微機電系統是微米大小的機械系統,其中也包括不同形狀的三維平板印刷產生的系統。這
些系統的大小一般在微米到毫米之間。在這個大小範圍中日常的物理經驗往往不適用。比
如由於微機電系統的面積對體積比比一般日常生活中的機械系統要大得多,其表面現象如
靜電、潤濕等比體積現象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似於生產半導體的技
術如表面微加工、體型微加工等技術製造的。其中包括更改的矽加工方法如壓延、電鍍、
濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。
生產微機電系統的公司的大小各不相同。大的公司主要集中於為汽車、生物醫學或電子工
業生產大批量的便宜的系統。成功的小公司則集中於生產創新的技術。所有這些公司都致
力於研究開發。隨著感測器的發展微機電系統的複雜性和效率不斷提高。
常見的應用有:
在噴墨印表機里作為壓電元件
在汽車裡作為加速規來控制碰撞時安全氣囊防護系統的施用
在汽車裡作為陀螺來測定汽車傾斜,控制動態穩定控制系統
在輪胎里作為壓力感測器,在醫學上測量血壓
數字微鏡晶片
在計算機網路中充當光交換系統,這是一個與智能灰塵技術的融合
設計微機電系統最重要的工具是有限元分析。
技術
微機電系統有多種原材料和製造技術,選擇條件是系統的應用、市場等等。
矽
矽是用來製造集成電路的主要原材料。由於在電子工業中已經有許多實用矽製造極小的結
構的經驗,矽也是微機電系統非常常用的原材料。矽的物質特性也有一定的優點。單晶體
的矽遵守胡克定律,幾乎沒有彈性滯後的現象,因此幾乎不耗能,其運動特性非常可靠。
此外矽不易折斷,因此非常可靠,其使用周期可以達到上兆次。一般微機電系統的生產方
式是在基質上堆積物質層,然後使用平板印刷和蝕刻的方法來讓它形成各種需要的結構。
表面微加工
表面微加工是在矽晶片上沉積多晶矽然後進行加工。
深層刻蝕
深層刻蝕如深層反應離子刻蝕技術向矽晶片內部刻蝕。刻蝕到晶片內部的一個犧牲層。這
個犧牲層在刻蝕完成後被腐蝕掉,這樣本來埋在晶片內部的結構就可以自由運動了。
體型微加工
體型微加工與深層刻蝕類似,是另一種去除矽的方法。一般體型微加工使用鹼性溶液如氫
氧化鉀來腐蝕平板印刷後留下來的矽。這些鹼溶液腐蝕時的相對各向異性非常強,沿一定
的晶體方向的腐蝕速度比其它的高1000倍。這樣的過程往往用來腐蝕v狀的溝。假如選擇
的原材料的晶向足夠精確的話這樣的溝的邊可以非常平。
高分子材料
雖然電子工業對矽加工的經驗是非常豐富和寶貴的,並提供了很大的經濟性,但是純的矽
依然是非常昂貴的。高分子材料非常便宜,而且其性能各種各樣。使用注射成形、壓花、
立體光固化成形等技術也可以使用高分子材料製造微機電系統,這樣的系統尤其有利於微
液體應用,比如可攜測血裝置等。
金屬
金屬也可以用來製造微機電系統。雖然比起矽來金屬缺乏其良好的機械特性,但是在金屬
的適用範圍內它非常可靠。
沒有寫的很詳細