《微光机电系统》PPT课件.ppt

微光机电系统,高爽| 蒋秀珍 0704102,微光机电系统,微光机电系统： Micro-Optical-Electro-Mechanical-System，MOEMS for short. 微光学、微电子和微机械相结合而产生的一种新型的微光学结构系统,微机电系统,微机电系统Micro-Electro-Mechanical-System ,MEMS for short. 以批量化的微电子技术为基础，通过各向异性腐蚀、各向同性腐蚀、牺牲层腐蚀、键合等技术，制造出各种微机械结构，并使之与电路相集成，组成一个可以完成信息获取、处理及执行功能的微系统。它将微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统、电源融为一体 MEMS的制作工艺利用了常规的IC(Integrated Circuit)制作工艺把微型的电子系统和微型机械系统复合到微米，甚至是纳米量级的尺寸刻度里面,微机电系统,三大支撑技术,微机电系统,LIGA: LIGA是德文Lithographie，Galanoformung和Abformung三个词，即光刻、电铸和注塑。 LIGA工艺是一种基于X射线光刻技术的MEMS加工技术，主要包括X光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤。,微光机电系统,MEMS应用领域不断拓宽。目前，MEMS发展的一个屏障: 输出力矩小 而光系统无需力矩输出，由于通过微机电系统技术实现了可动结构，使得微机电系统技术与微光学相结合而形成的微光机电系统（MOEMS）受到人们更大的关注,微光机电系统,MEMS器件非常适合应用于光学领域：,研究内容,目前（2008），微光机电系统的研究内容主要有： 光通信用波分复用器、光开关、显示器、微型光谱仪、光学连接器、可调波长滤波器，微光扫描器、微、微干涉仪、微可变焦透镜、微外腔激光器、斩波器微镜阵列、透镜阵列、光学探测器、集成光学系统、光学编码器等。,现阶段MOEMS研究的主要问题,微型化带来的“特殊”理论问题,目前，MOEMS基础理论的研究还远远不能满足人们的需要，成为整个微光机电系统进一步发展的瓶颈。 微型化的构件所产生的效应使其具有自身独特的性能，导致在各个相关的科学领域都产生了新的问题。 MOEMS微小尺寸和微小空间内，许多宏观状态的物理量都发生了变化，异于传统机械的特点：呈现了特有的规律和尺寸效应。,尺寸效应,指的是当物体尺寸L改变时，种种物理量比例于 而变化的现象。 当系统或器件的尺寸缩小到微观领域时，与尺寸L高次方成比例的惯性力（ L4）、电磁力（ L3）等的作用相对减小，而与尺寸L低次方成比例的粘性力（ L2）、弹性力（ L2）、表面张力（ L1）、静电力（ L0）等的作用相对增强，同时表面积与体积的比值增大，热传导、化学反应显著加快和表面摩擦显著增加。,尺寸效应,尺寸效应,1几何结构学中的尺寸效应 ： 表面积和体积比的变化，介质不连续性突出 2部分力的尺寸效应 各种作用力的相对重要性变化，介质连续的宏观概念不成立，要对力学理论修正。 3流体力学中的尺寸效应 4热传递中的尺寸效应 1热流密度相当大, 107W/ m2 2热惯性小 L3,微光机电系统的制造技术,微光机电系统的制造技术（2001.3） 1体微加工技术 硅的体微加工技术,在MOEMS中广泛 用于刻蚀光纤对准用的V型槽、深腔、硅弹簧等结构。硅的体微加工技术的关键技术是硅的刻蚀,它主要包括干法和湿法两种刻蚀。硅的湿法刻蚀又可分为各向同性刻蚀和各向异性的刻蚀 2表面微机械加工技术 表面微机械加工技术是制造MOEMS器件的一项十分关键的微加工技术,常用这一技术来加工微铰链、悬臂梁、隔膜以及空腔等结构。 3 LIGA技术 LIGA技术是用同步辐射X光源进行X射线深层光刻、微电铸和微复制,用三种工艺来加工三维微结构,LIGA就是这三种工艺的德文缩写,实例 光开关,实例 微光传感器微执行机构,红外探测器 微光开关 微机械光纤耦合器 栅状光阀成像系统 数字微镜器件与数字 光路处理器,总结,.mems.htm,总结,MOEMS