微电子机械技术的现状与发展

】微电子机械技术是国际上新兴的科学前沿，它的发展会象微电子技术那样引发一场新的产业革命。本文介绍了微电子机械技术的主要工艺以及在微结构、微传感器、微执行器和微系统方面的研究进展，并对今后的研究动态进行了论述。

微电子机械技术的现状与发展

微电子机械技术是国际上新兴的科学前沿，它的发展会象微电子技术那样引发一场新的产业革命。本文介绍了微电子机械技术的主要工艺以及在微结构、微传感器、微执行器和微系统方面的研究进展。

神奇的微电子机械技术

1997年初,一批客人参观美国加州大学伯克利分校的一个实验室。实验室主人克利斯·皮斯特对前来参观的客人说,“请大家注意,若是看到地上有像小虫子一样的东西爬来爬去的话,千万不要一脚踩上去。因为这些小东西并不是小昆虫,而恰恰是本人的宝贝——机器虫。” 克利斯·皮斯特十年来一直在从事微型机器人的研究。他非常兴奋地告诉参观的客人,制造微型机器人的梦想不久就将成为现实。

机械制造业的革命—─微电子机械的制造及应用

微电子机械，从广义上讲是指集微型机构、微型传感器、微型执行机构及信号处理和控制电路，以及接口、通讯和电源等于一体的几何尺寸不超过１ｃｍ３的微型机电一体化产品。最小体积的远期攻坚目标是微米～纳米的范畴。专家们预测微电子机械技术，将在下世纪初期相继造就一...

基于微电子机械系统微型光谱仪的研究与进展

结合已报道的微型光谱仪,介绍了微电子机械系统技术在多种微型光谱仪中的应用,详细阐述了这些微型光谱仪的原理和相应的制作工艺,并展望了随着微电子机械系统技术的发展,微型光谱仪的应用前景和发展趋势。

柔性衬底MEMS技术制备脑电图干电极阵列研究

设计了一种新型的脑电图干电极,主要用于采集脑电信号以进行基于脑电图的警觉度分析,替代传统的湿电极.采用柔性衬底微电子机械系统(MEMS)加工技术,在柔性衬底上制备出具有化学稳定性与生物相容性的微针状干电极阵列.通过铜牺牲层实现干电极微针的悬臂梁结构,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)剥离层实现器件从玻璃基底的完全释放,并经平面电极的多层组装实现了立体电极阵列.实验中干电极以聚酰亚胺作为柔性衬底,其针端及导线部分材料为镍,针端部分表面镀金.采用Neuroscan的脑电信号采集放大器对干电极性能进行了测试,测得阻抗约为10kΩ,其时域和频域信号与传统湿电极基本一致.所制备的干电极成品率高、尺寸小、屏蔽佳、装配简单、可靠性好、机械强度大,符合快速、无痛的脑电信号采集要求.

微机械氮化硅梁谐振式压力传感器

报导一种新型的电热激励、压阻拾振的氮化硅梁谐振式压力传感器。器件采用微电子机械加工技术和键合技术研制。谐振频率 85kHz ,空气中品质因素Q值接近 10 0 0 ,在真空中达到 40 0 0 0。采用闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性 ,压力测试范围 0～ 40 0kPa ,灵敏度 2 3.8Hz kPa。

连续流动式PCR芯片相关技术研究进展

微电子机械系统 (microeletromechanicalsystem,MEMS)技术的兴起及其在生物化学领域的广泛应用 ,推动了聚合酶链式反应 (polymerasechainreaction,PCR)热循环装置越来越微型化 ,各种PCR微芯片/装置被开发。本文主要介绍了基于MEMS技术的连续流动式PCR(continuous_flowPCR)芯片/微装置的相关技术 ,包括基底材料的选择、通道表面钝化技术、微细加工技术、封接技术以及系统检测技术等 。

基于MEMS技术的三维集成射频收发微系统

基于电学互连的贯穿硅通孔(TSV)和高精度圆片级键合等MEMS加工技术,提出了一种硅基射频收发微系统的三维集成结构设计方案,在硅基衬底上将MEMS滤波器、MMIC芯片和控制芯片在垂直方向上集成为单个系统级封装芯片,开发了一套可应用于制备三维集成射频收发微系统的MEMS加工工艺流程。通过基于MEMS技术的三维集成工艺,成功制备了三维集成C波段射频收发微系统芯片样品,芯片样品尺寸为14 mm×11 mm×1.4 mm,测试结果表明,制作的三维集成C波段射频收发微系统样品技术指标符合设计预期,实现了在硅基衬底上有源器件和无源器件的三维集成,验证了所开发工艺的可行性。

