微光機電系統(tǒng)ppt課件

1、微光機電系統(tǒng)高爽| 蔣秀珍 0704102微光機電系統(tǒng)微光機電系統(tǒng) 微光機電系統(tǒng)：微光機電系統(tǒng)： Micro-Optical-Electro-Mechanical-System，MOEMS for short. 微光學、微電子和微機械相結(jié)合而產(chǎn)生的一種微光學、微電子和微機械相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新型的微光學結(jié)構(gòu)系統(tǒng)新型的微光學結(jié)構(gòu)系統(tǒng)微機電系統(tǒng)微機電系統(tǒng) 微機電系統(tǒng)微機電系統(tǒng)Micro-Electro-Mechanical-System ,MEMS for short. 以批量化的微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，通過各向異性以批量化的微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，通過各向異性腐蝕、各向同性腐蝕、犧牲層腐蝕、鍵合等技腐蝕、各

2、向同性腐蝕、犧牲層腐蝕、鍵合等技術(shù)，制造出各種微機械結(jié)構(gòu)，并使之與電路相術(shù)，制造出各種微機械結(jié)構(gòu)，并使之與電路相集成，組成一個可以完成信息獲取、處理及執(zhí)集成，組成一個可以完成信息獲取、處理及執(zhí)行功能的微系統(tǒng)。它將微型傳感器、微型執(zhí)行行功能的微系統(tǒng)。它將微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統(tǒng)、電源融為一體統(tǒng)、電源融為一體 MEMS的制作工藝利用了常規(guī)的的制作工藝利用了常規(guī)的IC(Integrated Circuit)制作工藝把微型的電子系統(tǒng)和微型機械制作工藝把微型的電子系統(tǒng)和微型機械系統(tǒng)復合到微米，甚至是納米量級的尺寸刻度系統(tǒng)復合到

3、微米，甚至是納米量級的尺寸刻度里面里面微機電系統(tǒng)微機電系統(tǒng)三大支撐技術(shù)微機電系統(tǒng)微機電系統(tǒng) LIGA: LIGA是德文Lithographie，Galanoformung和Abformung三個詞，即光刻、電鑄和注塑。LIGA工藝是一種基于X射線光刻技術(shù)的MEMS加工技術(shù)，主要包括X光深度同步輻射光刻，電鑄制模和注模復制三個工藝步驟。微光機電系統(tǒng)微光機電系統(tǒng) MEMS應用領(lǐng)域不斷拓寬。目前，MEMS發(fā)展的一個屏障: 輸出力矩小 而光系統(tǒng)無需力矩輸出，由于通過微機電系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)了可動結(jié)構(gòu)，使得微機電系統(tǒng)技術(shù)與微光學相結(jié)合而形成的微光機電系統(tǒng)MOEMS受到人們更大的關(guān)注微光機電系統(tǒng)微光機電系統(tǒng)ME

4、MS器件非常適合應用于光學領(lǐng)域：器件非常適合應用于光學領(lǐng)域：研究內(nèi)容研究內(nèi)容 目前目前2019），微光機電系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要），微光機電系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要有：有： 光通信用波分復用器、光開關(guān)、顯示器、微型光通信用波分復用器、光開關(guān)、顯示器、微型光譜儀、光學連接器、可調(diào)波長濾波器，微光光譜儀、光學連接器、可調(diào)波長濾波器，微光掃描器、微、微干涉儀、微可變焦透鏡、微外掃描器、微、微干涉儀、微可變焦透鏡、微外腔激光器、斬波器微鏡陣列、透鏡陣列、光學腔激光器、斬波器微鏡陣列、透鏡陣列、光學探測器、集成光學系統(tǒng)、光學編碼器等。探測器、集成光學系統(tǒng)、光學編碼器等。現(xiàn)階段現(xiàn)階段MOEMS研究的主要問題研究的主

