微机电系统发展动向

２００７年９月

葛文勋等：微机电系统发展动向?１８７?

式的ＭＥｌｄＳ应力传感器和一枚相应的Ｉｃ芯片组成．应

力传感器将轴承的应力信息转化成电容的变化；ＩＣ芯

片将检测电容的变化，并将其转化成电压信号，经过模

数转化器和发射机将数字化的应力信息发送出去．同时ＩＣ芯片也负责将接受到的射频无线能量转化成稳

定的电压源，同样地可以传达指令来控制整个系统．图

１２是这个系统的封装设计Ⅲ．通过合理的封装设计使系统更容易安装，并提高了系统的可靠性．由于使用了

系统整合的设计，使这个应力测量系统有很高的性能，测量范围为－ｔ．（Ｏ．１—１０００）．ｓ，在１０ｋＨｚ带宽下分辨率为ｏ．１衅‘“．

圈１２无线ＭＥＭｓ应力检测系统的封装示意

图１３是瑞士联邦工学院研制的单芯片多功能的化学传感器”Ｊ，它将多种传感器和ＣＭＯＳ电路集成在一个芯片上，可以同时检测质量变化、热量变化和化学

反应引起的电容变化和温度变化．图１４是传感器芯片照片驯，这个系统被集成在一个芯片上，大小只有７

ｎ３ｍｘ７

ｍ－，从而实现了系统的微型化和系统可靠性的提高，并且大大降低了系统的成本．这个例子再次说明了系统整合的意义．

图”单芯片多功能的化学传感器

３．２传感器和微系统网络（ｓｅｎｓｏｒ

ｎｅｔｗｏｒｋ＆Ｍ既蜗ｎｅｔｗｏｒｋ）当单一效能（ｕｎｉｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）的系统在应用上建立

面的研究工作．图１５是一个传感器网络的架构示意图ｎｏ］．由此

利

用单一效能传感器和控制系统组成大型的系统．３．３新的ＭＥＭＳ材料使用微加工技术，可以用硅或半导体以外的许多

瓷（ｍｉｘｅｄｃｅｒａｍｉｃ）、塑料（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）、高温材料（如ＳｉＣ，Ａ１２０３）、巨磁电阻材料、新发展的晶体及非晶体材料以及高效的热电换能器等．使用这些新材料作元件和封装，将是值得研究的工作．

图１６是一个高分子场效应晶体管设计的例

子㈨．

?１８８?

纳米技术与精密工程

第５卷第３期

圈１４单芯片多功能的化学传感器的芯片照片

圈１６高分子场效应晶体臂

图】５传感器鼹络的架掏示例

３．４新的大型应用

近几年来在“传统”的Ⅷ瑚Ｓ以外，发展了许多新

的应用领域．

（１）无线电通讯，如手机和无线通讯用的ＭＥＭｓ元件．

（２）光通讯，如光开关、光调幅、光频调控等．（３）生物研究，从基因（ＤＮＡ）到细胞（ｃｅｌｌ），到系统生物学（ｓｙ８ｔ％ｂｉｏｌ０盯）用的元件及工具、仪器等．

（４）医药用仪器设备（ｍｄｉｃａｌ

ｉＩ】８㈣ｔ８），用于监

测治疗用的微系统及大型手术用的遥控手术机

（词ｅ－ｓｕｒｇｅＩｙｅｑｕｉ严ｍｔ）和人工脏腑等．

（５）环境保护和监测（∞血。珈［１ｌｅｎ“ｐ∞眦白Ｉ∞ｄ

∞血丽唱），这里就需要用ｈ皿Ｍｓ网络（Ｎｅｔｗ０Ｉｋ）．

（６）微型能源的研究．在进一步进行传统化学能电

２００７年９月葛文勋等：微机电系统发展动向?１８９?

池微型化的过程中，燃料电池、核能电池、微型内燃发电机、大电容储能器和环境电能抉能器日益受人关注．环境电能换能器是指将环境的能量转化成系统工作所需要的电能，比如射频无线供电、太阳能、超声波和震动换能器、温差换能器和体液燃料电池．这将是一个很有意义的研究领域，也有很好的应用前景．比如在医疗领域的可植入式系统，可以将生物体或人体日常运动的能量转化成电能并且储存起来供系统使用，从而解决了可植入式系统电池体积、寿命和更换的问题．笔者选用现有实例说明ＭＥＭＳ未来动向．相信微机电系统在未来的１０年中，将需要工作者付出更大的努力，为人类和社会带来更多的惊喜，并普遍提升人们的生活品质．

致谢

作者衷心感谢Ｄｒ．ＫｕｒｔＰｅｔｅｒｓｏｎ（ＳｉＴｉｍｅＣｏｒｐ．，ＵＳＡ），ＰＩＩ妇ＡｎｄｍａｓＨｉｅＨｅｍａｎｎ（瑞士联邦工学院），№∞ｆＲｏｇｅｒＴ．Ｈｏｗｅ（ＳｔａｎｆｏｒｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＵＳＡ），Ｐｌ低８０ｒ

ＴｉａｎｈｏｎｇＣｕｉ（ＵｎｉｖｅｍｉｔｙｏｆＭｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ），Ｄｒ．ＲｏｂｅｒｔＳｕｌｏｕｆｆ（ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅＩｎｃ．，ＵＳＡ）和ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＤａｒｒｉｎＪ．Ｙｏｕｎｇ（Ｃａｓｅｗ∞ｔｅｍＲｅｓｅｒｖｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＵＳＡ）为本文提供了珍贵资料．

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葛文勋教授简介

葛文勋，美国俄亥俄州克里夫兰市凯斯西储大学电子工程及计算机系荣誉退休教授，厦门大学萨本栋微机电研究中心教授．１９５９年获得美国俄亥俄州克里夫兰市凯斯工学院电机系博士学位，１９６４—１９６５年，斯坦福大学（ＳｔａｎｆｏｒｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣＡ，ＵＳＡ）医学院博士后研究生，主要研究方向为微电子工程、微机电系统、生物医学工程及系统工程等．分别于１９７６年和１９９２年获正ＥＥ及ＡｍｅｒｉｃａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃａｌａｎｄＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ的院士（ｆｅｌｌｏｗ）．曾发表１３２篇期刊论文，１８６篇国际会议论文，已有２ｌ项专利，３项专利正在审定中．１９９７年，在美国芝加哥召开的国际传感器会议（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ９７），荣获“终身成就奖”。

微机电系统发展动向

作者：葛文勋， 丛鹏， GE Wen-xun， CONG Peng

作者单位：葛文勋,GE Wen-xun(美国凯斯西储大学电子工程与计算机科学系,克利夫兰市,44106;厦门大学萨本栋微机电研究中心,厦门,361005)， 丛鹏,CONG Peng(美国凯斯西储大学电子工程与

计算机科学系,克利夫兰市,44106)

刊名：

纳米技术与精密工程

英文刊名：NANOTECHNOLOGY AND PRECISION ENGINEERING

年，卷(期)：2007，5(3)

被引用次数：4次

参考文献(11条)

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相似文献(10条)

1.期刊论文谢国章微机电系统传感器的制造和应用-世界科技研究与发展2001,23(3)

本文叙述微机电系系统传感器的设计制造技术和主要应用.

