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如何理解MEMS

欄目:MEMS工藝分析


“微機電系統(tǒng)(MEMS),也叫做微電子機械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機械等,指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。”,這是百度給出的概念,那么我們如何去理解MEMS,它到底是什么,是機械加工還是系統(tǒng)?

事實上,MEMSMicro-Electro-Mechanical System的英文縮寫,其是由微加工技術實現的,包括微結構、微傳感器、微執(zhí)行器、控制處理電路等組成部分,能夠實現測量、處理或執(zhí)行等功能的尺度為微米至毫米的微型集成器件或系統(tǒng),稱為微電子系統(tǒng),或微系統(tǒng)。如圖1所示,MEMS可以通過微傳感器感知外界環(huán)境,例如光、聲、電、機械、溫度、生物、化學等,再通過處理器對環(huán)境信號進行處理和決斷,然后通過微執(zhí)行器對外界環(huán)境做出反應,將信號轉化為機械能、電能、顯示等等,所以可以看出,MEMS實際上是基于多基本器件的多功能系統(tǒng)。

 

1.MEMS 示意圖

  目前硅基器件的加工方式可以分為兩類,一是集成電路(integrated circuit)的制造技術,例如光刻、沉積、注入、刻蝕等等,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起(圖2左),制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構,另外一個是微加工技術,例如干法/濕法深刻蝕、表面/體微加工,把梁/板/柱、通道孔洞(圖2右)等微結構加工出來制備微傳感器、微執(zhí)行器制備起來再與集成電路結合起來,制備出具有測量、處理、執(zhí)行功能的MEMS器件,可以說,MEMS結合了集成電路和微加工技術,是多學科融合的智能化系統(tǒng)。

2.集成電路面板(左)和微傳感器微觀結構(右)

目前,MEMS已被廣泛的應用于我們生活中的各個領域,如圖3所示,常見的MEMS有加速度傳感器(汽車電子)、聲音傳感器(麥克風)、氣體傳感器(環(huán)境監(jiān)測),其中,汽車電子是最早推動MEMS領域發(fā)展的一個應用方向,安裝在安全帶上的加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時,產生電信號傳遞給安全氣囊執(zhí)行器,最后氣囊精準彈出而保護車上乘客;又例如我們現在使用的智能手機,其上面安裝了幾十個傳感器,其中,壓力傳感器應用于心率監(jiān)控,MEMS開關應用于只能鎖屏,加速度傳感器應用于動作和相機防抖,化學傳感器應用于環(huán)境、氣溫監(jiān)測,等等??v觀硅基器件的發(fā)展歷史,90年代的計算時代(PC+互聯網)、00年的通信時代(手機+移動互聯)、10年的感知時代(傳感器-物聯網),未來器件將向著智能時代發(fā)展,從而實現萬聯網-大數據-云計算-智慧地球,而MEMS必定會成為萬物互聯的基礎。

3.MEMS的類型及應用

芯云納米技術(蘇州)有限公司一直致力于為國內多家高校和設計公司提供微納加工服務,開發(fā)新型的MEMS傳感器,實現多款傳感器關鍵工藝驗證、中試和量產導入。公司擁有硅槽深刻、離子注入和陽極鍵合等關鍵工藝的技術積累和設備資源,保障穩(wěn)定可靠的產量和產能,有效降低工藝驗證成本,立志于打造國內最佳研發(fā)、工藝整合服務平臺,為客戶產品保駕護航。