微机械加工技术与微传感器

传感技术的一个重要发展方向是传感器的微型化,微机械加工技术同昌硅微传感器的基础工艺技术,也是制作微执行器和微电子机械系统的基础工艺技术。本介绍微机械加工技术的概况以及采用微机械加工技术研制的几种微传感器。     

微电子机械系统技术及其应用

微电子机械系统技术的特点是可使制品微型化、集成化并以硅作为加工材料。该技术可分为体微机械加工、表面微机械加工、金属微机械加工和复合微机械加工四类。所采用的基础技术主要有:腐蚀技术、硅键合技术、多层无应力薄膜沉积技术、牺牲层技术、LIGA技术以及以上技术的复合,该项技术应用广泛。本文重点介绍在微传感器、微电机、机械滤波器和谐振滤波器等方面的应用,并探讨了发展方向。     

微机械力敏传感器及其发展动向

微机械加工技术的出现把传顺，特别是力敏传感器，推向一个新的发展阶段。微机械力敏传感器以其小型、廉价和集成化成为力敏传感器发展的主流。本文介绍微机械压力传感器、加速度传感器和微机械陀螺的现状及其发展动向。     

微机械加工技术在微传感器中的应用

随着微传感器的广泛应用，微机械加工技术被越来越多地应用于传感器的制造工艺中，从微机械加工技术的关键工艺入手，分别对体微机械加工技术和表面微机械加工技术加以介绍，并介绍了两种分别使用体微机械加工技术和表面微机械加工技术制造的微传感器。     

微机械传感器的新进展

微机械加工技术在微执行器方面的应用最引入注目，但迄今从微机技术发展中得到最大好处的仍是传感器，在微机加工技术的推动下，微机械传感器，特别是力敏传感器获得了很大的发展，压力传感器获得了很大的发展，压力传感器继续扩大市场并向高性能化方向发展，加速度传感器已商品化，微机械陀螺产品也行将问世。而微机技术在其它各类传感器中的应用例子则比比皆是。本文将结合实际综述国内外微机械力敏传感器的进展。     

推动科技进步的动力之一——表面微机械技术

表面微机械加工是一种使机械部件微型化的工艺。传感器和致动器都是利用改进的集成电路制造技术来完成的。第一个表面微机械器件是谐振栅晶体管，大约在３０年以前就发表了。该晶体管的栅极采用了自由活动的金属悬梁，多晶硅表面微机械加工在十几年前就有报道，此后出现了许多传感器件的原型，并在最近制造出第一只商品化的传感器。     

硅微机械加工技术

微机械的全称为微电子机械系统，是以微电子技术和微加工技术为基础的一项新技术。目前主要应用的是硅微加工方法。本书着重介绍了硅微加工技术中应用的各种方法，包括各向异性湿法化学腐蚀、硅片键合、表面微机械加工、硅的各向同性湿法化学腐蚀、微机械加工技术中干法等离子刻蚀技术、远程等离子腐蚀、高深宽比沟槽腐蚀、微型结构的铸模等内容。     

微机械加工技术

微机械加工技术是发展微型固态集成传感器,微执行器和微机械构件的一种关键技术,它以硅作为基本材料,集合了精密腐蚀、薄膜生长、硅—绝缘体和硅—硅的键合技术、层间连接技术以及其它集成电路的典型工艺去制造各种三维以硅为基础的微机械和微型器件。本文重点介绍微机械加工的几种关键技术和我们的主要研究结果。     

微机械加工技术在传感器制作中的应用

讨论利用微机械加工技术制作传感器的可能性，必然性，介绍了几种在传感器制作中常用的微机械加工工艺，举例说明了用微加工技术制作的角速率传感器及加速度传感器的结构及性能。     

GaAs基微机械加工技术

为了进一步提高传感器的灵敏度,提出了利用GaAs半导体材料来突破硅的极限,阐明了GaAs材料的优越特性和发展GaAs基MEMS的必要性.概述了GaAs微机械加工的刻蚀技术、体微机械加工技术和表面微机械加工技术的特点,对相应的GaAs微机械加工工艺进行了举例分析,并介绍了国内首次制作的GaAs基MEMS微结构,为GaAs MEMS的进一步发展奠定了基础.     

基于陶瓷微热板的高温气体传感器研究

针对目前商用陶瓷气体传感器功耗大、封装困难等缺点,提出一种陶瓷微加工微热板式气体传感器的结构和无内引线封装的方式。通过光刻剥离的方法,在氧化铝陶瓷基底上制作出Pt微加热器及接触电极。采用激光微细加工技术,制作出不同结构参数的陶瓷微热板器件。从温度同加热功率的关系、热响应时间和微加热器稳定性等方面对微热板进行了测试和评价...     