2.学位论文王昊面向车辆导航的MIMU及其与GPS组合的研究2007

微机电系统(MEMS)是近年来研究的一个热点，而微惯性传感器是微机电系统技术应用的一个重要分支。微惯性传感器具有体积小、功耗低以及造价低廉的优点，然而由于受制造工艺、技术的限制，微惯性传感器的性能还不能满足导航应用要求。因此，人们在研究微惯性器什的设计、生产技术的同时，也在研究通过器件误差补偿或系统组合来提高微惯性系统的性能。后者的研究内容主要涉及GPS、微惯性系统以及组合导航算法三个方面。

鉴于GPS的研究和应用已经比较成熟，因此本论文主要围绕MEMS陀螺仪随机漂移的分析和建模、微惯性测量组合(MIMU)以及微惯性系统单独进行导航运算这三个方面展开研究，具体内容如下：

(1)本文对某型号MEMS陀螺仪随机漂移的分析和建模进行了研究，在此基础上提出了对带有季节分量的非平稳信号进行建模的方法。

陀螺仪的随机漂移是影响惯性系统性能的一个主要因素，前人在这方面已进行了大量研究。目前已有多种建模补偿方法成功地应用于传统陀螺仪随机漂移的补偿，这些模型随陀螺仪随机漂移性质的不同而分为平稳模型和非平稳模型。MEMS陀螺仪的随机漂移特性未知且漂移比传统陀螺仪大，本研究采用建模的方法对其进行补偿。首先对MEMS陀螺仪的随机漂移数据进行了平稳性分析。采用游程分析法将MEMS陀螺仪的随机漂移数据分为间隔的数据段进行分析，结果表明：在短时间间隔情况下，MEMS陀螺仪的随机漂移呈现为方差平稳、均值不平稳的统计过程，因此本文引入非平稳建模方法对随机漂移过程进行描述。

进一步的分析表明，该漂移数据还具有一定的季节分量。采用传统的时间序列法对漂移进行建模的结果表明，线性模型不能很好地描述漂移特性

，建模效果较差，因此本文引入了非线性的神经网络进行建模。考虑到系统信号处理的实时性，采用了径向基网络结构。由于漂移信号不平稳且带有季节分量，本文对可以处理非平稳信号的梯度径向基神经网络结构加以改进，使之可以处理具有非平稳季节特征的MEMS陀螺仪漂移。实验结果表明，改进后的梯度神经网络结构可以很好地描述随机漂移信号的性质，其建模效果要好于传统的时间序列模型。

(2)本文对构建的MIMU进行了安装误差的标定试验，并分析了MIMU的构成方式以及改进方法。

MIMU标定工作包括对微惯性传感器的标定以及对MIMU的标定两部分。首先对MEMS加速度计和陀螺仪进行了标定，采用最小二乘法对数据进行处理以确定其零点漂移以及标度因数，然后采用传统的多位置实验法对加速度计的安装误差进行了标定，确定了加速度计的安装非正交误差角。考虑到研究所用的MEMS陀螺仪不能敏感地球自转角速率，本文采用了速率试验确定陀螺仪的安装误差们。

本文还分析了MIMU的构成方式，提出了差动式传感器设计以减小零位误差对系统的影响。两个敏感方向相反的传感器安装在一起就构成了差动式传感器结构，由于两个传感器为同一型号而且安装位置接近，因此其零点漂移变化性质是类似的，著动式传感器可在一定程度上消除其影响。研究结果表明：差动式传感器设计可以较好地消除零点启动重复性误差带来的影响。另外，本文还探讨了利用传感器阵列提高MIMU性能可行性。论文还针对MEMS陀螺仪受震动引起的误差问题，采用滑动平均的方法进行了滤波和去野值处理，提高了由MEMS传感器构成的MIMU的性能。

研究。

通过采用GPS动态校准MIMU和地面车辆运动限制条件相结合的方法，可使组合系统具有在失去GPS信号的一段时间内单独承担导航任务的功能。车载试验结果说明：在GPS信号丢失的情况下，本MIMU仍能在一定时间内保证导航所需的精度。

将本文提出的建模方法应用于车载试验中MEMS陀螺仪数据的补偿，结果表明：MEMS陀螺仪的随机漂移对定位偏差的影响随时间积累，但是在短时间内影响定位偏差的主要因素是MEMS陀螺仪的常值漂移而非随机漂移。该试验的结果同时也说明了本文所提出的建模方法的有效性。

本论文的研究主要集中在陆地车辆导航应用上，但是由于提升微惯性系统性能是一个有着广泛应用背景的课题，本文的研究成果在智能交通系统等许多方面都有潜在的应用前景，因而具有一定的现实意义以及价值。

3.期刊论文倪小琦.王鸣.陈绪兴.戴霞娟.Ni Xiaoqi.Wang Ming.Chen Xuxing.Dai Xiajuan光纤微机电系统法布

里-珀罗压力传感器的波分复用-光学学报2007,27(5)

提出了一种用阵列波导光栅复用光纤微机电系统法布里-珀罗压力传感器的方法,实现了法布里-珀罗压力传感器的准分布式测量.传感器基于法布里-珀罗腔干涉的原理,采用微机电系统技术加工制作,用双波长方法解调干涉信号,利用传感器对两个不同波长光的反射率的比值与压力的单值关系确定所施加压力的大小,用阵列波导光栅实现传感器复用.理论分析与实验验证了传感器解调和复用的基本原理.实验结果表明:在压力的线性测量范围(0～1.5 MPa)内,系统的灵敏度(相对反射率比值/压力)可达到0.02026 MPa-1,测量结果具有较好的线形性,相对反射率比值的标准偏差小于3×10-4.该系统可以补偿传感器光网中和波长无关的变动引起的误差,具有好的线性、灵敏度和精度,复用能力强且复用传感器间无串扰.

4.学位论文裴强基于MEMS技术的微型电场传感器设计及实验研究2003

电场与人类的生产生活活动息息相关.为了测量各种电场参数,人们进行了深入的研究,发明了多种电场传感器.但是用于静电场测量的微型电场传感器至今未见报道.该文提出了一种新颖的电场传感器设计方案,其优点是体积小、易批量加工,可以应用于空间、大气、地面等多种环境下的静电场或低频电场的测量.该传感器基于微机电系统(MEMS)技术和传感技术,利用半导体加工工艺在硅基底上制蜍.作者通过运用电动力学的相关理论进行分析计算,并运用ANSYS6.0软件进行计算机模拟仿真,结果表明此方案是可行的.作者完成了传感器结构设计和工艺设计,进行了工艺试验,研制出雏形样品.

5.期刊论文李现明.张玉林.李建田.LI Xian-ming.ZHANG Yu-lin.LI Jian-tian微机电系统内温度传感器的负荷

效应及其补偿-传感技术学报2007,20(8)

传感器对被测对象的负荷效应是微机电系统中不可忽视的一个问题.阐述了负荷效应的基本概念,提出了一种通过实验获取传感器负荷效应的方法,称之为"二减一法",并以聚合酶链式反应芯片内的温度传感器为例详细论述了该方法的具体应用.

6.会议论文史铁林.钟飞.何涛微机电系统及其应用2005

微机电系统(Micro Electro Mechanical Sys-terns.简称MEM，是通过微制造技术将机械单元、传感器、执行器件和电子元件整合到一片微基板的系统装置.这种新兴的机电系统为传统机械科学的发展指明一个重要的前进方向.概述了微机电系统(MEMS)的发展历史及基本技术原理,介绍了MEMS技术在航空航天、医药卫生、光学器件、微能源等方面的应用情况,并对其以后的发展作出展望。

7.学位论文王权通用型耐高温压力传感器研究2005

微机电系统MEMS(microelectromechanicalsystem)技术起源于微型硅传感器的发展，最初用于生产固态半导体硅压力传感器，而当MEMS技术迅速崛起之后，大大促进了微型传感器的技术进步，并使各种类型的传感器微型化，微型传感器已经成为MEMS的重要组成部分之一，目前具有实用价值并得到较广范应用的是微机械力敏传感器，主要有压力传感器、加速度传感器、角速度传感器等，而其中应用最广的是半导体硅压阻式压力传感器。

在石油开采、化工领域的反应釜和冶炼塔等的压力测量中，对压力传感器提出了耐高温、微型化、抗腐蚀等要求，传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个P型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式，采用PN结隔离，当温度在100℃以上时，PN结漏电流很大，使器件无法工作。因此设计制作高温压阻式压力传感器，必须取消PN结隔离。

本文采用了SIMOX(separationbyimplantedoxygen)技术设计和制作了二氧化硅介质隔离的SOI(silicononinsulator)力敏元件，针对-40～220℃的工作环境设计了装配结构，完成了耐高温封装工艺，选用了恒流源激励，设计了温度补偿电路，完成了静态标定，获得了高性能稳定性佳的耐高温压力传感器。论文的主要研究工作和创新成果如下：一、研究了单晶硅的晶面和晶向的特性，结合微机械加工技术和各向异性腐蚀技术，针对高温高压的要求，采用圆平膜芯片设计，以(100)晶面为工作面，两对桥臂力敏电阻分别布置在互相垂直的[110]和[110]晶向上，位于圆膜边缘处从而获得了四个臂的差动等臂等应变的惠斯登检测电桥；采用SIMOX技术，在N型硅片上高能注入氧离子，获得了优质商用的二氧化硅介质隔离的SOI晶片，并在微加工平台上，制作了大量程硅杯式耐高温芯片，其尺寸为5.0mm×5.0mm×0.5mm。

