微机电系统概论教学大纲

微机电系统概论教学大纲

目录

一、课程开设目的与要求................................................2

二、教学中应注意的问题................................................3

三、课程内容及学时分配................................................3

第一章微机电系统概述..............................................3

第一节MEMS的形成...........................................4

第二节MEMS的原理设计.......................................4

第三节MEMS制造技术.........................................4

第一章微机电系统的制造技术........................................4

第一节集成电路使用的材料•；....................................4

第二节薄膜制造及外延生长；....................................4

第三节氧化技术；...............................................4

第三章微机电系统的设计方法学......................................4

第一节系统设计方法；..........................................4

第二节接口设计；...............................................4

第三节微传感器布阵设计方法；..................................4

第四节微观力学的应用；........................................4

第五节MEMS的尺度效应；.....................................4

第六节MEMS的建模和仿真技术的应用；........................4

第四章微机电系统检测技术..........................................4

第一节微机电系统检测技术的基本方法；..........................4

第二节微几何量测量；..........................................5

第三节微机电材料特性检测；....................................5

第五章典型微机电系统的组成........................................5

第一节微型传感器；.............................................5

第二节微执行器；...............................................5

第六章微机电系统的应用............................................5

第一节微机电系统在汽车中的应用；..............................5

第二节微机电系统在信息技术中的应用；..........................5

第三节微机电系统在医学中的应用；..............................5

第四节微机电系统在军事领域中的应用。..........................5

四、授课学时分配......................................................5

五、实践环节安排......................................................6

六、教材及参考书目....................................................7

课程名称：微机电系统概论

课程编号：056506

英文名称：Micro-Electro-MechanicalSystems(MEMS)

