微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域研究

摘 要 微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)是一個(gè)新興的應(yīng)用的技術(shù)，其以硅為加工材料將制作對(duì)象微型化。腐蝕技術(shù)犧牲層技術(shù)等技術(shù)或復(fù)合技術(shù)是其所使用的基礎(chǔ)技術(shù)。文章首先闡述微電子機(jī)械系統(tǒng)概念與特點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)其技術(shù)類別進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，最后對(duì)微電子機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，包括環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域以及醫(yī)療領(lǐng)域，以期更大程度的發(fā)揮微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】微電子機(jī)械 應(yīng)用價(jià)值 機(jī)械加工技術(shù)

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代里人們所制造的物體微型化趨勢(shì)愈加明顯，尤其是在軍事、醫(yī)療、環(huán)境、通信、航空等領(lǐng)域，機(jī)械裝置微型化的要求逐漸增加。上個(gè)世紀(jì)80年代微電子機(jī)械系統(tǒng)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展與創(chuàng)新，其又被成為微機(jī)械與微系統(tǒng)。微電子機(jī)械系統(tǒng)是一種集成化的機(jī)電裝置，微小的尺寸和智能化、集成化是微電子機(jī)械系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和特征。其最小尺寸已經(jīng)達(dá)到1nm-1um的納米的機(jī)械。微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)從出現(xiàn)到應(yīng)用的時(shí)間里獲得了國(guó)際的廣泛關(guān)注，目前其應(yīng)用領(lǐng)域與實(shí)際價(jià)值已經(jīng)不言而喻。

1 微電子機(jī)械系統(tǒng)的概述

1.1 微電子機(jī)械系統(tǒng)的概念

微電子機(jī)械系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)有微型傳感器、制動(dòng)器以及處理電路。其是一種微電子電路與微機(jī)械制動(dòng)器結(jié)合的尺寸微型的裝置，其在電路信息的指示下可以進(jìn)行機(jī)械操作，并且還能夠通過(guò)裝置中的傳感器來(lái)獲取外部的數(shù)據(jù)信息，將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理放大，進(jìn)而通過(guò)制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械操作。而微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)是以微電子機(jī)械系統(tǒng)的理論、材料、工藝為研究對(duì)象的技術(shù)。微電子系統(tǒng)并不只是單純的將傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品微型化，其制作材料、工藝、原理、應(yīng)用等各個(gè)方面都突破了傳統(tǒng)的技術(shù)限制，達(dá)到了一個(gè)微電子、微機(jī)械技術(shù)結(jié)合的全新高度。微電子機(jī)械系統(tǒng)是一種全新的高新科學(xué)技術(shù)，其在航天、軍事、生物、醫(yī)療等領(lǐng)域都有著重要的作用。

1.2 微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1 尺寸微型化

傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)的最小單位一般是cm，而微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的機(jī)械加工往往最小單位已經(jīng)涉及到了微米甚至納米。這以尺寸的巨大變化使得微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的原件具有微型化的特點(diǎn)，其攜帶方便，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊。

1.2.2 集成化

微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的原件實(shí)現(xiàn)了微型化為器件集成化提供了有力的基礎(chǔ)。微型化的器件在集成上具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，其能夠隨意組合排列，組成更加復(fù)雜的系統(tǒng)。

1.2.3 硅基材料

微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的器件都是使用硅為基加工原料。地面表面有接近30%的硅，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)十分明顯。硅的使用成本低廉這就使得微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的下的器件成本大大縮減。硅的密度、強(qiáng)度等于鐵相近，密度與鋁相近，熱傳導(dǎo)率與鎢相近。

1.2.4 綜合學(xué)科英語(yǔ)

微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)幾乎涉及到所有學(xué)科，電子、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等多個(gè)學(xué)科的頂尖科技成果都是微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)。眾多學(xué)科的最新成果組合成了全新的系統(tǒng)和器件，創(chuàng)造了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域。

2 微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)類別

2.1 體微機(jī)械加工技術(shù)

體微機(jī)械加工技術(shù)主要將單晶硅基片加工為微機(jī)械機(jī)構(gòu)的工藝，其最大的優(yōu)勢(shì)就是可以制作出尺寸較大的器件，最大的弊端是難以制造出精細(xì)化的靈敏系統(tǒng)。并且使用體微加工工藝難以優(yōu)化器件的平面化布局，制作出來(lái)的器件難以與微電子線路直接兼容。體微機(jī)械加工工藝一般在壓力傳感器和加速度傳感器的制造中普遍應(yīng)用。

2.2 表面微機(jī)械加工技術(shù)

表面微機(jī)械加工技術(shù)就是通過(guò)集成電路中的平面化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)微機(jī)械裝置的制造。其主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在充分利用了已有的IC工藝，能夠靈活掌握機(jī)械器件的尺寸，因此表面為微機(jī)械加工技術(shù)與IC之間是兼容的。表面微機(jī)械加工技術(shù)與集成電路的良好兼容性使得其在應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了快速普及。

2.3 復(fù)合微機(jī)械加工技術(shù)

復(fù)合微機(jī)械加工技術(shù)就是體微機(jī)械技工技術(shù)與表面微機(jī)械加工技術(shù)的結(jié)合，其結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，但又同時(shí)避免了相應(yīng)缺點(diǎn)。

3 微電子機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用

3.1 環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域

微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的微型設(shè)備可以在環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理分析上發(fā)揮巨大的作用。由化學(xué)傳感器、生物傳感器以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所集合的測(cè)量與處理設(shè)備。該微型裝置可以用來(lái)監(jiān)測(cè)空氣和液體的成分，其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于尺寸微小，便于攜帶。

3.2 軍事領(lǐng)域

納米器件所構(gòu)成的裝置先要對(duì)半導(dǎo)體器件運(yùn)行速度高，攜帶方便，信息輸出和處理快捷，在軍事領(lǐng)域其能夠用來(lái)制作各種微型設(shè)備，例如“蚊子導(dǎo)彈”、“麻雀衛(wèi)星”等。

3.3 醫(yī)療領(lǐng)域

在臨床化驗(yàn)分析、介入治療領(lǐng)域其也能夠?qū)崿F(xiàn)巨大的價(jià)值。近幾年獲得發(fā)展的介入治療技術(shù)與傳統(tǒng)治療技術(shù)相比臨床治療效果優(yōu)越，能夠有效緩解患者痛苦。但是當(dāng)前介入治療儀器價(jià)格高，體積巨大，準(zhǔn)確性難以保證，尤其是在治療重要器官時(shí)風(fēng)險(xiǎn)較大。微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的微型與智能特性可以顯著降低介入治療的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)將機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)用性、智能化和多樣化發(fā)展到了一個(gè)全新的高度。當(dāng)今微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)對(duì)農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域產(chǎn)生了重大的影響，也影響著人們的生產(chǎn)和生活方式，相信在不久的以后微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)將會(huì)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的重要部分，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。

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作者簡(jiǎn)介

王志宏（1977-），男，吉林省長(zhǎng)春市人。現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春精密機(jī)械與物理研究所工程師。

作者單位

中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春精密機(jī)械與物理研究所 吉林省長(zhǎng)春市 130033endprint