二、采用了四层结构Pt5Si2-Ti-Pt-Au合金化引线系统，即用铂硅来形成对硅的欧姆接触，而后用三层金属：钛；铂和最后的金来完成金属化系统。在光刻引线孔后溅射铂，经700℃热处理后在接触窗口上硅与铂形成Pt5Si2合金，然后去掉氮化硅上的铂，再依次溅射钛和铂，最后蒸发或镀覆金层。其中Pt5Si2是性能较稳定的化合物，其与重掺杂的硅形成了良好的欧姆接触，钛作为粘附层，把Pt5Si2和氮化硅以及上层金属粘合起来，最外层金作为导电层，为了防止金与钛反应形成高阻化合物，中间夹着一层铂作为过渡层，从而解决了高温传感器引线的难点。

三、制作了静电键合装置，完成了硅/玻璃环静电键合，制作了压焊工作台，选用退火后的金丝，金金连接完成内引线键合；掌握了耐高温胶粘剂的实用配比及固化工艺；自制了耐高温覆铜传引板，定制了含银的高温焊锡丝，选用了耐高温导线作为外导线，完成了耐高温封装的关键部分，该工艺目前在国内高温压力传感器的制作中处于领先地位；

四、选用了恒流源激励，设计了温度补偿电路，首次用对温度求导数的数学方法，推导了热灵敏度漂移

TCS(temperaturecoefficientofsensitivity)补偿计算公式，在生产中得到了TCS、热零点漂移TCO(temperaturecoefficientofoffset)和零点输出

Vos(offsetshiftofvoltage)经验公式，实现了宽温区温度系数补偿，在-20℃～200℃补偿温区内，通过温度循环标定，经补偿后TCS和TCO的值均小于1.0×10-4/℃·FS；非线性误差小于0.1％FS，不重复性和迟滞误差均小于0.05％FS，总精度小于0.2％FS，高、低温时漂均小于0.1mV/8h，获得了量程从0～40MPa、耐温-40～220℃，具有一定抗瞬时高温冲击能力，高精度稳定性佳的压阻式压力传感器，静态技术指标优于同类型KULITE公司产品，实现了低成本化，价格仅其四分之一。产品达到了国际同类产品的先进水平，并低成本化和系列化，使得研究成果产业化、商品化。

五、较为系统地论述了微型压阻式压力传感器TCS和TCO的各种补偿方法，提出了TCS的三极管和集成恒流源的补偿法，从数学的角度提出了定量的补偿公式；在实验中，通过温度周期的调节标定，补偿后灵敏度温度系数绝对值容易达到10×10-6/℃～100×10-6/℃，从而验证了该技术的可行性和实用性。对实验数据的研究后，讨论了技术的局限性并在设计中提出了改进办法，具有实用价值，在生产实践中得到了推广应用，反复考察证明补偿后压力传感器的工作性能是稳定可靠。

六、高温硅压阻式压力传感器因与半导体集成电路平面工艺兼容，符合传感器的发展方向。介绍了SOI晶片的不同制作技术及由此芯片制作的传感器的研究进展，如SOS、SDB、BESOI、SMARTCUT、ELTRAN等技术由此技术加工的芯片封装的高温压力传感器部分特性，对国内此领域的发展作了展望，指出需对芯片的初测数据进行分析反馈，从而使其制作工艺愈加成熟，成品率上升。在结构上，针对各行业需求，通过建模分析，解决与之相对应的处理电路，从而扩大产品使用领域，如取代高温熔体压力传感器等，使产品的标准化和系列化。

8.会议论文黄俊钦微机电系统(MEMS)促进航空航天仪表的发展1999

该文主要研讨最后几年已商品化和已研制成功的微传感器与系统，对航空航天仪表发展的作用和展望。着重介绍传感器、大气数据计算机、惯性导航系统、全球定位系统和彩色液晶平板显示器等，并对仪表的几个主要部分的实际数据进行比较，说明MEMS对航空航天仪表的体积、重量、耗电功率和可靠性的影响是相当可观的。

9.学位论文李现明无传感器PCR芯片阵列的测量与控制技术研究2007

本文在测控技术、微机电系统、生命科学的交叉领域展开研究，旨在通过原始创新、集成创新，获得一种在生命科学领域有重要应用价值的新型设备，某些研究结果也有可能推广为相关领域的共性技术。

聚合酶链式反应(Polymerase Chmn Reaction，PCR)广泛应用于生命科学的各个领域。本课题提出并研究一种新型的聚合酶链式反应设备，使用与微

品的优点，相对现有设备而言具有新颖性、先进性、实用性。

研究目标是如何在目前实用技术条件下降低微反应槽PCR芯片成本、提高芯片的可靠性、实现多芯片并行工作。研究路线是省略原本集成在芯片内部的微传感器、微加热器，通过简化芯片的微结构、微加工工艺、微加工设备，形成低成本PCR芯片；通过芯片外部测控系统的技术创新，实现芯片内部反应体系温度的随动控制。研究的侧重点从MEMS器件的微细加工问题转换为MEMS器件的测量与控制问题，发挥了控制类学科的优势。事实上，微细加工能力与水平不足是目前国内有关企业的现状，避开复杂的微加工工艺、微加工设备，有利于研究成果被企业接受，从而尽快走出实验室、走向市场。

测量、建模、控制问题与微结构设计、微加工工艺、微尺度效应一样，属MEMS的基础性问题。本文所述测控系统可提供一个研究MEMS测控问题的基本平台，有关PCR芯片测量、建模、控制的某些研究结果，也可向一般MEMS器件推广。

分别以硅和聚合物为基本材料设计了两种类型、各具特色的无传感器低成本PCR芯片：首次提出并研究了PCR芯片系列化设计问题，认为可采用

R5/2派生数系并增加1.6μL规格作为微槽容积标称值，制作了芯片试验件；针对所设计的无传感器PCR芯片，提出了一种测量与控制新方法，它是本文原始创新点之一。该方法将宏观集中控制与微观分散控制有机结合，能够对多只芯片所形成的芯片阵列同时进行温度循环控制。简述该方法如下：芯片以阵列形式放置在特制快速换热器的上表面，集中控制装置以水为传热媒质通过换热器提供芯片所需的大致温度。利用铜箔具有阻值且其电阻率与温度有确切对应关系的原理，在柔性印刷电路板上制作与芯片阵列对应的微型传感器及加热器阵列，针对各芯片进行分散的温度补偿。将换热器的上表面划分为若干个等温区，在每个等温区中选择一只最具代表性的芯片作为测控样板芯片，在其微槽中设置一支微型温度传感器并充满蒸馏水，而其余非样板芯片内部不设传感器。PCR反应实际上是在非样板芯片内完成的。根据样板芯片传感信号所得到的控制输出同时作用于该等温区的所有芯片，于是可认为同一等温区内所有芯片温度相同。样板芯片方法的提出，使得无传感器PCR芯片的温度得以间接测量，而且与集成PCR芯片控制系统相比，在扩增样品数量相同的前提下，将传感器和控制回路的数量减少了若干倍，简化了系统的硬件配置。样板芯片可视为测控系统的固有配置，从而可以对其进行精确标定，确保间接测量的精度。提出多单元多分辨率集总参数热电模拟法，经与有限元数值模拟结果进行对比确认该方法的有效性，建立了芯片的热电模拟模型，分析了芯片的稳态、非稳态传热过程，对所提测控新方法进行了仿真与论证；以工业控制计算机为核心进行了硬件设计与实现，研制成功专用的高效快速换热器。

准确实现非样板芯片PCR反应液温度的间接测量是重点、难点问题之一，为此对检测问题进行了深入研究，在以下方面有创新或特色：

(1)针对传感器对所测温度场的负荷效应，首次提出了取名为“二减一”法的实用解决方法并成功实施。对MEMS器件而言，其本身体积微小，传感器负荷效应是一个普遍的、不可回避的问题，该方法可向一般MEMS推广。

(2)对样板芯片内传感器的动态特性、动态重复性、动态测量误差进行了充分研究，并进行了动态测量误差的智能补偿。目前尚没有传感器动态重复性的标准化定义，仿照静态重复性，定义了一阶传感器动态重复性指标。

(3)进行了样板芯片内部液体温度测量误差分析与综合，对实际进行反应的非样板芯片进行了间接测量不确定度评定，评定结果为0.52℃。

本系统是一个小、微尺度器件温度随动控制系统。在建模、优化、控制方面，进行了下列有创新或有特色的工作：

(1)提出并实施了先多级梯形网络模拟然后进行降阶处理的MEMS控制模型的建立方法：基于多单元集总参数热电模拟网络，对两种类型的低成本PCR芯片分别建立了其高阶动态数学模型，采用Pade方法对模型进行降阶处理，对降阶处理结果的精度进行了检验，利用串级控制策略完成各回路的控制。随着梯形网络级数的增多，它将逐步逼近分布参数对象。目前一般采用有限元方法研究MEMS的分布参数特性，不便控制专业使用。

