MEMS中某硅膜片的热力耦合分析和优化设计(2)
时间:2018-09-30 10:15 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
基板材料对信号输出的影响： 20 玻璃厚度对传感器信号的影响 22 粘结层对输出信号的影响 22 V. 总结 22 第四章 致 谢 23 第五章 参考文献 25 绪论 MEMS简介 微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），是非常小的技术设备, 它为纳机电系统（NEMS）和纳米技术的应用。微机电系统也被称为微机械（日本），或微系统技术--MST（欧洲）。 微机电系统是独立的,不同于虚构的分子纳米技术或分子电子学。MEMS之间的组件是由1到100微米大小(例如0.001到0.1毫米),和MEMS设备通常的大小范围从20微米到1毫米(即0.02 - 1.0毫米)。它们通常由一个中央处理单元的数据(微处理器)和几个组件微传感器等,与周围的环境相互作用。【1】在这些大小尺度的标准结构经典物理学并不总是有用的。由于MEMS的大表面积体积比,表面效应等静电学和润湿主导了等体积的影响惯性或热质量。 非常小的机器可能被之前的技术的存在可以让他们看到，例如，理查德弗曼1959年著名的演讲，提出可以有有足够的空间在底部。一旦他们可以使用改性的半导体器件制造技术制作，通常用来制造电子，MEMS就成为现实。这些包括成型和电镀，湿法刻蚀和干法刻蚀，放电加工，以及其他能够制造小型设备技术。MEMS器件的一个早期的例子是单片机电谐振器。【2】【3】 MEMS制造的材料 制造技术在MEMS发展的过程半导体器件制造,即基本的技术沉积的物质层,模式光刻和蚀刻生产所需的形状。【4】 硅 硅的材料用于创建最多集成电路现代工业用于消费电子产品。硅具有规模经济,唾手可得的廉价高质量的特点，使得电子功能材料对各种各样的MEMS应用程序具备极大的吸引力。硅也通过其材料特性产生显著的优势。以单晶形式、硅几乎是完美的胡克弯曲材料,这意着几乎没有磁滞,因此几乎没有能量耗散。以及使高度重复的运动,这也使得硅很可靠,因为它非常小疲劳和服务寿命的范围数十亿来数万亿在不破坏的周期。 聚合物 尽管电子行业提供了一个硅行业的规模经济,晶体硅仍是一个复杂和相对昂贵的材料生产。聚合物另一方面可以大量生产的,用各种各样的材料特性。MEMS设备可以由聚合物等过程注射成型,压花或有限元,尤其适合微流控应用程序(如一次性血液检测墨盒)。 金属 金属也可以用来创建MEMS元素。而金属没有硅所展现出来的一些优势在力学性能方面,在其使用时的局限性,金属可以表现出非常高的程度的可靠性。金属可以通过电镀沉积、蒸发和溅射过程。常用的金属包括黄金,镍,铝,铜,铬,钛,钨,铂,银. 陶瓷 硅的氮化物，铝和钛以及碳化硅等陶瓷材料越来越多地应用于MEMS工艺。由于材料性能的优势组合。ALN晶体的纤锌矿结构，具有热释电性例如使传感器，压电敏感性和正常剪切力。【5】锡，另一方面，具有高导电性和弹性模量大允许实现静电MEMS驱动方案与超薄膜。【6】此外，锡抗微生物腐蚀的高电阻可在生物环境和材料在生物传 感器中的应用。 理查德费曼MEMS制造技术 大部分微加工 大部分基于硅的MEMS微加工是最古老的范式。整个硅片的厚度是用于构建micro-mechanical结构。【7】硅是使用各种加工腐蚀过程。玻璃盘子或额外的硅片在第三文度用于增加功能和气密封装。大部分微加工已基本实现高绩效压力传感器和加速度计改变传感器产业在上世纪80年代和90年代。 表面微加工 表面微加工使用层沉积在衬底表面的结构材料,而不是使用衬底本身。【8】表面微加工成立于1980年代末呈现微加工的硅更兼容平面集成电路技术,结合MEMS和的目标集成电路在同一硅片。最初的表面微加工的概念是基于薄多晶硅层的牺牲蚀刻发布的可移动的机械结构和潜在的氧化层。指状组合型的梳状电极被用来产生平面部队和电容检测平面运动。这个MEMS范式使低成本的制造业加速度计如汽车气囊系统和其他应用程序,低性能和/或高g-ranges就足够了。模拟设备开创了表面微加工的产业化,实现了MEMS的协整和集成电路。 (责任编辑：qin) |