MEMS心音传感器及检测电路优化设计

对基于微电子机械系统(MEMS)技术的心音传感器声敏结构进行了优化且设计了其检测电路。首先,针对心音信号的特点,设计了二次集成的扁平状仿生纤毛结构,对该结构进行仿真,确定了纤毛的尺寸参数和梁上最大应力1.2×10^(5) N/m^(2),对纤毛进行特征频率仿真,在硅油域中结果为711 Hz;其次由扁平状纤毛结构X轴接收噪声时梁上的应力仿真结果可知该结构具有抗干扰能力;最后设计了后端的放大电路和滤波电路并对传感器封装后进行测试。测试结果表明,该结构的信噪比达到了27 dB,较传统的圆柱形纤毛提高了35%,且其抗干扰能力也优于传统的圆柱形纤毛。优化过后的MEMS心音传感器具有抗干扰、低噪声、低成本、采集的信号不失真等优势,可为临床心音信号的采集提供关键核心部件。

微型硅谐振式压力传感器的研制

利用微电子机械加工技术成功地研制出电热激励、压阻拾振的高精度硅谐振梁式压力传感器。传感器的谐振器的品质因素Q值在真空中大于 10 0 0 0。采用特殊闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性 ,压力测试范围 0～ 40 0kPa ,线性相关系数 0 .9999,测试精度优于 0 .1%FS。

电化学传感器及其在芯片实验室中的应用

芯片实验室是一种微型化的生化分析仪器 ,而电化学传感器具有灵敏度高、易微型化、功耗小、成本低的特点 ,特别是它与目前的微电子机械系统技术兼容 ,因此它在芯片实验室发展过程显示出了诱人的应用前景。介绍了电化学传感器的原理、分类及其在芯片实验室中的应用。

一种新型的光寻址电位传感器研究

依据光寻址电位传感器 (LAPS)工作原理和光生载流子在硅片中扩散理论 ,提出了一种正面光照的LAPS新结构设计 ,在正面光照方式的测量池、插件式芯片和硅尖阵列芯片等方面具有创新性 .新型LAPS的光电流信号比背面照射的提高了 4倍 ;在检测标准缓冲溶液pH4 0 0、pH6 86、pH9 18的pH值时 ,线性相关系数 0 9999,灵敏度为 5 0 1mV/pH .重复检测pH9 18标准缓冲溶液四次的标准偏差和变异系数分别为 0 5 7mV、0 0 4 8% .最后 ,分析讨论了三电极测量方法和新型LAPS结构特色、以及LAPS电解质电导对光电流的影响等 .

微型及超微型压力传感器的开发

介绍了外径为Φ2 mm的超微型压力传感器芯片的设计与结构的封装。改微型传感器已成功用于空气动力学试验及生物医学,科学测试及研究中,尤其在高精度的流体动力学测试中,如风洞测试系统中,要求传感器不仅具有良好的动态特性,而且为了减少对测量流场的影响,提高测量的精度,对传感器的尺寸要求更加小型化。

硅微结构惯性传感器的研制现状及应用前景

本文从介绍硅微结构惯性传感器的研制背景入手，分析了微米／纳米技术近年来的进展对发展硅微传感器的推动作用，重点介绍了美国主要公司有关硅微结构惯性仪表的研制现状，最后结合市场预测，提出笔者对我国发展硅微惯性传感器的几点浅见。

微型及超微型压力传感器的开发

介绍了外径为02mm的超微型压力传感器芯片设计与结构封装。该微型传感器已成功用于空气动力学试验及生物医学，在高精度的流体动力学测试中，如风洞测试系统中，要求传感器不仅具有良好的动态特性，而且为了减少对测量流场的影响，提高测量的精度，对传感器的尺寸要求更加小型化。

单片偏航角速度陀螺仪的原理与应用

介绍了一种单片集成化偏航角速度陀螺仪的工作原理与典型应用,阐述了角速度测量仪的设计要点。该仪器可精确测量转动物体的偏航角速度,适用于各种惯性测量系统(例如检测汽车底盘)。

一种新型太赫兹分支波导定向耦合器设计

基于分支线定向耦合器的工作原理,设计了一款新型分支线矩形波导定向耦合器。通过在传统的分支线基础上增加横向贯穿枝节形成由"田"字和"H"型组合的新型耦合器,有效增强了耦合器的带宽和方向性。通过HFSS软件对其进行仿真和优化,得出耦合器的最优尺寸。在不同压力下对耦合器进行了仿真分析,确定了其实用性,采用MEMS技术对该耦合器进行加工。最后进行了测试和误差分析,测试结果显示该耦合器在0.22~0.29 THz的宽频段内耦合度为12.3±0.9 dB,耦合平稳,回波损耗小于-20 dB,平均插入损耗为1.55 dB,方向性良好,且在在频段0.240~0.275 THz之间优于15 dB。