(2)提出并实施了一种接触热阻均匀性的实用监控方法：若同一温区内各芯片接触热阻差异过大，将会造成控制系统性能的严重降低、扩增失败。然而接触热阻是难以实时检测的。为此采用统计过程控制方法，通过实时测量柔性PCB板与各芯片交界面处的温度，间接监测各芯片接触热阻的均匀性。

(3)一般而言，动态温区划分需要借助复杂、贵重的测量设备，为避开此问题，利用系统自身资源，通过优选法进行了换热器上表面温区划分，采用模糊优选决策理论确立了各样板芯片的位置。

(4)提出并实施了一个校正算法，依据该算法，非标准化分度传感器可使用标准化、商品化的信号调理电路进行信号调理，降低了系统的硬件开发量，有利于提高系统的可靠性、稳定性。该方法对于某些多品种、少批量的测控系统具有一定参考价值；模拟器件的参数分散性是客观存在的，提出并实施了PCB板加热器阻值分散性的硬件补偿方法。

(5)建立了PCR芯片系统温度循环性能指标体系，对实验室结果进行了评价。对照MW-1型可编程DRI-PLATE PCR系统的有关指标，本系统满足PCR对温度循环性能的要求。

总之，研究了一种无传感器PCR芯片阵列测控系统，其独特优势体现在：与现有设备相比，其技术性能优于现有设备但成本并不高于现有设备；与处于研究阶段的集成PCR芯片相比，技术性能相当，但芯片成本大幅降低，特别是无传感器聚合物PCR芯片可作为一次性芯片使用，避免了繁杂的清洗工作和交叉污染。研究过程中所形成的某些方法，例如测控样板方法、处理传感器负荷效应的“二减一”法、多单元多分辨率集总参数模型化方法、接触热阻间接监控法、非标准化分度传感器信号调理的校正算法等，也可望推广为相关领域的共性技术。

10.期刊论文张文明.孟光.周健斌.陈杰宇.ZHANG Wen-ming.MENG Guang.ZHOU Jian-bin.CHEN Jie-yu参数激励下

静电驱动MEMS共振传感器的非线性动力特性研究-力学季刊2009,30(1)

静电驱动微机电系统(MEMS)共振传感器因其结构简单、应用广泛等优点引起了研究人员广泛的关注,共振传感器件耦合系统在非线性静电力、压膜阻尼、参数激励下呈现出较复杂的非线性振动、不稳定性、分岔与混沌行为.提出参数激励作用下静电驱动微机电系统中梁式微结构共振传感器的动力学模型,采用多尺度方法对微系统的动力学方程进行摄动分析,探讨直流偏置电压、压膜阻尼和交流激励电压幅值对系统频率响应、共振频率的影响规律,结果表明:直流偏置电压和交流电压幅值都具有软化效应,且使共振频率漂移到较小的数值范围,压膜阻尼对共振频率的影响较小,但是增大压膜阻尼会使稳态振幅的峰值明显下降,为静电驱动微机电系统共振传感器的动力学分析与设计提供参考.

引证文献(4条)

1.魏强.胡承忠.张栋.张玉林压电驱动微定位工作台的建模[期刊论文]-压电与声光 2010(2)

2.李伟达.孙立宁.蒋振宇.郭伟.王鹏飞一种新型谐振式微小型机器人移动机构[期刊论文]-纳米技术与精密工程2009(5)

3.李众.董海峰.王彬基于数据仓库和数据挖掘的人体信息传感/记录/诊断/预测微系统[期刊论文]-四川大学学报（自然科学版） 2009(1)

4.刘锦微机电系统技术的发展趋势研究[期刊论文]-机电产品开发与创新 2008(4)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/4c4478509.html,/Periodical_nmjsyjmgc200703006.aspx

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五金机电专业市场的总体状况及发展趋势

五金机电专业市场的总体状况及发展趋势 字号显示：大中小2008-11-01 08:40:00来源：《精品五金》杂志【一大把网站】我国五金机电市场发展到今天，形成的市场格局比例是“一代市场”占30%，“二代市场”占45%，“三代市场”约占25%。从数字中可以看出，五金机电市场为王的是那些以卖场为主，独立商铺为辅的市场商家。针对这样的行业现状，今后要如何合理发展？专家朱仁和有话说。 我国五金机电专业市场经过十多年的建设与改造，培育与提升，已形成具备一定规模的专业市场达150余家。 据测算，每年全国五金机电销售额的一半以上是通过这些专业市场实现的，可见专业市场在我国五金机电商品流通中的地位和作用。 如果对这150余家专业市场作一个不同类型的比重分析，或许能使我们对全国五金机电专业市场发展的总体状况有一个初步的了解。 首先，从专业市场的功能档次上区划分析，可分为三类：一类是“街场结合”，以街为主的市场，或称“一代市场”，约占总量的30%；另一类是“场的市场”，以卖场为主，独立商铺为辅的市场，或称“二代市场”，约占总量的45%；再一类是“城的市场”，以独立商铺为主，卖场为辅，配套服务设施齐备，功能齐全的市场，或称“三代市场”，约占总量的25%。 除上述对150家专业市场所作的类型分析外，我还想谈几点看法，可能不准确，但有助于我们对全国五金机电专业市场的总体状况及下一步的发展趋势有一个更深的认识。 第一、近几年专业市场的建设速度比较快，全国绝大多数的省级行政区域和一级城市或一级市场均被覆盖，就总体而言，发展是均衡的，布局是合理的，总量及类型也是与产业规模、市场容量以及区域经济发展水平相匹配的。 第二、绝大多数专业市场经营状况较好，就总体而言，上世纪九十年代形成的一、二代专业市场要好于近几年新建的三代市场，但大多数一、二代专业市场均存在着商户多而小的问题，年销售额及商户的平均销售额和利税额并不高；再者，产地型市场要好于销地型市场，区域型市场要好于城市型市场。 第三、未来五年或十年，专业市场的建设将由一线城市向二、三线城市发展，由东部及沿海经济发达地区向中、西部欠发达地区延伸；一、二代市场所占比重大，发展潜力也大，改造、提升的步伐会加快；新建的三代市场，虽然比重不大，但由于规模大，区域影响大，对原有市场格局冲击力强，要想重新建立一个以自己为中心的区域性市场格局难度较大，因此，其中的一部分未达到预期的目标和效果，正处于调整和培育期。 与此同时，相当一部分城市，作为销地型市场，不仅数量偏多、档次不高，且多为综合型，没有形成专业特色和错位经营，其结果造成竞争加剧，发展受到制约，重新洗牌不可避免；对于为数不多产地型、全国型且具有国际性的专业市场，我们十分看好，这是本土市场

MEMS传感器的现状及发展前景

M E M S传感器的现状及 发展前景 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

毕 业 设 计 指 导 课 论 文 MEMS传感器的现状及发展前景 摘要：MEMS传感器是随着纳米技术的发展而兴起的新型传感器,具有很多新的特性,相对传统传感器其具有更大的优势。在追求微型化的当代,其具有良好的发展前景,必将受到各个国家越来越多的重视。文章首先介绍了MEMS传感器的分类和典型应用,然后着重对几个传感器进行了介绍,最后对MEMS传感器的发展趋势与发展前景进行了分析。 关键词：MEMS传感器;加度计;陀螺仪;纳米技术;微机构;微传感器StatusandDevelopmentProspectofMEMSSensors Abstract:MEMSsensorisanewtypeofsensorwiththedevelopmentofnanotechnology.Ithasma nynewfeatures,whichhasagreatadvantageovertraditionalsensors.Inthepursuitofminia turizationofthecontemporary,itsgoodprospectsfordevelopment,willbesubjecttomorea

ndmoreattentioninvariouscountries.Firstly,theclassificationandtypicalapplicatio nofMEMSsensorareintroduced.Then,severalsensorsareintroduced.Finally,thedevelopm enttrendanddevelopmentprospectofMEMSsensorareanalyzed. Keywords:MEMSsensor;accelerometer;gyroscope;nanotechnology;micro- mechanism;micro-sensor 目录 一、引言 MEMS传感器是采用微机械加工技术制造的新型传感器,是MEMS器件的一个重要分支。1962年,第一个硅微型压力传感器的问世开创了MEMS技术的先河,MEMS技术的进步和发展促 进了传感器性能的提升。作为MEMS最重要的组成部分,MEMS传感器发展最快,一直受到各发达国家的广泛重视。美、日、英、俄等世界大国将MEMS传感器技术作为战略性的研究领域之一,纷纷制定发展计划并投入巨资进行专项研究。 随着微电子技术、集成电路技术和加工工艺的发展,MEMS传感器凭借体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成以及耐恶劣工作环境等优势,极大地促进了传感器的微型化、智能化、多功能化和网络化发展。MEMS传感器正逐步占据传感器市场,并逐渐取代传统机械传感器的主导地位,已得到消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等各领域的青睐。

