文档介绍：第六章基于MEMS的微传感技术
微机电系统(Micro Electro-Mechanical System,MEMS)作为世界瞩目的重大科技之一,得到了迅速的发展,从而促进了MEMS微传感器的研究与制作。本章在简单介绍MEMS加工技术的基础上,对常用的力学、光学和流体微传感器中典型的结构与器件进行了介绍。
基于MEMS的微传感技术
用于微传感器的MEMS器件制作技术
力学微传感器
微压力传感器
微加速度计
微陀螺仪
光学微传感器
微光开关
微光机电系统型光开关
微流量传感器
用于微传感器的MEMS器件制作技术
MEMS主要是指可批量制作的集微型机构、微型传感器、微型执行器以及微电信号处理和控制电路为一体的自动化、智能化微型器件或系统,将电子系统与外部世界有机地联系起来。
常用的制作MEMS器件的技术主要有:
(1)传统机械加工
(2)硅基微加工
(3)LIGA
MEMS器件制造中的几种主流技术
超精密加工及特种加工
表面微加工技术
体微加工技术
LIGA技术
超精密加工及特种加工
微机电系统制造技术中采用的超精密加工技术主要有以下几种:
(1)微钻孔加工
(2)微细磨削
(3)微铣削加工
(4)研磨、抛光加工
(5)微细电火花加工
(6)微细电解加工
(7)高能束加工
表面微加工技术
表面微加工技术的基本工艺过程:
体微加工技术
体微加工技术(Bulk Micromachining)出现于20世纪60年代早期,是最早在生产中得到应用的技术,应用也最为广泛。
体微加工技术是为制造微三维结构而发展起来的,即按照设计图在硅片(或其他材料)上有选择地去除一部分硅材料,形成微机械结构,它是MEMS技术中最成熟的,已广泛用于硅微加速度器、流体传感器、墨水喷嘴和微阀等。
制造集成微电子系统的技术主要包括:晶体生长于制造基片、薄膜制备、光刻、刻蚀、切片、封装等。
体微加工技术的关键技术是刻蚀,即通过腐蚀对材料的某些部分有选择地去除,使被加工对象显露出一定的几何结构特征。
LIGA技术
LIGA是利用X射线光刻技术,通过电铸成型和铸塑形成深层微结构。
LIGA技术首先利用同步辐射X射线光刻技术光刻出所需要的图形,然后利用电铸方法制作出与光刻图形相反的金属模具,再利用微塑铸制备微结构。
LIGA技术补偿了表面微机械加工技术的不足。
LIGA技术的3个主要工艺是:
X光掩模板的制造
X光深度光刻技术
微电铸技术
1. 微压力传感器
高温电容式压力传感器:
2. 微加速度计
加速度计一般用来检测振动。若被测振动为 那么加速度为 质量m 的运动微分方程为 式中,k为弹簧的刚度系数;c为阻尼系数.