化学技术在微机械传感器发展中的应用

微机械传感器除运用在微电子制造技术外,大量应用化学腐蚀,特种高分子落膜材料,电镀和电化学工艺等化学领域的技术,形成了很多独特的微机械加工技术,这些技术的运用解决了很多关键性技术问题,极大地推进了微机械传器技术的发展,本文从体微机械加工,表面微机械加工和LIGA技术三方面论述化学在近来新型传感器发展中的技术突破和成果。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

下世纪初微电子机械系统的发展

介绍了微电子机械系统的四种基本制作技术，即本体微机械加工，表面微机械加工、铸模工艺和晶片键合工艺。重点讨论了实现微系统突破的集成工艺技术。最后简单概述了传感器，执行器和微电子机械系统的发展现状。     

下世纪初微电子机械系统的发展

介绍了微电子机械系统的四种基本制作技术，即本体微机械加工、表面微机械加工、铸模工艺和晶片键合工艺。重点讨论了实现微系统突破的集成工艺技术。最后简单概述了传感器、执行器和微电子机械系统的发展现状     

表面微机械加工推动社会前进

微电子机械系统（ＭＥＭＳ）是当今热门的研究课题，其整个制造工艺范畴十分引人注目。本文将简要介绍由多晶硅表面微机械加工制造的微型执行元件，如微型马达、微型发动机的开发应用，揭示了未来的广阔前景     

基于准分子激光工艺制作X射线光掩膜

LIGA工艺是一项能够应用于制造三维微机械结构的微细加工技术,但制作掩膜版工艺复杂、成本高。为了解决商用的微光学系统制造成本问题,在Au薄膜上用准分子激光直写的方法制作掩膜,这样既能够很快得到雏形,同时也能够降低制作的掩膜版的成本。分析讨论了基于电子束制作掩膜版和基于准分子激光制作掩膜版两种方法,得出了准分子激光制作的掩膜在成本和时间上都有优势的结论。将通过准分子激光技术制作的掩膜置于X射线下,在PMMA基板上可以加工很好的三维微结构。通过依次直接激光烧蚀金薄膜可以加工具有一系列微球状结构的吸收体图形,再将此图形转写到PMMA基板上,可以得到的最低像素为25μm。     

硅基传感器的微机械加工

叙述了硅基传感器微机械加工的特点和要求，简要说明了硅衬底微细加工的常用方法。并以高过载双向压力传感器和悬空结构热释电传感器的硅衬底微细加工为例，作了进一步说明。传感器性能的测试结果表明了微机械加工对提高传感器性能的重要性。     

Sensor technologies and microsensor issues for mechatronics systems

Intelligence and flexibility are essential in a mechatronic product. To achieve the primary function of an integrated system, it is essential that the functional interaction and spatial integration between mechanical, electronic, control, and information technologies be accomplished in a synergistic way. Sensors are as important in the mechatronic system as the senses are to the human being. While the subject of sensors and the need of sensors are certainly important, it is also both pervasive and diffuse. This paper cannot in any sense be exhaustive of such a wide range of discussion, and will only attempt to discuss sensors related to mechatronics. In this paper, the role of sensors in the field of mechatronics has been identified, followed by the characterization of different sensing technologies. The discussion of microsensor technologies, advantage of microsensors, and problems with microsensors together with multisensor fusion applications is presented. An example of a capacitive micro proximity sensor using micromachining technology developed by the Center of Robotics and Intelligent Machines at North Carolina State University is also described.     

MMI微压印模板的设计与研究

微纳米压印技术作为代替传统光刻的一种新兴技术,有着重要的应用潜力。近年来在直接加工微器件如微流体、微生物器件,特别是在微平面光学器件方面得到了较快的发展。采用微压印法直接加工聚合物微平面光学器件是一个具有实用价值和研究价值的课题。该文首先讨论并选取了聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA),研究了聚合物多模干涉(MMI)耦合器器件的微压印模板的设计和加工,讨论了压印模板材料的影响。根据典型基于MMI聚合物分光器件模板的设计实例,由聚合物的光学性能和分光要求,设计出模板的几何尺寸,通过微细加工工艺加工出模板,并给出了初步的热压印实验结果。     

Evaluation of MUMPS polysilicon structures for thermal flow sensors

The air flow measurement has been studied for its application in many fields. Among flow sensors, those operated under a thermal principle have occupied an important position. The application of micro-electro mechanical systems (MEMS) technologies for designing such devices will allow reducing its size, response time and to increase the sensitivity.In the community of MEMS’ designers it is well established a multi-user service for prototyping named multi-user MEMS processes (MUMPS). It is a general purpose surface micromachining process which employs polysilicon as structural material and silicon oxide as sacrificial layer. There are no reported, to the best of our knowledge, flow sensors developed using this technology.In this work the linear and quadratic temperature coefficients of polysilicon resistors are experimentally determined in anchored, suspended and stacked microstructures fabricated with this process to study their suitability for flow and temperature sensors. The thermal resistance of the three structures is also calculated, determining that suspended plates characteristics indicate their suitability for constant temperature anemometers.     

应用于流动控制的MEMS传感器和执行器

出现于20世纪80年代后期的微机械技术可以制作出微米尺度的传感器和执行器。这些微器件与信号调节和处理电路集成后,组成了可执行分布式实时控制的微电子机械系统(MEMS)。这种性能为流动控制研究开辟了一个崭新的研究领域。利用MEMS技术设计和制作了一种传感器和一种执行器。实验证明,采用体硅腐蚀的工艺制作微流体器件是可行的,同时可以避免牺牲层腐蚀和释放的复杂工艺。     

硅传感器的发展趋势

本文把硅传感器的发展趋势归纳为三个发展方向:集成化、多功能化和多维化。提出了集成化的三种发展模式:高集成度、中等集成度和低集成度的集成传感器。本文还讨论了硅传感器发展中的两项关键技术:微机械加工技术和封装技术。     

飞秒激光加工不锈钢微型悬臂梁的工艺研究

为了研究飞秒激光对不锈钢材料的加工工艺,采用基于飞秒激光材料烧蚀的微细加工方法,深入研究了飞秒激光高效高质量微细加工不锈钢材料的工艺条件与参量优化,并应用于微型不锈钢悬臂梁的制作。分析了激光能量密度、激光扫描速度、重复扫描次数对加工形貌和蚀除速率的影响,制作出了高质量的微米量级的不锈钢微型悬臂梁。结果表明,飞秒激光微细加工是一种极具前途与极具柔性的微机电系统器件加工手段。