MEMS器件最常見的四大分類

　　MEMS器件體積小，重量輕，耗能低，慣性小，諧振頻率高，響應(yīng)時間短。MEMS系統(tǒng)與一般的機械系統(tǒng)相比，不僅體積縮小，而且在力學(xué)原理和運動學(xué)原理，材料特性、加工、測量和控制等方面都將發(fā)生變化。在MEMS系統(tǒng)中，所有的幾何變形是如此之小(分子級)，以至于結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的線性關(guān)系(虎克定律)已不存在。MEMS器件中摩擦表面的摩擦力主要是由于表面之間的分子相互作用力引起的，而不是由于載荷壓力引起。

　　MEMS器件以硅為主要材料。硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)。密度類似于鋁，熱傳導(dǎo)率接近銅和鎢，因此MEMS器件機械電氣性能優(yōu)良。它集中了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果。通過微型化、集成化可以探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，將開辟一個新技術(shù)領(lǐng)域。

　　MEMS器件的主要分類

　　1、傳感

　　傳感MEMS技術(shù)是指用微電子微機械加工出來的、用敏感元件如電容、壓電、壓阻、熱電耦、諧振、隧道電流等來感受轉(zhuǎn)換電信號的器件和系統(tǒng)。它包括速度、壓力、濕度、加速度、氣體、磁、光、聲、生物、化學(xué)等各種傳感器，按種類分主要有:面陣觸覺傳感器、諧振力敏感傳感器、微型加速度傳感器、真空微電子傳感器等。傳感器的發(fā)展方向是陣列化、集成化、智能化。由于傳感器是人類探索自然界的觸角，是各種自動化裝置的神經(jīng)元，且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，未來將備受世界各國的重視。

　　2、生物

　　生物MEMS技術(shù)是用MEMS技術(shù)制造的化學(xué)/生物微型分析和檢測芯片或儀器，有一種在襯底上制造出的微型驅(qū)動泵、微控制閥、通道網(wǎng)絡(luò)、樣品處理器、混合池、計量、增擴器、反應(yīng)器、分離器以及檢測器等元器件并集成為多功能芯片。可以實現(xiàn)樣品的進樣、稀釋、加試劑、混合、增擴、反應(yīng)、分離、檢測和后處理等分析全過程。它把傳統(tǒng)的分析實驗室功能微縮在一個芯片上。生物MEMS系統(tǒng)具有微型化、集成化、智能化、成本低的特點。功能上有獲取信息量大、分析效率高、系統(tǒng)與外部連接少、實時通信、連續(xù)檢測的特點。國際上生物MEMS的研究已成為熱點，不久將為生物、化學(xué)分析系統(tǒng)帶來一場重大的革新。

　　3、光學(xué)

　　隨著信息技術(shù)、光通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，MEMS發(fā)展的又一領(lǐng)域是與光學(xué)相結(jié)合，即綜合微電子、微機械、光電子技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)，開發(fā)新型光器件，稱為微光機電系統(tǒng)(MOEMS)。它能把各種MEMS結(jié)構(gòu)件與微光學(xué)器件、光波導(dǎo)器件、半導(dǎo)體激光器件、光電檢測器件等完整地集成在一起。形成一種全新的功能系統(tǒng)。MOEMS具有體積小、成本低、可批量生產(chǎn)、可精確驅(qū)動和控制等特點。較成功的應(yīng)用科學(xué)研究主要集中在兩個方面:一是基于MOEMS的新型顯示、投影設(shè)備，主要研究如何通過反射面的物理運動來進行光的空間調(diào)制，典型代表為數(shù)字微鏡陣列芯片和光柵光閥;二是通信系統(tǒng)，主要研究通過微鏡的物理運動來控制光路發(fā)生預(yù)期的改變，較成功的有光開關(guān)調(diào)制器、光濾波器及復(fù)用器等光通信器件。MOEMS是綜合性和學(xué)科交叉性很強的高新技術(shù)，開展這個領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)研究，可以帶動大量的新概念的功能器件開發(fā)。

　　4、射頻

　　射頻MEMS技術(shù)傳統(tǒng)上分為固定的和可動的兩類。固定的MEMS器件包括本體微機械加工傳輸線、濾波器和耦合器，可動的MEMS器件包括開關(guān)、調(diào)諧器和可變電容。按技術(shù)層面又分為由微機械開關(guān)、可變電容器和電感諧振器組成的基本器件層面;由移相器、濾波器和VCO等組成的組件層面;由單片接收機、變波束雷達、相控陣?yán)走_天線組成的應(yīng)用系統(tǒng)層面。

　　隨著時間的推移和技術(shù)的逐步發(fā)展，MEMS所包含的內(nèi)容正在不斷增加，并變得更加豐富。世界著名信息技術(shù)期刊《IEEE論文集》在1998年的MEMS專輯中將MEMS的內(nèi)容歸納為：集成傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)。人們還把微機械、微結(jié)構(gòu)、靈巧傳感器和智能傳感器歸入MEMS范疇。制作MEMS的技術(shù)包括微電子技術(shù)和微加工技術(shù)兩大部分。微電子技術(shù)的主要內(nèi)容有:氧化層生長、光刻掩膜制作、光刻選擇摻雜(屏蔽擴散、離子注入)、薄膜(層)生長、連線制作等。微加工技術(shù)的主要內(nèi)容有:硅表面微加工和硅體微加工(各向異性腐蝕、犧牲層)技術(shù)、晶片鍵合技術(shù)、制作高深寬比結(jié)構(gòu)的LIGA技術(shù)等。利用微電子技術(shù)可制造集成電路和許多傳感器。微加工技術(shù)很適合于制作某些壓力傳感器、加速度傳感器、微泵、微閥、微溝槽、微反應(yīng)室、微執(zhí)行器、微機械等，這就能充分發(fā)揮微電子技術(shù)的優(yōu)勢，利用MEMS技術(shù)大批量、低成本地制造高可靠性的微小衛(wèi)星。

　　MEMS技術(shù)是一個新興技術(shù)領(lǐng)域，主要屬于微米技術(shù)范疇。MEMS技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷了10多年時間，大都基于現(xiàn)有技術(shù)，用由大到小的技術(shù)途徑制作出來的，發(fā)展了一批新的集成器件，大大提高了器件的功能和效率，已顯示出了巨大的生命力。MEMS技術(shù)的發(fā)展有可能會像微電子一樣，對科學(xué)技術(shù)和人類生活產(chǎn)生革命性的影響，尤其對微小衛(wèi)星的發(fā)展影響更加深遠，必將為大批量生產(chǎn)低成本高可靠性的微小衛(wèi)星打開大門。