课程性质：独立设课

课程属性：专业限选课

应开学期：第8学期

学时学分：课程总学时一32,其中实验学时一0。课程思学分一2

学生类别：本科生

适用专业：自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学

与技术、通信工程、计算机等专业的学生。

先修课程：机械制造技术基础理论、机械原理与设计理论、测试技术基础、机械控制工程等

课程。

一、课程开设目的与要求

微机电系统是制造工程领域的最重要发展方向之一，也是高新技术发展的前

沿技术。是20世纪末、21世纪初兴起的工程科学前沿，是当前一个十分活沃的

研究领域。它被广泛应用于机械制造工程领域、信息工程领域、医学工程领域、

武器装备领域和日常生活中高新技术产品制造领域等，因此，对从事制造工程领

域的工程技术人员来说，学习和掌握该知识有着重要的意义。

本课程的教学目标是，通过该课程的教学使学生了解制造工程领域技术的新

发展，掌握一定的制造工程领域的最新知识，培养学生的微小机械的设计和制造

能力，提高学生的创新思维意识。通过该课程的教学使学生掌握或了解微机电系

统的相关基础知识，为后续工作中的技术水平的提高和发展奠定一定的基础。同

时，将微机电系统领域的新理论、新方法、新技术等传授给学生。并使学生理解

并掌握微机电系统领域理论体系及相关产品在实际中的应用情况。

二、教学中应注意的问题

（一）知识、能力及技能方面的基本要求

1.掌握微机电系统的概念、技术范畴；了解微机电系统在国民经济中的地

位和作用。

2.掌握微机电系统的设计方法与理念。

3.掌握典型微机电系统的制造技术方法的原理及关键问题，针对具体加工

对象选择相应的方法。

4.能适当选择微机电系统的测量技术方法，了解相应的原理。

5.了解微机电系统的发展动态，以及在高新技术领域与国防领域的应月。

（二）实施说明

1.结合MEMS技术的发展和生产实际，更新教学内容，特别要注重微机电

技术发展中新技术的应用。

2.开展实际工程案例教学，充分利用多媒体等现代化教学手段。

3.课堂教学要与教师科研实际相结合，培养学生的创新能力和解决工程实

际问题的能力。

（三）对先修课的要求

先修课程为:机械制造技术基础理论、机械原理与设计理论、测试技术基础、

机械控制工程基础等。

（四）对习题课、实践环节的要求

课外作业：以每个章节内容为单元，实行具有设计性的大作业制。

（五）课程考核方式

1.考核方式：期末考核采用大作业、期末报台或论文形式考核。

2.考核目标：采用课堂的教学模式，加强学生实践能力和自学能力的培养,

通过阶段性考核使学生掌握各个环节与阶段的知识，通过最终结业考核使学生系

统地掌握或理解课程系统化知识体系。

3.成绩构成：出勤+平时大作业+期末考核，综合评定。

三、课程内容及学时分配

第一章微机电系统概述

重点与难点：重点在于微机电系统的概念与技术范畴。难点在于微机电系统

与传统机械系统的异同。

基本要求：

1.微机电系统技犬的基本概念及特点；

2.微机电系统的研究领域；

3.实现微机电系统的关键技术。

4.了解影响机械零件疲劳强度的主要因素，微机电系统技术的发展及应用。

第一节MEMS的形成

第二节MEMS的原理设计

第三节MEMS制造技术

复习思考题：教材本章后面的习题。

第二章微机电系统的制造技术

重点与难点：重点在于体工艺和面工艺的原理和特点、LIGA工艺和典型微

宏加工技术的原理。难点在于依据微机电系统对象选择相应的制造方法。

基本要求：

1.掌握微机电系统的常用材料；

2.掌握半导体微加工技术；

3.掌握硅材料微机电加工技术、LIGA工艺、微宏加工技术。

第一节集成电路使用的材料；

第二节薄膜制造及外延生长；

第三节氧化技术；

复习思考题：教材本章后面的习题。

第三章微机电系统的设计方法学

重点与难点：重点在于微机电系统与传统机械系统设计的原理与方法论上异

同问题等，难点在于微机电系统的器件级设计，微机电系统的工艺设计等的基本

原理与方法。

基本要求：

1.微机电系统设计概述；

2.掌握微机电系统的系统级设计；

3.掌握微机电系统的器件级设计。

第一节系统设计方法；

第二节接口设计；

第三节微传感器布阵设计方法；

第四节微观力学的应用；

第五节MEMS的尺度效应；

第六节MEMS的建模和仿真技术的应用；

复习思考题：教材本章后面的习题。

第四章微机电系统检测技术

重点与难点：重点在于了解典型测量方法的测量原埋，典型测量仪器的，

作原理等，传感器选择方法。难点在于扫描隧道显微测量、微机电的图像测量技

术原理等。

基本要求：

1.微机电系统检测技术的基本方法；

2.掌握微几何量测量；

3.掌握微机电材料特性检测。

第一节微机电系统检测技术的基本方法；

第二节微儿何量测量；

第三节微机电材料特性检测；

复习思考题：教材本章后面的习题。

第五章典型微机电系统的组成

重点与难点：重点在于了解典型微机电的基本原理，明确使用领域与场合,

合理选择加工方法和拟定工艺路线，难点在于各种典型微机电的原理和依据的理

论基础，特别是制造工艺和封装技术等。

基本要求；

1.熟悉微型传感器；

2.掌握微执行器；

第一节微型传感器；

第二节微执行器；

复习思考题：教材本章后面的习题。

第六章微机电系统的应用

重点与难点：重点在于了解微机电系统在军事领域中的应用，如微机电引信、

微陀螺等的应用。难点在于实例与行'上的关系性问题。

基本要求：

1,熟悉微机电系统在汽车中的应用；

2.掌握微机电系统在信息技术中的应用。

第一节微机电系统在汽车中的应用；

第二节微机电系统在信息技术中的应用；

第三节微机电系统在医学中的应用；

第四节微机电系统在军事领域中的应用。

复习思考题：教材本章后面的习题。

四、授课学时分配

本课程计划课时32,其中理论授课32学时，实验0学时。

教学课时分配表

课时分配（学时）

章次

授课实验课外讨论备注

第一章微机电系统概述