集成于一體，或形成微傳感器陣列和微執(zhí)行器陣列。甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復雜的微系統(tǒng)。微傳感器、微執(zhí)行器和微電子器件的集成可制造出高可靠性和穩(wěn)定性的微型機電系統(tǒng)。

方便擴展

由于MEMS技術采用模塊設計，因此設備運營商在增加系統(tǒng)容量時只需要直接增加器件/系統(tǒng)數量，而不需要預先計算所需要的器件/系統(tǒng)數，這對于運營商是非常方便的。

學科交叉

集中了當今科學技術發(fā)展的許多*成果。通過微型化、集成化可以探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，將開辟一個新技術領域。

主要分類

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傳感

傳感MEMS技術是指用微電子微機械加工出來的、用敏感元件如電容、壓電、壓阻、熱電耦、諧振、隧道電流等來感受轉換電信號的器件和系統(tǒng)。它包括速度、壓力、濕度、加速度、氣體、磁、光、聲、生物、化學等各種傳感器，按種類分主要有:面陣觸覺傳感器、諧振力敏感傳感器、微型加速度傳感器、真空微電子傳感器等。傳感器的發(fā)展方向是陣列化、集成化、智能化。由于傳感器是人類探索自然界的觸角，是各種自動化裝置的神經元，且應用領域廣泛，未來將備受世界各國的重視。

生物

生物MEMS技術是用MEMS技術制造的化學/生物微型分析和檢測芯片或儀器，有一種在襯底上制造出的微型驅動泵、微控制閥、通道網絡、樣品處理器、混合池、計量、增擴器、反應器、分離器以及檢測器等元器件并集成為多功能芯片。可以實現樣品的進樣、稀釋、加試劑、混合、增擴、反應、分離、檢測和后處理等分析全過程。它把傳統(tǒng)的分析實驗室功能微縮在一個芯片上。生物MEMS系統(tǒng)具有微型化、集成化、智能化、成本低的特點。功能上有獲取信息量大、分析效率高、系統(tǒng)與外部連接少、實時通信、連續(xù)檢測的特點。上生物MEMS的研究已成為熱點，不久將為生物、化學分析系統(tǒng)帶來一場重大的革新。

光學

MEMS光學掃描儀

隨著信息技術、光通信技術的迅猛發(fā)展，MEMS發(fā)展的又一領域是與光學相結合，即綜合微電子、微機械、光電子技術等基礎技術，開發(fā)新型光器件，稱為微光機電系統(tǒng)(MOEMS)。它能把各種MEMS結構件與微光學器件、光波導器件、半導體激光器件、光電檢測器件等完整地集成在一起。形成一種全新的功能系統(tǒng)。MOEMS具有體積小、成本低、可批量生產、可精確驅動和控制等特點。較成功的應用科學研究主要集中在兩個方面:

一是基于MOEMS的新型顯示、投影設備，主要研究如何通過反射面的物理運動來進行光的空間調制，典型代表為數字微鏡陣列芯片和光柵光閥:二是通信系統(tǒng)，主要研究通過微鏡的物理運動來控制光路發(fā)生預期的改變，較成功的有光開關調制器、光濾波器及復用器等光通信器件。MOEMS是綜合性和學科交叉性很強的*，開展這個領域的科學技術研究，可以帶動大量的新概念的功能器件開發(fā)。

射頻

射頻MEMS技術傳統(tǒng)上分為固定的和可動的兩類。固定的MEMS器件包括本體微機械加工傳輸線、濾波器和耦合器，可動的MEMS器件包括開關、調諧器和可變電容。按技術層面又分為由微機械開關、可變電容器和電感諧振器組成的基本器件層面；由移相器、濾波器和VCO等組成的組件層面；由單片接收機、變波束雷達、相控陣雷達天線組成的應用系統(tǒng)層面。

隨著時間的推移和技術的逐步發(fā)展，MEMS所包含的內容正在不斷增加，并變得更加豐富。世界*信息技術期刊《IEEE論文集》在1998年的MEMS專輯中將MEMS的內容歸納為：集成傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)。人們還把微機械、微結構、靈巧傳感器和智能傳感器歸入MEMS范疇。制作MEMS的技術包括微電子技術和微加工技術兩大部分。微電子技術的主要內容有:氧化層生長、光刻掩膜制作、光刻選擇摻雜(屏蔽擴散、離子注入)、薄膜(層)生長、連線制作等。微加工技術的主要內容有:硅表面微加工和硅體微加工(各向異性腐蝕、犧牲層)技術、晶片鍵合技術、制作高深寬比結構的LIGA技術等。利用微電子技術可制造集成電路和許多傳感器。微加工技術很適合于制作某些壓力傳感器、加速度傳感器、微泵、微閥、微溝槽、微反應室、微執(zhí)行器、微機械等，這就能充分發(fā)揮微電子技術的優(yōu)勢，利用MEMS技術大批量、低成本地制造高可靠性的微小衛(wèi)星。