微反应器介绍及其研究进展

化工学术讲座课程论文 题目微反应器介绍及其研究进展 学号 姓名 成绩 老师签名 定稿日期：2015 年12 月20 日

微反应器介绍及其研究进展 摘要：近年来，随着微尺度下“三传一反”研究的进展，微尺度流体的性能得到了深入揭示，微反应器技术也被广泛应用于科学研究和工业生产领域。本文系统介绍了微反应器的结构特点、性能优势、研究进展，进而分析了微反应器的发展方向。 关键字：微反应器；微反应技术 1 引言 进入21世纪，化工过程向着更为绿色、安全、高效的方向发展，而新工艺、新设备、新技术的开发对于化工过程的进步是十分重要的。在这样的背景下，微化工系统的出现吸引了研究者和生产者的极大关注。微化工系统并非简单的微小型化工系统，而是指带有微反应或微分离单元的新型化工系统。在微化工系统中，微反应器是重要的核心之一。 “微反应器(microreactor)” 最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究的小型管式反应器，其尺寸约为10 mm。随着本来发展用于电路集成的微制造技术逐渐推广应用于各种化学领域，前缀“micro”含义发生变化，专门修饰用微加工技术制造的化学系统。此时的“微反应器”是指用微加工技术制造的一种新型的微型化的化学反应器，但由小型化到微型化并不仅仅是尺寸上的变化，更重要的是它具有一系列新特性，随着微加工技术在化学领域的推广应用而发展并为人所重视。 现在所说的微反应器一般是指通过微加工技术制造的带有微结构的反应设备，微反应器内的流体通道或者分散尺度在微米量级[1]，而微反应器的处理量则依据其应用目的的不同达到从数微升/分钟到数万立方米/年的规模。近年来与微反应器相关的流动、混合、反应等方向的研究工作发展十分迅速，带动了微反应器技术的快速发展。 微反应器内流体的存在状态不同于传统的反应器，其内部流体的流动或分散尺度在1μm到1mm之间，这种流体被称为微流体。微流体相对于常规尺度的流体具有一定的特殊性, 主要体现在流体力学规律的变化、传递过程的强化、固有的安全性以及良好的可控性等。目前，微反应器已经被广泛应用于化学、化工、

微机电系统文献综述

基于Galerkin法分析微梁的动态响应 一、课题研究背景 1.MEMS的概念 MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System)的英文缩写，是指将微结构的传感技术、致动技术和微电子控制技术集成于一体，形成同时具有“传感－计算(控制)－执行”功能的智能微型装置或微型系统[1]。 随着技术的兴起和发展，MEMS已成为继微电子技术之后在微尺度研究领域中的又一次革命。MEMS通过力、电、磁等能量的转换来实现自身的特有功能，涉及多种物理场的互相耦合，因此它是一个多能量域耦合作用的极其复杂的系统。 2.MEMS的特点 一般地说MEMS具有以下几个非约束性的特征： （1）MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。尺寸在毫米到微米范围之内，区别于一般宏(Macro)，即传统的、大于1cm 尺度的“机械”，并非进入物理上的微观层次。（2）以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似于铝，热传导率接近钼和钨。基于(但不限于)硅微加工技术制造。 （3）批量生产大大降低了MEMS 产品成本。用硅微加工工艺在一片硅片上同时可制造出成百上千个微型机电装置或完整的MEMS，批

量生产使性能价格比比之传统“机械”制造技术大幅度地提高。（4）集成化。可以把不同功能、不同敏感方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件集成在一起可制造成可靠性、稳定性很高的MEMS。 3.MEMS的研究领域 作为一门交叉学科，MEMS的研究和开发更是为了在微观领域探索新原理、开发新功能、制造新器件。由于MEMS具有体系小、重量轻、能耗低、集成度高和智能化程度高等一系列优点，MEMS的研究领域不仅与微电子学密切相关，而且还广泛涉及到机械、材料、光学、流体、化学、热学、声学、磁学、自动控制、仿真学等学科，技术影响遍及包括各种传感器件、医疗、生物芯片、通信、机器人、能源、武器、航空航天等领域[2-5]，所以MEMS技术是一门多学科的综合技术。 MEMS的研究包括理论基础、技术基础和应用与开发研究。MEMS 理论基础研究主要包括由于尺寸的微小型化、结构材料以及加工方法的不同带来的一些新的理论问题。结构尺寸效应和微小型化理论，如:力的尺寸效应、微结构表面效应、微观摩擦机理、热传导、误差效应和微构件材料性能等等。尺寸减小到一定程度，有些宏观物理量甚至要重新定义，随着尺寸减小，需要进一步研究微结构力学、微动力学、微液体力学、微磨擦学、微电子学、微光学和微生物学等。 4.MEMS的应用

微机电系统课程

1、何谓MEMS，Sensors，Actuators，Transducers. MEMS通常指的是特征尺度大于1μm、小于1mm，结合了电子和机械部件，并用IC 集成工艺加工的装置。它是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，并集约了当今科学技术的许多新兴成果。 Sensors是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 Actuators是自动化技术工具中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。 执行器也是控制系统正向通路中直接改变操纵变量的仪表，由执行机构和调节机构组成。 Transducers是将信源发出的信息按一定的目的进行变换。 微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System）是一种先进的制造技术平台。 微机电系统基本上是指尺寸在几厘米以下乃至更小的小型装置，是一个独立的智能系统，主要由传感器、作动器（执行器）和微能源三大部分组成。 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 执行器是自动控制系统中的执行机构和控制阀组合体。它在自动控制系统中的作用是接受来自调节器发出的信号，以其在工艺管路的位置和特性，调节工艺介质的流量，从而将被控数控制在生产过程所要求的范围内。 转换器（converter）是指将一种信号转换成另一种信号的装置。信号是信息存在的形式或载体。在自动化仪表设备和自动控制系统中，常将一种信号转换成另一种与标准量或参考量比较后的信号，以便将两类仪表联接起来，因此，转换器常常是两个仪表（或装置）间的中间环节。 详细介绍： 一、（micro-electromechanicalsystem—MEMS）微机电系统基本上是指尺寸在几 厘米以下乃至更小的小型装置，是一个独立的智能系统，主要由传感器、作动器（执行器）和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、化学、光学、医学、电子工程、材料工程、机械工程、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术，为系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。微机电系统在国民经济和军事系统方面将有着广泛的应用前景。主要民用领域是医学、电子和航空航天系统。美国已研制成功用于汽车防撞和节油的微机电系统加速度表和传感器，可提高汽车的安全性，节油10%。仅此一项美国国防部系统每年就可节约几十亿美元的汽油费。微机电系统在航空航天系统的应用可大大节省费用，提高系统的灵活性，并将导致航空航天系统的变革。

国外MEMS发展大致状况介绍 Microsoft Office Word 97 - 2003 文档

1.1 MEMS概况 1.1.1 MEMS的定义 MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。 MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。 微机电系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。采用与集成电路（IC）类似的生成技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。 1.1.2 MEMS的相关技术主要有以下几种： 1．微系统设计技术主要是微结构设计数据库、有限元和边界分析、CAD/CAM仿真和模拟技术、微系统建模等，还有微小型化的尺寸效应和微小

微反应器的发展的意义和前景

微反应器是一种反应物质在微米级别通道内连续流动、发生反应、同时实现换热的装备。他具体传统反应器所不具备的恒温、传热、传质、生产效率高等诸多优点，所以包含医药、饮料、化工、颜料、树脂、科研等多个领域有着广泛的应用。本篇主要对微反应器的意义和发展的前景意义做出概述。 一、微反应技术发展的意义 微反应成套技术属于国家产业结构调整目录鼓励发展的先进实用化工生产技术，具有投资小、占地少、能耗低、收率高、品质优、环境友好的特点，可实现连续、稳定、大规模、清洁化生产。因此，该技术还可拓展用于含能材料、医药中间体合成等领域，对传统化工生产的转型升级意义巨大。 微反应成套技术实现了从实验室到工业化的完整跨越，具有两个方面的重大科学意义： 第一，将微化工技术的过程强化及微型化、系统风险分散、并行放大与柔性生产模式从科学原理转变为技术现实，实现了微反应硝化成套技术工业化应用的重大技术突破，为现代化工技术提供了一种全新的工业化生产理念和方式。 第二，微反应硝化成套技术作为具有完全自主知识产权的高新技术，有力促进了我国化工技术水平跨越式进步，对我国含能材料、医药中间体合成等产业的现代化转型升级开辟了新的思路和方法，为能源、化工、军工和医药等行业提供了安全高效的生产解决方案。

