第一情报 ---装备制造业

微机电技术发展状况

供稿人:ISTIS  供稿时间:2006-5-30   关键字:微机电  MEMS  
一、技术现状
目前,MEMS的主要技术途径有3种:以美国为代表的、以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术;以德国为代表发展起来的LIGA技术;以日本为代表发展的精密加工技术。
 
微型机械加工技术领域的前沿关键技术有:
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。
二、MEMS技术的发展趋势
除了开发各种新加工工艺和完善现有工艺外,MEMS技术还要解决如下问题:CAD技术、封装与测试、可靠性、应用研究和标准化问题,因此MEMS技术有如下发展趋势:
1、研究方向多样化和纵深化
MEMS技术的研究日益多样化,MEMS技术涉及军事、民用等各个领域。
 
从研究深度上来说,MEMS的发展规律是产生比传统机电系统更高级的产品。例如微光机电系统(MOEMS)就是微机电系统与光学技术相结合,有希望解决全光交换机的光通信瓶颈。目前开展的MOEMS项目主要有:可调谐光器件——利用MOEMS技术可制造出可动腔镜,获得很大的调谐范围,与半导体激光器集成成为可调谐激光源;光可变衰减器和光调制器——MOEMS通过微档板插入光纤间隙的深度控制两光纤的耦合程度,实现可变光衰减;光开关和光开关阵列——MOEMS将机构结构、微触动器、微光学元件集成在同一衬底上,具有操纵方便、插入损耗小、串音干扰低等特点。MOEMS的目标是制成全光功能模块和系统,如全光终端机、全光交换机等。
 
2、加工工艺多样化
加工工艺有传统的体硅加工工艺、表面牺牲层工艺、溶硅工艺、深槽刻蚀与键合相结合的加工工艺、SCREAM工艺、LIGA加工工艺、厚胶与电镀相结合的金属牺牲层工艺、MAMOS工艺、体硅工艺与表面牺牲层工艺相结合等,具体的加工手段更是多种多样。
 
3、系统的进一步集成化和多功能化
集成化、智能化和多功能化的微系统将有最好的性能,在军事、医学和生物研究、核电等领域有着诱人的应用前景。
 
4、MEMS器件芯片制造与封装统一考虑
MEMS器件与集成电路芯片的主要不同在于:MEMS器件芯片一般都有活动部件,比较脆弱,在封装前不利于运输。所以,MEMS器件芯片制造与封装应统一考虑。
 
5、普通商用低性能MEMS器件与高性能特殊用途MEMS器件并存
以加速计为例,既有大量的只要求精度为0.5g以上的,可广泛运用于汽车安全气囊等具有很高经济价值的加速度计,也有要求精度为10-8的,可应用于航空、航天等高科技领域的加速度计。
 

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