MEMS技術是一個新興技術領域，主要屬于微米技術范疇。MEMS技術的發(fā)展已經歷了10多年時間，大都基于現有技術，用由大到小的技術途徑制作出來的，發(fā)展了一批新的集成器件，大大提高了器件的功能和效率，已顯示出了巨大的生命力。MEMS技術的發(fā)展有可能會像微電子一樣，對科學技術和人類生活產生革命性的影響，尤其對微小衛(wèi)星的發(fā)展影響更加深遠，必將為大批量生產低成本高可靠性的微小衛(wèi)星打開大門。

應用領域

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在噴墨打印機里作為壓電元件

在汽車里作為加速規(guī)來控制碰撞時安全氣囊防護系統(tǒng)的施用

在汽車里作為陀螺來測定汽車傾斜，控制動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)

在輪胎里作為壓力傳感器，在醫(yī)學上測量血壓

數字微鏡芯片

在計算機網絡中充當光交換系統(tǒng)，這是一個與智能灰塵技術的融合

設計微機電系統(tǒng)重要的工具是有限元分析。

相關技術

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微機電系

微機電系統(tǒng)技術

統(tǒng)有多種原材料和制造技術，選擇條件是系統(tǒng)的應用、市場等等。

硅

硅是用來制造集成電路的主要原材料。由于在電子工業(yè)中已經有許多實用硅制造極小的結構的經驗，硅也是微機電系統(tǒng)非常常用的原材料。硅的物質特性也有一定的優(yōu)點。單晶體的硅遵守胡克定律，幾乎沒有彈性滯后的現象，因此幾乎不耗能，其運動特性非?？煽?。此外硅不易折斷，因此非?？煽?，其使用周期可以達到上兆次。一般微機電系統(tǒng)的生產方式是在基質上堆積物質層，然后使用平板印刷和蝕刻的方法來讓它形成各種需要的結構。

表面微加工

表面微加工是在硅芯片上沉積多晶硅然后進行加工。

深層刻蝕

深層刻蝕如深層反應離子刻蝕技術向硅芯片內部刻蝕?？涛g到芯片內部的一個犧牲層。這個犧牲層在刻蝕完成后被腐蝕掉，這樣本來埋在芯片內部的結構就可以自由運動了。

體型微加工

體型微加工與深層刻蝕類似，是另一種去除硅的方法。一般體型微加工使用堿性溶液如氫氧化鉀來腐蝕平板印刷后留下來的硅。這些堿溶液腐蝕時的相對各向異性非常強，沿一定的晶體方向的腐蝕速度比其它的高1000倍。這樣的過程往往用來腐蝕v狀的溝。假如選擇的原材料的晶向足夠精確的話這樣的溝的邊可以非常平。

高分子材料

雖然電子工業(yè)對硅加工的經驗是非常豐富和寶貴的，并提供了很大的經濟性，但是純的硅依然是非常昂貴的。高分子材料非常便宜，而且其性能各種各樣。使用注射成形、壓花、立體光固化成形等技術也可以使用高分子材料制造微機電系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)尤其有利于微液體應用，比如可攜測血裝置等。

金屬

金屬也可以用來制造微機電系統(tǒng)。雖然比起硅來金屬缺乏其良好的機械特性，但是在金屬的適用范圍內它非常可靠。

技術基礎

MEMS的技術基礎可以分為以下幾個方面：

（1）設計與仿真技術；

（2）材料與加工技術

（3）封裝與裝配技術；

（4）測量與測試技術；

（5）集成與系統(tǒng)技術等。

應用研究

人們不僅要開發(fā)各種制造MEMS的技術，更重要的是如何將MEMS技術與航空航天、信息通信、生物化學、醫(yī)療、自動控制、消費電子以及兵器等應用領域相結合，制作出符合各領域要求的微傳感器、微執(zhí)行器、微結構等MEMS器件與系統(tǒng)。

微機電系統(tǒng)在生物醫(yī)學方面的一個應用----膠囊式內窺鏡系統(tǒng)。膠囊式內窺鏡系統(tǒng)在低功耗數?；旌霞呻娐沸酒鉀Q方案、低功耗SOC系統(tǒng)設計、射頻無線啟動開關、醫(yī)學圖像處理以及高清數字視頻的研發(fā)等方面。

大方向有三類：RF MEMS;射頻，比如relay，switch，可變電容，諧振器……BIO-MEMS;生物，比如微全分析系統(tǒng)。POWER MEMS.微能量采集，比如微馬達。