二、前景与展望 近几年，微反应器在制备无机颗粒材料的研究方面取得了很多成果，具有很大的潜力和应用前景。微化学工艺在各领域中的应用随着不同领域之间合作研究的加强而不断增加，利用微反应器可以合成半导体材料、金属、聚合物等，与传统的反应器相比，颗粒的尺寸大大减少，达到纳米级。但是利用微流体技术合成纳米颗粒和生物材料仍处于初期阶段，存在一些难度，如微通道堵塞、监测与控制问题，有待进一步研究开发。在未来，利用微流体技术可以开发出大量的新型材料。所以我们有必要相信微反应器将在化学工业中发挥出巨大的作用。 上海惠和化德生物科技有限公司，是一家专注于微反应器连续工艺开发及工业化的创新性高科技公司。公司于2015年6月在中国（上海）自由贸易试验区内成立，随着业务的发展，公司于2019年10月整体搬迁至上海化学工业园内。公司上海本部实验室配备十余套微反应器，并与梅特勒托利多共建化学过程联合实验室、与沈阳化工研究院和上海化工研究院共建过程安全联合体、与南大淮安高新技术研究院共建特殊反应实验室等。公司主要服务于国内外精细化工企业，帮助客户进行微反应器连续流工艺咨询与评估、工艺开发、工业化项目投资和管理等。公司立足于客户具体项目，以“以终为始”的项目开发思路为指导，着眼于“双赢”和共同发展。目前，公司已经完成了多个项目的工业化，有丰富的工程化经验。完善的设施，丰富的经

微机电学习心得体会

《微机电机械系统》 学习心得 众所周知，21世纪是一个信息经济时代。为适应时代的发展，作为一名当代大学生，所受的社会压力将比任何时候的大学生都要来得沉重，因此在校期间，我们必须尽可能的利用好学习时间，尽可能地学习更多的知识和能力，学会创新求变，以适应社会的需要。 毕竟，不管将来是要从事什么样的相关行业，都需要掌握较为全面的电子知识，因为小到计算机的组装维修，大到器件的设计与制造，知道的更多更全面，那么对于自己以后找工作以及参加工作帮助就越大。在知识经济时代，没有一个用人单位会傻到和知识作对。 基于这样对社会现状的认识，让我积极、认真地对于学习微机电机械系统有了较为良好的心理基础。而我在第一次接触电子就觉得很新鲜，觉得很奇妙，但随着需求的变化，自己对电子接触的不断深入，认识越来越深，特别是进到大学，专业要求学习电路分析，模拟电路，数字电路，微机电机械系统等等之类。 通过学习微机电机械系统，我了解到：微机电系统是一种先进的制造技术平台。它是以半导体制造技术为基础发展起来的。MEMS技术采用了半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技术和材料，因此从制造技术本身来讲，MEMS中基本的制造技术是成熟的。但MEMS更侧重于超精密机械加工，并要涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面也扩大到微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理学的各分支。 微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级，自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速，被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域，将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军事能力的重要技术途径。 微机电系统的优点是：体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉等优点。、性能稳定等。微机电系统的出现和发展是科学创新思维的结果，使微观尺度制造技术的演进与革命。微机电系统是当前交叉学科的重要研究领域，涉及电子工程、材料工程、机械工程、信息工程等多项科学技术工程，将是未来国民经济和军事科研领域的新增长点。

我国机电行业发展现状及问题分析

我国机电行业发展现状及问题分析 （2013年） 1我国机电产业发展现状 1．1成为国民经济的支柱 集货物贸易、技术贸易和服务贸易于一身的机电产品贸易，是国际贸易及国际高新技术产品贸易的主导产业，也是衡量一个国家参与经济全球化分工能力和外贸竞争力的重要标志。机电产品在世界出口商品中占60％以上。机电产业涉及机械、电子、汽车、轻工等多个行业。作为我国国民经济的支柱产业之一，长期以来受到了国家政策的重点扶持和保护，近些年迅速发展，显示出良好的发展前景，目前国内生产厂家多达十万家。加入WTO以来，我国机电产业更是迎来了新的发展机遇。据海关资料显示，上世纪80年代中期至90年代中期，我国外贸增长主要是靠轻工产品和纺织品服装来实现的；而从上世纪90年代中期到本世纪这十多年来，则主要靠机电产品的增长来支撑，我国外贸顺差的70％已是由机电产品实现的。从1994年至今，机电产品连续成为我国第一大类出口商品，机电产业成为推动我国经济增长的主要力量。在保持总量快速增长的同时，机电产品出口结构明显改善，出口质量稳步提升，出口市场更加多元化，出口主体迅猛增长，成为推动我国对外贸易发展和促进国民经济增长的重要力量。

1．2国际竞争力不断提升 我国机电产品出口中，自动数据处理设备、家电及消费类电子、通信设备、电子元器件四大类技术含量较高、附加值较大的大宗重点产品带动出口。随着机电产品出口总额的不断提升，我国已经成为机电产品出口的大国之一。上世纪80年代中期我国机电产品出口排在世界第28位。约占世界机电产品贸易额的2‰；上世纪90年代出口上升至第15位，但出口额仅相当于美国、日本的1／7、德国的1／6；2000年我国机电产品出口占世界机电产品出口总额的34％。2005年我国机电产品出口占世界机电产品出口总额的比重提升至8.5%。在世界机电产品出口国排位升至第四，仅次于德国、美国和日本。2006年，我国机电产品出口是上世纪90年代的12.5倍，占出口总额的比重为56.7％。在世界机电产品出口总额的比重超过10％。仅次于德国和美国，居世界第三，迈人世界机电产品出口贸易大国行列。 2发展中的问题 2．1行业关联度减低 从机电出口产品的集中指数来看，集中程度越来越高，且出口市场的集中度也一直维持在一个较高的水平，这说明我国出口产品结构和市场相对单一，这将不利于规避市场风险，容易引起机电产品出口波动。从长远看，这会影响中国机电产品国际竞争力的提升和产业升级创新的实现。 2．2自主创新能力欠缺

MEMS技术发展现状及发展趋势

MEMS技术发展现状及发展趋势 MEMS系统在工业、信息通信、国防、航空航天、航海、医疗、生物工程、农业、环境和家庭服务等领域有着潜在的巨大应用前景，它将成为本世纪最重要的科技领域和主要的支柱技术之一。 目前对MEMS的需求产业主要来自于汽车工业、通信网络信息业、军事装备应用、生物医学工程；而按专业MEMS分四大类：生物MEMS技术、光学、MEMS技术、射频MEMS技术、传感MEMS 技术。 1.总述 1.1生物MEMS技术 生物MEMS系统具有微型化、集成化、成本低的特点。功能上有获取信息量大、分析效率高、系统与外部连接少，具有实时通信、连续检测的特点。国际上生物MEMS的研究已成为热点，在不久将为生物、分析化学分析系统带来一场重大的革新。 CardioMEMS公司采用MEMS技术制成心血管微传感器可测量动脉的压力，该传感器就像汽车里的EZPass设备(一种在高速公路入口无需停车即可完成付费的自动感应装置)一样工作，本身不带电源，读取信息时在外面用一个感应棒启动传感器即可得到此人动脉的所有相关数据。利用MEMS还能制作出智能型外科器械，减少手术风险和时间，缩短病人康复时间，降低治疗的费用。Verimetra公司正

