xlwarkey,青城仙门,易虎臣qq号
微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。接下来小编搜集了微机电系统论文，仅供大家参考，希望帮助到大家。
篇一：微机电系统及其发展
摘要：
微机电系统(MEMS)是一个多学科交叉的前沿科学研究领域。本文介绍了微机电系统的组成、研究背景以及发展状况，最后分析了目前微机电技术存在的问题以及今后的发展方向。
关键词：
微机电系统；加工工艺；MEMS
1、引言
传统机电系统包括电子控制、机械和传感执行部分。微电子学的兴起使电子系统部分变得微型化。而微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）对非电子系统部分也进行了微型化处理，使其具有体积小、重量轻、功耗低和机械电子合一等优点。MEMS包括微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分。自然界各种信息通过微型传感器转换成电信号，经过信号处理后由微型执行器对外界发生作用，信号处理部分还能以光、电、磁等形式与外界进行通信和输出，图1为MEMS系统与外界相互作用示意图。通过将微型传感器、微型执行器和微电子器件的集成可制造出高可靠性和稳定性的微机电系统。因此，MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事等许多领域都有着很广阔的应用前景。
美国1987年举行的IEEE Micro-robots and Tele-operators研讨会首次提出微机电系统（MEMS）一词，标志微机电系统研究的开始，随后加州大学伯克利分校用硅片刻蚀工艺开发出静电直线微电机和旋转微电机，引起世界极大轰动。美国国家自然基金会和美国国防部都将微米/纳米级微系统列为优先重点发展项目，投入巨额资金进行研究开发。而日本则启动了2.5亿美元的“微机械十年计划”。东京大学研制出了1cm大小的爬坡微型机械装置，名古屋大学研制出一种不需要电缆，用于微小管道检测的爬行机器人，它是通过管外的电磁线圈产生的磁场来控制其运动的。目前MEMS器件已经实现了产业化，如微型加速度计、微型压力传感器、数字微镜器件（DMD）、喷墨打印机的微喷嘴、生物芯片等，并且应用领域十分广泛，如在任天堂Wii和苹果iPhone等产品中就加入了MEMS加速度传感器。近年来国际上MEMS的专利数正呈指数规律增长，说明MEMS技术全面发展和产业快速起步的阶段已经到来。有人预测，MEMS如同微电子和计算机一样，也将会给人类的科技文明带来巨大的变化。
中国MEMS研究始于***年，在国家“八五”和“九五”计划期间，得到了科技部、教育部、中国科学院、国家自然科学基金委和原国防科工委的支持，累计投入资金约为1.5亿人民币。在“十五”期间，MEMS正式列入863计划中的重大专项中。许多高校和科研院所都参与到MEMS的研发领域中，已初步形成了京津、华东、华北、东北、西南、西北等MEMS研究能力集中的几个区域。经过多年的发展，我国在微型惯性器件和惯性测量组合、机械量微型传感器和制动器、微流量器件和系统、生物传感器和生物芯片、微型机器人和微操作系统、硅和非硅制造工艺等方面取得一定成果，初步形成了MEMS设计、加工、封装、测试的一条龙体系，但在质量、性能价格比及商品化等方面与国外差距还很大。
2、微机电系统面临的问题
2.1MEMS基础理论
MEMS与宏观机电系统相比，许多物理现象有很大的区别，比如，随着尺寸的减小，与尺寸3次方成比例的像惯性力、体积力及电磁力等的作用将明显减弱；而与尺寸2次方成比例的像粘性力、表面力、静电力及摩擦力等的作用则明显增强，并成为影响微机械性能的主要因素。宏观机械常使用的计算方法和理论将不再适用，因此有必要对微动力学、微流体力学、微热力学、微摩擦学、微光学和微结构学进行深入的研究。
2.2MEMS测试
MEMS测试技术是MEMS加工技术的重要组成部分，其检测的参数包括几何量、力学量、电磁量、光学量和声学量。加工过程测试技术主要包括MEMS用材料性能测试、MEMS产品加工过程参数测试和MEMS芯片基本功能测试。通过测试技术，就能保证MEMS产品的加工质量和稳定的批量生产。但目前，缺乏在线测试的专用自动化设备和系统是MEMS发展需要解决的一个问题。
2.3MEMS器件的可靠性
造成MEMS机械结构失效的常见原因有粘附、杂质玷污和加工过程中的残余应力等。机械结构和衬底之间的粘附问题一般出现在机械结构释放的过程中，其可能是范德瓦尔斯力或氢键的作用造成的。而由于存在沉积、退火和牺牲层等工艺，薄膜中的残余应力往往是不可能避免的。因此，有必要对其失效的原因进行深入细致的研究。另外，掌握了失效的机理和规律后，如何在MEMS器件的设计、制造和使用中避免失效和性能下降也将是MEMS可靠性研究的重要方向。
2.4MEMS封装
MEMS封装远比集成电路的封装复杂得多。为了给MEMS可活动部分提供足够的活动、可动空间，需要在外壳上刻蚀或留有一定的槽形及其他形状的空间[5]。此外，多数MEMS封装外壳上需要留有同外界直接相连的非电信号通路，如光、磁、热、力等一种或多种信息的输入。由于需要提供有效的保护空间和输入信号界面的复杂，对MEMS封装提出了更高的技术要求。目前，MEMS封装具有很强的专用性，以适应不同的MEMS器件在各种特殊的环境下正常工作。因此，MEMS封装费用约占MEMS产品成本的20~90%以上，很大程度上限制了MEMS产品的市场化进程。
