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同学们好
我是清华大学深圳国际研究生院董瑛
欢迎来到微机电系统技术及应用课堂
这节课我们学习课程概论
首先我们要了解什么是微机电系统技术
以及为什么需要微机电系统技术
微机电系统
英文全称为micro-electro-mechanical system
简称MEMS
它是指一类新型的器件
按照器件功能
可以分为微传感器 微执行器和微流控器件
按照应用领域又可以分为微机电系统MEMS
微光机电系统MOEMS
射频领域的微机电系统RF MEMS
以及生物医学领域的微机电系统Bio MEMS等等
同时MEMS还是一种新的加工技术
用以构建微米尺度的结构 器件和系统
包括体微加工技术 表面微加工技术
圆片键合技术 深刻蚀技术 LIGA技术等等
作为一种新的加工技术
MEMS并不是简单地将尺寸缩小
而是与传统的机电系统制造技术有着本质的不同
比如一个马达
它包括定子铁芯和绕组
转子铁芯和绕组
集电环和电刷 轴和轴承
还有风扇 限位结构以及外壳
这些部件是用不同的材料
通过不同的加工技术分别制造出来
然后装配集成为一个系统
这是我们所熟悉的制造技术
这是一个基于MEMS技术的静电微马达
组成它的定子 转子 限位机构 驱动电极
是在同一个基底上
通过光刻 刻蚀 薄膜沉积等微加工工艺反复进行
从而集成化和批量化地制造出来
通过这种加工技术制造出来的器件
与传统的器件在外观和性能上都有着很大的不同
比如 这是我们常见的压力传感器
光学扫描镜 机械泵和阀
这是对应的MEMS压力传感器
电子显微镜下看到的微扫描镜
包含微泵和微阀的微流控芯片
从外观上看
MEMS器件的尺寸非常小
可以封装成芯片
尺寸的缩小可以使能量消耗降低
批量化和集成化的制造方式可以使成本大大降低
作为一种新型器件
MEMS器件是利用微米尺度下的一些特殊效应
来实现器件功能的
其某些性能 例如极高的灵敏度和响应速度
往往是传统器件无法实现的
-什么是微机电系统
--什么是微机电系统
-机电系统微型集成化的意义
-微尺度效应
--微尺度效应
-MEMS发展历史
--MEMS发展历史
-本课程学习内容与学习方法
-第一讲作业
-MEMS与半导体平面加工技术
-光刻工艺
--光刻工艺
-薄膜沉积工艺
--薄膜沉积工艺
-刻蚀工艺
--刻蚀工艺
-掺杂工艺
--掺杂工艺
-MEMS器件的加工过程
-第二讲作业
-MEMS压力传感器的工作原理
-微尺度膜片及其特性
-微尺度应变器及其特性
-应变器电阻变化的电学测量
-应变器在膜片上的布置
-一个实例及压力传感器封装问题
-第三讲作业
-MEMS麦克风的工作原理
-微尺度电容器及其特性
-准静态模型及线性化
-电容信号的检测方法
-硅微麦克风的加工及封装
-微压电式麦克风
--微压电式麦克风
-第四讲作业
-MEMS加速度计的工作原理
-微尺度的梁和弹簧
--微尺度的梁和弹簧
-MEMS压阻式加速度计
-差分电容检测方式
--差分电容检测方式
-ADXL系列加速度计
-MEMS陀螺
--MEMS陀螺
-微惯性测量组合及其应用
-第五讲作业
-静电微执行器的工作原理
-基于平行平板电容器的微执行器——弯曲式
-基于平行平板电容器的微执行器——扭转式
-基于梳状叉指电容器的微执行器
-静电微马达
--静电微马达
-第六讲作业
-压电材料与压电效应
-微系统中的压电薄膜
-微尺度压电单元的驱动特性
-压电微镜
--压电微镜
-压电微泵
--压电微泵
-第七讲作业
-微流控系统概述
--微流控系统概述
-微尺度流道与流体
--微尺度流道与流体
-微流体驱动——压差驱动
-微流体驱动——毛细管驱动
-微流体驱动——电动驱动
-芯片PCR
--芯片PCR
-第八讲作业
-讨论任务