在利用MEMS把现有手术器械转变成智能型手术器械，可用于多种场合，包括小手术、肿瘤、神经、牙科和胎儿心脏手术等。 药物注入是生物医学MEMS另一个可能有巨幅增长潜力的领域，MicroChipd公司正在开发的一种药物注入系统利用了硅片或聚合物微芯片，其上带有成千上万个微型贮液囊，里面充满药物、试剂及其它药品。这些微芯片能够向人体注入药物，使止痛剂、荷尔蒙以及类固醇之类的注入方式发生革命性的变化。类似这样的生物医学新进展还将催生出新型器械，如便携式掌上型透析机等。 1.2光学MEMS技术 随着信息技术、光信息技术的迅猛发展，MEMS发展的又一领域是与光学结合。即综合微电子、微机械、光电子技术等基础技术，开发新型光器件称为微光机电系统MOEMS，它能把各种MEMS机构件与微光学器件、光波导器件、半导体激光器、光电检测器件等完整地集成在一起，形成一种全新的功能系统。目前较成功的应用科学研究主要集中在两方面：一是基于MOEMS的新型显示、投影设备，主要研究如何通过反射面的物理运动进行光的空间调制，典型代表为新型投影仪、数字微镜阵列芯片和光栅光阀。二是通信系统，主要研究通过微镜的物理运动来控制光路发生预期的改变，较成功的有光开关、关调制器、光滤波器及复用器等光通信器件

高温微波冶金反应器的研究现状及发展趋势

第 21 卷第10 期中国有色金属学报 2011 年 10 月 V ol.21 No.10 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Oct. 2011 文章编号：1004-0609(2011)10-2607-09 高温微波冶金反应器的研究现状及发展趋势 彭金辉 1, 2, 3 ，刘秉国 1, 2, 3 ，张利波 1, 2, 3 ，周俊文 1, 2, 3 ，夏洪应 1, 2, 3 ，张泽彪 1, 2, 3 (1. 昆明理工大学 冶金与能源工程学院，昆明 650093； 2. 昆明理工大学 非常规冶金省部共建教育部重点实验室，昆明 650093； 3. 昆明理工大学 云南省微波能应用及装备技术工程实验室，昆明 650093) 摘要：在简述微波加热基本原理的基础上，评述高温微波冶金反应器近年来的国内外研究现状，分析目前高温微 波冶金反应器存在的主要问题，指出由于高温条件下微波系统的连续稳定性、适用于微波场的大尺寸高温反应内 腔及高效的反应工程设计等难题，除小规模微波设备外，能够满足高温、高效、大功率的微波冶金反应器仍是空 白，解决高温微波冶金反应器工业化应用在微波高温陶瓷材料、大功率微波发生器和物料温度测试等方面存在的 主要问题，提高微波能的转换效率，研制、设计连续、稳定的大功率高温微波冶金反应器是微波工业化实践的关 键。 关键词：单模微波冶金反应器；多模微波冶金反应器；微波；高温；研究现状 中图分类号：TN05 文献标志码：A Research status and trend of high-temperature microwave metallurgy reactor PENG Jin-hui 1, 2, 3 , LIU Bing-guo 1, 2, 3 , ZHANG Li-bo 1, 2, 3 , ZHOU Jun-wen 1, 2, 3 , XIA Hong-ying 1, 2, 3 , ZHANG Ze-biao 1, 2, 3 (1.Faculty of Metallurgy and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming650093, China? 2.Key Laboratory of Unconventional Metallurgy, Ministry of Education, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China? 3.Engineering Laboratory of Microwave Energy Application and Equipment Technology, Yunnan Province, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China) Abstract: The research progress of high-temperature microwave metallurgy reactor was reviewed based on the brief account of the theory of microwave. The exiting problems of high-temperature microwave metallurgy reactor were discussed, which include the stability of microwave metallurgy reactor on the conditions of high temperature, large size high temperature cavity to be the same with microwave fields and design of react engineering. So, it is blank to meet the need of high temperature and high power microwave reactor except small scale microwave equipment. To prepare microwave high-temperature special ceramics, the high-power microwave generator and temperature detection are important. It is conducted that the conversion efficiency of microwave energy, high power microwave metallurgy reactor continuous and steady are the key problems to be overcome for improving the industrial applications. Key words: single model microwave metallurgy reactor? multi-model microwave metallurgy reactor? microwave? high-temperature?research status 基金项目：国家自然科学基金重大项目(51090380)；国家自然科学基金重点项目(50734007)；云南省科技计划项目(2007GA002)；校企预研基金项 目(KKZ4201152010) 收稿日期：2010-05-20；修订日期：2011-07-19 通信作者：彭金辉，教授，博士；电话：0871-5191046；E-mail: Jhpeng_ok@https://www.wendangku.net/doc/4c4478509.html,

2014年微机电系统MEMS行业分析报告

2014年微机电系统MEMS行业分析报告 2014年1月

目录 一、MEMS：智能化时代的核心交互器件 (3) 1、MEMS简介 (3) 2、MEMS发展历程 (4) 3、汽车电子、消费电子和医疗电子是MEMS主要应用领域 (4) 二、智能化时代来临，MEMS迎来黄金发展期 (5) 1、消费电子领域：智能手机等智能终端快速普及驱动MEMS出货量倍增.5 （1）智能手机和平板电脑开启MEMS在消费电子领域应用的新篇章 (6) （2）可穿戴设备MEMS市场启动在即，增长潜力大 (8) 2、医疗电子：MEMS应用最有潜力的领域之一 (9) 3、汽车电子：仍将惯性增长 (11) 4、市场容量预测 (12) 5、从长期来看，物联网崛起将打开MEMS应用的蓝海 (13) 三、MEMS行业技术壁垒高，市场集中度高 (14) 1、技术壁垒高，新产品开发周期长 (14) 2、市场集中度高 (16) 四、国内MEMS产业发展相对滞后，但有望加速 (18) 1、国内市场空间巨大 (18) 2、政策助推，国内MEMS产业有望提速 (19) 3、国内企业在中低端市场已经开始有所突破 (22) 五、相关公司概况 (23) 六、主要风险 (24)

一、MEMS：智能化时代的核心交互器件 1、MEMS简介 在智能化时代，随着技术进步及应用终端朝着“短、小、轻、薄”方向发展，对传感器设备的微型化、低功耗等性能提出了新的要求，MEMS正好适应这一潮流，迎来了黄金发展期。 MEMS（微机电系统）是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统，简言之，其工作原理是外部环境物理、化学和生物等信号输入，通过微传感器转换成电信号，经过信号处理（模拟信号或数字信号）后，由微执行器执行动作，达到与外部环境“互动”的功能。

化工进展微反应器综述

微反应器研究进展与应用 龙立 S141101059 摘要：微反应器作为微化工系统的核心设备，是实现化工过程强化的重要技术基础，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。本文介绍了微反应器的原理及其研究进展，阐明了微反应器技术的特点，列举微反应器的应用范围与实例，说明了微反应器的发展前景。 关键词：微反应器，微反应系统。 1绪论 微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的多学科交叉的科技前沿领域。它是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体并移植集成电路和微传感器制造技术的一种高新技术，涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程技术和学科。主要研究对象为特征尺度在微米到数百微米间的微化工系统，常贵尺度的化工过程通常依靠大型化来达到降低产品成本的目的，而微化工过程则注重于高效、快速、灵活、轻便、易装卸、易控制、易直接放大及高度集成等方面[1]。 将部分核心化工装备小型化、微型化的方法是促进化工过程强化的有效手段，它是实现化工过程安全、高效和绿色的重要方法之一[2]。化工设备的微小型化是现代化工技术发展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的基本原理为核心，能够有效强化反应和分离过程，提升生产效率并且大幅缩小设备的体积，有利于化工新过程的快速开发和产业转化。微型化工器件已成为微型设备的重要组成部分，主要包括微混合器、微型反应器、微型换热器、微化学分析、微型萃取器、微型泵和微型阀门等。 作为微化工技术核心部件的微反应器，其内部通道特征尺度在微尺度范围（10-500μm），远小于传统反应器的特征尺寸，但对分子水平而言已然非常大，故利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性，而是通过改变流体的传热、传质及流动特性来强化化工工程的。 2微反应器 微结构反应器（简称微反应器）是重要的微化工设备之一，是实现化工过程微小型化的核心装备。在微化工过程中微反应器担负起了完成反应过程、提