金刚石膜MEMS及其应用

由于金刚石膜优异的力学、电学、热学及化学性质,使其成为MEMS中的微型传感器和微型结构的重要的首选材料。利用金刚石膜作为MEMS材料和各种微型机械的技术正在引起极大的兴趣。本文主要综述了金刚石MEMS器件的技术和应用。     

高精度动态水平姿态传感器系统设计

水平姿态检测在控制、测量领域发挥着重要作用.实现高精度实时动态检测载体水平姿态既是科技市场的实际需求更是科研工作的挑战,因此设计了高精度动态水平姿态传感器.它主要由微机械倾角传感器、微机械陀螺及其信号处理电路组成,以陀螺来补偿载体行进中带来的各种线加速度干扰,实现移动载体的水平姿态高精度检测.以高精度与实时动态检测为核心,介绍了该系统的总体方案设计,电源转换、敏感信号预处理与模数转换、信号处理及输出的硬件设计和软件处理基本方法,并在设计完成后组装调试.系统测试表明该水平姿态检测系统设计取得预期效果,满足高精度实时动态检测载体水平姿态的设计需求.     

飞秒激光在宽带隙陶瓷表面的烧蚀特性

采用飞秒激光微加工系统对宽带隙陶瓷材料SiC和Al2O3诱导微结构时的去除机理及烧蚀特性进行了研究。应用扫描电子显微镜、粗糙度轮廓仪、光学显微镜和能量色散谱仪等对烧蚀的微观形貌和化学组成进行了评价,得出加工SiC时强烧蚀和轻烧蚀的破坏阈值分别为0.61 J/cm2和0.13 J/cm2。同时获得了加工参数与烧蚀形貌之间的关系,发现材料的去除机理强烈依赖于入射激光的脉冲能量,并对二者的关联机制进行了分析。探讨了表面粗糙度和掺杂在材料中的不同元素对烧蚀结果的影响。从而为在难加工类宽带隙陶瓷材料表面加工高质量的微结构提供了有力的理论依据和技术支持。     

基于硅微加工工艺的微热板传热分析

针对常压和真空两种环境，通过三维有限元模拟分析了背面体硅加工型、正面体硅加工型和表面加工型三种微热板(MHP)的传热主渠道和加热功率．制作了背面体硅加工型和表面加工型MHP，并对两者在常压及13.3Pa气压下的加热功率进行了测试．实验值与有限元分析结果一致，表明虽然真空中表面加工型MHP热功耗小于背面体硅加工型MHP，但薄层空气导热使表面加工型MHP在大气中的功耗大幅增加，并大于背面体硅加工型MHP的热功耗．     

大功率毫米波雷达及器件新技术研究

近年来,在电真空技术进一步发展和概念创新的基础上,借助于材料、工艺及微加工技术的进步,大功率毫米波器件取得了快速发展,诞生了大功率毫米波回旋行波管、W波段宽带行波管、准太赫兹行波管、毫米波扩展互作用速调管、集成微型行波管等新管型。在毫米波频段取得了输出功率100 W^100 kW、带宽6~10 GHz等标志性成果。利用上述性能优良的电真空器件结合雷达探测新技术,开展毫米波单脉冲精密测量及目标成像雷达、毫米波空间合成无源相控阵多目标监视雷达、毫米波微型行波管有源相控阵多功能一体化雷达、机载亚毫米波视频合成孔径雷达研究,突破大功率毫米波器件应用和发射机关键技术,实现大功率毫米波雷达空间目标的多维特征精细测量和成像等应用目标。     

硅基微机械加工技术

阐明了微机电系统（MEMS）的学科内涵,概述了体微机械加工技术、表面微机械加工技术和复合微机械加工技术的特点,运用具体实例对三种硅基微机械加工技术的基本制作工艺过程进行了讨论。     

Design and optimization of an integrated MEMS gas chamber with high transmissivity

Non-Dispersive InfraRed (NDIR) gas sensor is widely used for gas detection in collieries and the gas chemical industry, etc. The performance of the NDIR gas sensor depends on the volume, optical length and transmittance of the gas chamber. However, the existing gas sensor products have problems of large volume, high cost and incapable of integration, which need to develop towards the miniaturized sensor. This paper first presents the theoretical background of the NDIR gas sensor and the novel structure of a fully integrated infrared gas sensor and its micro-machined gas chamber structure. Then, the light structure and the gas flow of the gas chamber are optimized on Tracepro software and Ansys workbench, respectively, and the technological process for preparing the Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) gas chamber is designed. Finally, we produce a gas chamber with a small volume and good transmissivity, which would be the most important part of producing the miniaturized NDIR gas sensor.     

准分子激光微制造技术及其应用

比较分析四种微加工工艺的基本特征和技术难点,简述准分子激光与Nd：YAG激光微制造技术的特点和应用范围。结合华中科技大学准分子激光微制造工作站的建设及其在微钻孔、微切割等方面的实际应用,分析准分子激光在MEMS(微机电系统)键合、焊接、封装过程中应用的可能性。     

Plastic micromachining assisted by ultraviolet illumination

A novel ultra-violet assisted micro-machining technique is presented in which the etching of Poly-Ethylene-Terephthalate substrates is anisotropic in the direction of light illumination in a Di-Methyl-Formamide solution. The effects of solution temperature and light intensity have been studied. An average etch rate of 10 /spl mu/m/hr is achieved with insignificant mask undercut.