3、结束语
MEMS作为一个新兴的领域，其发展将会深远地影响到人类科技的进步和社会的变革，将为人们的生活提供更多的便利和舒适。研究方向的多样化、新材料的研究和开发，加工工艺多样化和系统的进一步集成化和功能化是MEMS技术的发展趋势。我国应对MEMS的研发投入更多的资金和支持，培养出一批该领域的科技人才和专家，建立和完善我国MEMS的技术创新体系。
参考文献：
[1] 胡雪梅，吕俊霞. 微机电系统的发展现状和应用. 机电设备[J]，2005，（6）
[2] 孙柏林. 微型机电系统技术及其 21 世纪应用展望. 测控技术[J]，1999，18（1）
[3] 林忠华等. 微机电系统的发展及其应用. 纳米技术与精密工程[J]，2004，（2）
[4] 徐毓龙，徐玉成. 微机电系统(MEMS)的应用. 测控技术[J]，1999，18（1）
篇二：微机电系统在生物医学领域中的应用简介
一、微机电系统及其发展简介
微机电系统(MEMS)技术是建立在微米、纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令完成预定的工作任务。它采用微电子技术和微加工技术相结合的制造工艺，能够制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。
MEMS技术具有非常好的发展前景和应用价值，目前已有大量应用。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统(ABS) 、减振系统、防盗系统、稳定控制等;MEMS系统还用于医疗、高密度存储和显示、光谱分析、信息采集等技术领域。
二、在生物医学领域中的应用
1、细胞操作
而利用微、纳米加工技术能够按照生物分子和细胞的尺寸大小加工、组装具有一定功能的微小装置，以探测和操作稀细胞的运行，并能够引导细胞进行自我结合，因而在细胞操作、细胞融合、精细外科等方面的应用较为广泛，如一次性血压计;操作生物细胞和生物大分子的各种微泵、微阀、微摄子、微沟槽和微流量计等器件;在外科手术中可使用微型剪子和锯子，用于视网膜切除结疤;将微型传感器用口服或皮下注射法送入人体，就可对体内的各器官进行直接有效的监测。还有一种监测皮肤温度的无线微型仪器可用来监测皮肤温度，并将监测的信息传送到接收器。此外，用于医疗手术的微型仪器还有纳米机等。
2、介入治疗
近年发展起来的介入治疗技术，在医疗领域有越来越重要的地位，与其他治疗技术相比，它有疗效好、病人痛苦少等优点。但现有介入治疗仪器价格贵，体积大，且治疗时仪器进入人体内，而作判断和操作的医生在体外，很难保证操作的准确性，特别是对心、脑、肝、肾等重要器官的治疗，有一定风险。而MEMS器件的微小(可进入很小的器官和组织)和智能(能自动地进行细微精确的操作)的特点，可大大提高介入治疗的精度，降低医疗风险。使用最广泛的是MEMS压力传感器，如血压监测仪、子宫内压力变换器、肾透析仪器、安装在患者胸腔内的血管形成。
3、微型生物芯片
微型生物芯片是利用微细加工工艺，在厘米见方的硅片或玻璃等材料上集成样品预处 理器、微反应器、微分离管道、微检测器等微型生物化学功能器件、电子器件和微流量器件的 微型生物化学分析系统。与传统的分析仪器相比，微型生物化学分析系统除了体积小以外， 还具有分析时间短、样品消耗少、能耗低、效率高等优点，可广泛用于临床、环境监测、工业实 时控制。
4、生物内微系统
生物体内微系统是指在生物体内进行生物医学诊断和治疗的微系统，研究内容主要包括植人治疗微系统、微型给药系统、精密外科工具、植入微器件、微型人工器官、微型成像器件等。 这些微系统中融入了关键的MEMS技术，如微传感器、微驱动器、微泵、微阀、微针等，是一个极具挑战性的研究方向。利用MEMS制作的智能型外科器械可以减少手术风险和时间，缩短病人康复时间，降低治疗的费用。
芯片上的生物化学分析系统还使分析的并行处理成为可能，即同时分析数十种甚至上 百种的样品，这将大大缩短基因测序过程，因而将成为人类基因组计划中重要的分析手段。
5、药物注入
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人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储液囊，里面充满药物、试剂及其他药品。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人方式发生革命性的变化。
三、结语
医学工业对于更小、更便宜的装置和测量装置的需求将保持增长的势头，这将建立一个 更大的MEMS市场，MEMS产品在未来的医学市场将担任一个重要的角色。
参考文献：
【1】胡鸿胜，吴广峰，朱文坚 微机电系统在生物医学领域中的应用发展 现代制造工程2007年第9期
【2】 朗特威自动化商城 生物MEMS引领医疗行业阔步前进 2013-4-13
【3】 百度百科 MEMS词条