微电子学与集成电路分析

微电子学与集成电路分析 1微电子学与集成电路解读 微电子学是电子学的分支学科，主要致力于电子产品的微型化，达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型，具体的微电子研究中，会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中，切实将集成电路纳入到研究体系中。此外，微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。集成电路是通过相关电子元件的组合，形成一个具备相关功能的电路或系，并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点，满足诸多高新技术的基本需求。而且，随着集成电路的相关技术完善，集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。 2微电子发展状态与趋势分析 2.1发展与现状 从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史，由晶体管的研发→以组件为基础的混合元件（锗集成电路）→半导体场效应晶体管→MOS电路→微电子。这一发展过程中，电路涉及的内容逐渐增多，电路的设计和过程也更加复杂，电路制造成本也逐渐增高，单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。现阶段，国内对微电子的发展创造了良好的发展空间，目前国内微电电子发展特点如下：（1）微电子技术创新取得了具有突破性的进展，且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8~1.5μm，部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。（2）微电子产业结构不断优化，随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链，上下游关系处理完善。（3）产业规模不断扩大，更多企业参与到微电子学的研究和电路中，有效推动了微电子产业的发展，促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。 2.2发展趋势 微电子技术的发展中，将微电子技术与其他技术联合应用，可以衍生出更多

微机电系统工程专业开设课程设置,课程内容学什么

微机电系统工程专业开设课程设置,课程内容学什么微机电系统工程专业开设课程设置,课程内 容学什么 微机电系统工程专业在光、机、电技术一体化方面的优势和研究成果为微机电系统技术方面的研究和发展打下了坚实的基础。本系在微纳米和微机电系统如微泵、微传感器、微加速度计等一系列微器件的设计、制造、工艺、测试以及基础理论等方面进行了深入的研究,其它的研究领域还有:微陀螺和微惯导系统、微光学器件、微测量技术、小飞机、小卫星和微米卫星、纳米摩擦学以及光盘机读写头微型机构等。 微机电系统工程专业专业培养，微机电系统工程专业培养目标 微机电系统工程专业是以机、电技术,尤其是微机械为基础的,综合多种学科领域技术的新型交叉学科。主要培养从事微机电系统工程方面的设计制造，生产运行科技开发和技术经济管理方面的人才。 微机电系统工程专业培养要求 微机电系统工程专业学生主要学习微机电系统工程的基本知识、基础理论和研究方法;了解微机电系统工程发展方向;具有从事实际工作的基本能力。 微机电系统工程专业知识技能 1.掌握微机电系统工程的基本知识和基本理论; 2.了解微机电系统工程的发展方向; 3.掌握微机电系统工程基础理论和研究方法; 4.具有实际工作的基本能力; 5.熟练掌握一门外国语，具有交流沟通的能力;

6.具有一定的归纳、整理、分析、设计、撰写论文的基本能力、进行学术交流的能力、较强的创新意识和创新精神。[1] 微机电系统工程专业主干课程，微机电系统工程专业理论课程 微机电工程材料、微机电器件与系统、微机械学、微纳米测量与测试技术、微细加工技术、现代传感技术、精密工程制造基础和光存储技术等。 微机电系统工程专业实践教学 包括主要课程实习、设计(毕业论文)等。

微系统集成与封装技术发展现状与趋势探讨

微系统集成与封装技术发展现状与趋势探讨 李晨 王杨 中国电子科技集团公司发展战略研究中心 微系统原来是指MEMS（微机电系统），在欧洲被称为微系统，在美国被称为MEMS，在日本被称为微机器。 如今，美国DARPA的MTO给予微系统技术的定义是：赋予未来能力的一项综合系统技术能力。欧洲对微系统技术的定义是：两类以上技术的微集成。美国军方权威专家评价这是一项引发武器装备新一轮革命性变革的重大创举，是未来战场对抗的核心技术。对我国来说，微系统是继集成电路之后的下一个基础性、战略性、先导性产业，是关注太空、海洋、战略预警和电磁的技术基础。 微系统涉及微电子、光电子、MEMS、架构、算法五方面的集成。微电子、光电子和MEMS 器件是微系统的核心硬件，而架构和算法是构成微系统的宏观基础。本文分别以传感—信息处理—通信与导航—电源管理—集成微细统（功能集成）、新材料—设计方法—制造工艺—系统封装（研发流程）为主线介绍了几十项MTO和IPTO主持的微系统项目，分析微系统的国外技术发展现状。接下来分析了微系统技术的未来发展趋势，包括后摩尔定律将成为指导微系统发展的新规律、三维异构集成是微系统的核心集成技术、向纳米尺度发展、与生物技术相结合、与信息系统一体化等。 由于在未来5~10年，微系统的三维异构集成技术在我国难以应用于大规模批量生产，但在MCM的基础上利用封装技术发展功能集成的微系统可能是比较现实的技术途径。除了实现功能集成，封装还能提高微系统的可信度、抗辐照等特殊环境适应能力，是实现关注海洋、太空、战略预警和电磁的技术途径之一。美国的NASA正在大力开展NEPP项目，希望国内引起足够重视。 在对比分析国内外技术发展差距的基础上，本文总结了国内制约微系统发展的主要问题，包括对微观性与系统性协同发展认识不足、需求超前探索力度不够、系统性研究不够、传统的微电子与MEMS研发水平落后、基础平台投入不足、技术攻关方向不够聚焦与明确、科技情报与技术发展战略研究力量不足等。最后，针对上述问题、未来技术发展趋势和我国国情提出了推动我国微系统技术发展的措施建议，包括加强科技情报与发展战略研究、加强需求牵引落实具体重大项目、创新微系统研发的合作模式、加强领军人才培养、创新项目运作管理模式等。

化工进展-微反应器综述

化工进展-微反应器综述 微反应器研究进展与应用 龙立S141101059 摘要：微反应器作为微化工系统的核心设备，是实现化工过程强化的重要技术基础，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。本文介绍了微反应器的原理及其研究进展，阐明了微反应器技术的特点，列举微反应器的应用范围与实例，说明了微反应器的发展前景。 关键词：微反应器，微反应系统。 1绪论 微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的多学科交叉的科技前沿领域。它是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体并移植集成电路和微传感器制造技术的一种高新技术，涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程技术和学科。主要研究对象为特征尺度在微米到数百微米间的微化工系统，常贵尺度的化工过程通常依靠大型化来达到降低产品成本的目的，而微化工过程则注重于高效、快速、灵活、轻便、易装卸、易控制、易直接放大及咼度集成等方面⑴。 将部分核心化工装备小型化、微型化的方法是促进化工过程强化的有效手段，它是实现化工过程安全、高效和绿色的重要方法之一[2]。化工设备的微小型化是现代化工技术发展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的基本原理为核心，能够有效强化反应和分离过程，提升生产效率并且大幅缩小设备的体积，有利于化

工新过程的快速开发和产业转化。微型化工器件已成为微型设备的重要组成部分，主要包括微混合器、微型反应器、微型换热器、微化学分析、微型萃取器、微型泵和微型阀门等。 作为微化工技术核心部件的微反应器，其内部通道特征尺度在微尺度范围 （10-500卩m），远小于传统反应器的特征尺寸，但对分子水平而言已然非常大， 故利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性，而是通过改变流体的传热、传质及流动特性来强化化工工程的。 2微反应器 微结构反应器（简称微反应器）是重要的微化工设备之一，是实现化工 过程微小型化的核心装备。在微化工过程中微反应器担负起了完成反应过程、提高反应收率、控制产物形貌以及提升过程安分离回收难度和成本、减少过程污染等具有重要的意义。针对不同过程特点开发出的微反应器不仅形式多样，其配套的工艺技术也与传统化工过程存在一定区别，利用集成化的微反应系统可以实现过程的耦合，因此微反应技术的发展也同时带动了化工工艺的进步。 微反应器起源于20世纪90年代，21世纪初叶是微尺度反应技术的快速发展 期。在基础研究方面，随着对微尺度多相流动、分散、聚并研究的不断深入，微反应器内多相流型，分散尺度调控机制以及微分散体系的大批量制备规律等问题逐渐被人们深入理解。基于微反应器内微小的流体分散尺度、极大的相间接触面积等特点可以有效强化相间传质和混合过程，从而为反应过程的强化奠定基础。 研究结果表明，利用微反应器能够有效强化受传递或混合控制的化学反应过程，而这类过程在传统的反应装置内往往难以精确控制，极易产生局部热点、浓度分布不均、短路流和流动死区等问题，微反应器具有的高效混合和快速传递性能是解决这些问题的重要手段。 微反应器的分类。对于不同相态的反应过程，微反应器可以分为气固催化微反应器、液液催化微反应器、气液微反应器和气液固三相催化微反应器等。根据输入能量的不同，可分为非动力式微反应器和动力式微反应器。按照微结构的不同可分为：微通道反应器、毛细管微反应器、降膜式微反应器、多股并流式微反应器、微孔阵列和膜分散式微反应器以及外场强化式微反应器等⑷。 2.1微反应器的微混合机理 微反应器具有与大反应器完全不同的几何特性：狭窄规整的微通道、非常小的