MEMS
MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)的英文缩写。MEMS是美国的叫法,在日本被称为微机械,在欧洲被称为微系统,它是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。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,目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域,从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。
MEMS的相关技术
MEMS技术是采用微制造技术,在一个公共硅片基础上整合了传感器、机械元件、致动器(actuator)与电子元件。MEMS通常会被看作是一种系统单晶片(SoC),它让智能型产品得以开发,并得以进入很多的次级市场,为包括汽车、保健、手机、生物技术、消费性产品等各领域提供解决方案。根据电子产业市场研究与信息网路的资料,MEMS的平均年增长率高于20%,并预计在2010年超过100亿美元。MEMS技术已被认为是下个世纪最有前途的技术之一。 [1]
1.微系统设计技术 主要是微结构设计数据库、有限元和边界分析、CAD/CAM仿真和模拟技术、微系统建模等,还有微小型化的尺寸效应和微小型理论基础研究等课题,如:力的尺寸效应、微结构表面效应、微观摩擦机理、热传导、误差效应和微构件材料性能等。
2.微细加工技术 主要指高深度比多层微结构的硅表面加工和体加工技术,利用X 射线光刻、电铸的LIGA 和利用紫外线的准LIGA 加工技术;微结构特种精密加工技术包括微火花加工、能束加工、立体光刻成形加工;特殊材料特别是功能材料微结构的加工技术;多种加工方法的结合;微系统的集成技术;微细加工新工艺探索等。
3.微型机械组装和封装技术 主要指粘接材料的粘接、硅玻璃静电封接、硅硅键合技术和自对准组装技术,具有三维可动部件的封装技术、真空封装技术等新封装技术。
4.微系统的表征和测试技术 主要有结构材料特性测试技术,微小力学、电学等物理量的测量技术,微型器件和微型系统性能的表征和测试技术,微型系统动态特性测试技术,微型器件和微型系统可靠性的测量与评价技术。
目前,常用的制作MEMS 器件的技术主要有三种。
第一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段,即利用大机器制造小机器,再利用小机器制造微机器的方法。
第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工,形成硅基MEMS 器件。
第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻、电铸和塑铸)技术,它是利用X 射线光刻技术,通过电铸成型和塑铸形成深层微结构的方法。