5、要問題微型化帶來的“特殊理論問題 目前，MOEMS基礎(chǔ)理論的研究還遠遠不能滿足人們的需要，成為整個微光機電系統(tǒng)進一步發(fā)展的瓶頸。 微型化的構(gòu)件所產(chǎn)生的效應使其具有自身獨特的性能，導致在各個相關(guān)的科學領(lǐng)域都產(chǎn)生了新的問題。 MOEMS微小尺寸和微小空間內(nèi)，許多宏觀狀態(tài)的物理量都發(fā)生了變化，異于傳統(tǒng)機械的特點：呈現(xiàn)了特有的規(guī)律和尺寸效應。尺寸效應 指的是當物體尺寸L改變時，種種物理量比例于 而變化的現(xiàn)象。 當系統(tǒng)或器件的尺寸縮小到微觀領(lǐng)域時，與尺寸L高次方成比例的慣性力（ L4）、電磁力（ L3等的作用相對減小，而與尺寸L低次方成比例的粘性力（ L2）、彈性力（ L2）、表面張力（ L1）、靜電力

6、（ L0等的作用相對增強，同時表面積與體積的比值增大，熱傳導、化學反應顯著加快和表面摩擦顯著增加。nL慣性力電磁力粘性力彈性力表面張力靜電力L4 L3L2L2L1L0尺寸效應尺寸效應 1幾何結(jié)構(gòu)學中的尺寸效應 ： 表面積和體積比的變化，介質(zhì)不連續(xù)性突出 2部分力的尺寸效應 各種作用力的相對重要性變化，介質(zhì)連續(xù)的宏觀概念不成立，要對力學理論修正。 3流體力學中的尺寸效應 4熱傳遞中的尺寸效應 1熱流密度相當大, 107W/ m2 2熱慣性小 L3 微光機電系統(tǒng)的制造技術(shù)微光機電系統(tǒng)的制造技術(shù)微光機電系統(tǒng)的制造技術(shù)微光機電系統(tǒng)的制造技術(shù)2019.3）1體微加工技術(shù)體微加工技術(shù)硅的體微加工技術(shù)硅的體

7、微加工技術(shù),在在MOEMS中廣泛中廣泛用于刻蝕光纖對準用的用于刻蝕光纖對準用的V型槽、深腔、硅彈簧等結(jié)構(gòu)。硅的體微加工技術(shù)的關(guān)鍵技型槽、深腔、硅彈簧等結(jié)構(gòu)。硅的體微加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是硅的刻蝕術(shù)是硅的刻蝕,它主要包括干法和濕法兩種刻蝕。硅的濕法刻蝕又可分為各向同性刻它主要包括干法和濕法兩種刻蝕。硅的濕法刻蝕又可分為各向同性刻蝕和各向異性的刻蝕蝕和各向異性的刻蝕2表面微機械加工技術(shù)表面微機械加工技術(shù)表面微機械加工技術(shù)是制造表面微機械加工技術(shù)是制造MOEMS器件的一項十分關(guān)鍵的微加工技術(shù)器件的一項十分關(guān)鍵的微加工技術(shù),常用這一技常用這一技術(shù)來加工微鉸鏈、懸臂梁、隔膜以及空腔等結(jié)構(gòu)。術(shù)來加工微鉸鏈、懸臂梁、隔膜以及空腔等結(jié)構(gòu)。3 LIGA技術(shù)技術(shù)LIGA技術(shù)是用同步輻射技術(shù)是用同步輻射X光源進行光源進行X射線深層光刻、微電鑄和微復制射線深層光刻、微電鑄和微復制,用三種工藝來用三種工藝來加工三維微結(jié)構(gòu)加工三維微結(jié)構(gòu),LIGA就是這三種工藝的德文縮寫就是這三種工藝的德文縮寫實例 光開關(guān)實例 微光傳感器微執(zhí)行機構(gòu)紅外探測器微光開關(guān)微機械光纖耦合器柵狀光閥成像系統(tǒng)數(shù)字微鏡器件與數(shù)字光路處理器