微电子机械系统技术与应用领域研究

摘 要 微电子机械系统技术是一个新兴的应用的技术，其以硅为加工材料将制作对象微型化。腐蚀技术牺牲层技术等技术或复合技术是其所使用的基础技术。文章首先阐述微电子机械系统概念与特点，进而对其技术类别进行了简要介绍，最后对微电子机械技术的应用进行了分析，包括环境科学领域、军事领域以及医疗领域，以期更大程度的发挥微电子机械系统技术的价值。

【关键词】微电子机械 应用价值 机械加工技术

知识经济时代里人们所制造的物体微型化趋势愈加明显，尤其是在军事、医疗、环境、通信、航空等领域，机械装置微型化的要求逐渐增加。上个世纪80年代微电子机械系统开始实现了飞速的发展与创新，其又被成为微机械与微系统。微电子机械系统是一种集成化的机电装置，微小的尺寸和智能化、集成化是微电子机械系统的独特优势和特征。其最小尺寸已经达到1nm-1um的纳米的机械。微电子机械系统技术从出现到应用的时间里获得了国际的广泛关注，目前其应用领域与实际价值已经不言而喻。

1 微电子机械系统的概述

1.1 微电子机械系统的概念

微电子机械系统主要结构有微型传感器、制动器以及处理电路。其是一种微电子电路与微机械制动器结合的尺寸微型的装置，其在电路信息的指示下可以进行机械操作，并且还能够通过装置中的传感器来获取外部的数据信息，将其进行转化处理放大，进而通过制动器来实现各种机械操作。而微电子机械系统技术是以微电子机械系统的理论、材料、工艺为研究对象的技术。微电子系统并不只是单纯的将传统的机电产品微型化，其制作材料、工艺、原理、应用等各个方面都突破了传统的技术限制，达到了一个微电子、微机械技术结合的全新高度。微电子机械系统是一种全新的高新科学技术，其在航天、军事、生物、医疗等领域都有着重要的作用。

1.2 微电子机械系统技术的特点

1.2.1 尺寸微型化

传统机械加工技术的最小单位一般是cm，而微电子机械系统技术下的机械加工往往最小单位已经涉及到了微米甚至纳米。这以尺寸的巨大变化使得微电子机械系统技术下的原件具有微型化的特点，其携带方便，应用领域更加广阔。

1.2.2 集成化

微电子机械系统技术下的原件实现了微型化为器件集成化提供了有力的基础。微型化的器件在集成上具有无可比拟的优势，其能够随意组合排列，组成更加复杂的系统。

1.2.3 硅基材料

微电子机械系统技术下的器件都是使用硅为基加工原料。地面表面有接近30%的硅，经济优势十分明显。硅的使用成本低廉这就使得微电子机械系统技术的下的器件成本大大缩减。硅的密度、强度等于铁相近，密度与铝相近，热传导率与钨相近。

1.2.4 综合学科英语

微电子机械系统技术几乎涉及到所有学科，电子、物理、化学、医学、农业等多个学科的顶尖科技成果都是微电子机械系统技术的基础。众多学科的最新成果组合成了全新的系统和器件，创造了一个全新的技术领域。

2 微电子机械系统的技术类别

2.1 体微机械加工技术

体微机械加工技术主要将单晶硅基片加工为微机械机构的工艺，其最大的优势就是可以制作出尺寸较大的器件，最大的弊端是难以制造出精细化的灵敏系统。并且使用体微加工工艺难以优化器件的平面化布局，制作出来的器件难以与微电子线路直接兼容。体微机械加工工艺一般在压力传感器和加速度传感器的制造中普遍应用。

2.2 表面微机械加工技术

表面微机械加工技术就是通过集成电路中的平面化技术来实现微机械装置的制造。其主要优势表现在充分利用了已有的IC工艺，能够灵活掌握机械器件的尺寸，因此表面为微机械加工技术与IC之间是兼容的。表面微机械加工技术与集成电路的良好兼容性使得其在应用领域实现了快速普及。

2.3 复合微机械加工技术

复合微机械加工技术就是体微机械技工技术与表面微机械加工技术的结合，其结合了两者的优点，但又同时避免了相应缺点。

3 微电子机械技术的应用

3.1 环境科学领域

微电子机械系统技术下的微型设备可以在环境监测和数据处理分析上发挥巨大的作用。由化学传感器、生物传感器以及数据处理系统所集合的测量与处理设备。该微型装置可以用来监测空气和液体的成分，其独特优势在于尺寸微小，便于携带。

3.2 军事领域

纳米器件所构成的装置先要对半导体器件运行速度高，携带方便，信息输出和处理快捷，在军事领域其能够用来制作各种微型设备，例如“蚊子导弹”、“麻雀卫星”等。

3.3 医疗领域

在临床化验分析、介入治疗领域其也能够实现巨大的价值。近几年获得发展的介入治疗技术与传统治疗技术相比临床治疗效果优越，能够有效缓解患者痛苦。但是当前介入治疗仪器价格高，体积巨大，准确性难以保证，尤其是在治疗重要器官时风险较大。微电子机械系统技术的微型与智能特性可以显著降低介入治疗的风险。

4 结束语

微电子机械系统技术将机电系统的实用性、智能化和多样化发展到了一个全新的高度。当今微电子机械系统技术已经对农业、环境、医疗、军事等领域产生了重大的影响，也影响着人们的生产和生活方式，相信在不久的以后微电子机械系统技术将会成为我国社会经济发展不可或缺的重要部分，为我国经济发展起到巨大的推动作用。

参考文献

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作者简介

王志宏（1977-），男，吉林省长春市人。现为中国科学院长春精密机械与物理研究所工程师。

作者单位

中国科学院长春精密机械与物理研究所 吉林省长春市 130033endprint