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如何理解MEMS

欄目:MEMS工藝分析


“微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS),也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機(jī)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?nèi)绾稳ダ斫釳EMS,它到底是什么,是機(jī)械加工還是系統(tǒng)?

事實(shí)上,MEMSMicro-Electro-Mechanical System的英文縮寫,其是由微加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,包括微結(jié)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器、控制處理電路等組成部分,能夠?qū)崿F(xiàn)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(jī)械、溫度、生物、化學(xué)等,再通過處理器對環(huán)境信號進(jìn)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(yīng),將信號轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、電能、顯示等等,所以可以看出,MEMS實(shí)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(shù),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(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個管殼內(nèi),成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu),另外一個是微加工技術(shù),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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)合了集成電路和微加工技術(shù),是多學(xué)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(jié)構(gòu)(右)

目前,MEMS已被廣泛的應(yīng)用于我們生活中的各個領(lǐng)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(fēng))、氣體傳感器(環(huán)境監(jiān)測),其中,汽車電子是最早推動MEMS領(lǐng)域發(fā)展的一個應(yīng)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(chǎn)生電信號傳遞給安全氣囊執(zhí)行器,最后氣囊精準(zhǔn)彈出而保護(hù)車上乘客;又例如我們現(xiàn)在使用的智能手機(jī),其上面安裝了幾十個傳感器,其中,壓力傳感器應(yīng)用于心率監(jiān)控,MEMS開關(guān)應(yīng)用于只能鎖屏,加速度傳感器應(yīng)用于動作和相機(jī)防抖,化學(xué)傳感器應(yīng)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(lián)網(wǎng))、00年的通信時代(手機(jī)+移動互聯(lián))、10年的感知時代(傳感器-物聯(lián)網(wǎng)),未來器件將向著智能時代發(fā)展,從而實(shí)現(xiàn)萬聯(lián)網(wǎng)-大數(shù)據(jù)-云計算-智慧地球,而MEMS必定會成為萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)。

3.MEMS的類型及應(yīng)用

芯云納米技術(shù)(蘇州)有限公司一直致力于為國內(nèi)多家高校和設(shè)計公司提供微納加工服務(wù),開發(fā)新型的MEMS傳感器,實(shí)現(xiàn)多款傳感器關(guān)鍵工藝驗證、中試和量產(chǎn)導(dǎo)入。公司擁有硅槽深刻、離子注入和陽極鍵合等關(guān)鍵工藝的技術(shù)積累和設(shè)備資源,保障穩(wěn)定可靠的產(chǎn)量和產(chǎn)能,有效降低工藝驗證成本,立志于打造國內(nèi)最佳研發(fā)、工藝整合服務(wù)平臺,為客戶產(chǎn)品保駕護(hù)航。