5分钟带你了解什么是MEMS

　　子系统建模

　　由于亚毫米器件的直观性不强，模型对MEMS设计来说非常必要。一般来说，一个完整的微机电系统太过复杂，难以从整体上进行模型分析，因此，通常须要将该模型划分为多个子系统。

　　子系统建模的其中一种方式是按功能进行分类，比如传感器、作动器、微电子元件、机械结构等。集总元件建模采用了这种方法，将系统的物理部分表示为理想化特征的分离元件。电子电路以同样的方式进行建模，使用理想化的电阻、电容、二极管以及各种复杂元件。据我们了解，在可以的情况下，电路建模时电气工程师会使用大大简化的基尔霍夫电路定律，而不是使用麦克斯韦方程。

　　再次，如同电子领域一样，系统可以使用框图进行更抽象的建模。在该层次上，可以非常方便地将每个元件的物理特性放置在一边，而仅使用传递函数来描述系统。这种MEMS模型将更有利于控制理论技术，这是最高性能设计的一套重要工具。

　　设计集成

　　尽管标准IC设计通常由一系列步骤组成，但MEMS设计则截然不同;设计、布局、材料以及MEMS封装本质上是交织在一起的。正因为如此，MEMS设计比IC设计更复杂——通常要求每一个设计“阶段”同步发展。

　　MEMS封装过程可能是与CMOS设计分歧最大的地方。 MEMS封装主要是指保护设备免受环境损害，同时还提供一个对外接口以及减轻不必要的外部压力。 MEMS传感器通常须要进行应力测量，过大的应力可能因器件变形及传感器漂移而影响正常功能。

　　每个MEMS设计的封装往往是唯一的，并且必须进行专门设计。众所周知，在产业中封装成本占总成本的很大一部分——在某些情况下会超过50%。

　　MEMS封装没有统一标准，仅最近就有多种封装技术涌现，其中包括MEMS晶圆级封装(WLP)和硅通孔(TSV)技术。

　　制造

　　源自微电子，MEMS制造的优势在于批处理。就像其它任何产品，MEMS器件规模量产加大了它的经济效益。如同集成电路制造，MEMS制造中光刻方法往往最具成本效益，当然也是最常用的技术。然而，其它处理方式，同时兼具优点和缺点，也在使用，包括化学/物理气相沉积(CVD/ PVD)、外延和干法蚀刻。

　　尽管很大程度上取决于特定应用，但相比于其电子性能，MEMS器件中使用的材料更看重它们的机械性能。所需的机械性能可能包括：高刚度，高断裂强度和断裂韧性，化学惰性，以及高温稳定性。微光学机电系统(MOEMS)可能需要透明的基底，而许多传感器和作动器必须使用一些压电或压阻材料。

　　作者简介：

　　David Askew 是一个技术专家，特别是在嵌入式系统和软件方面。他拥有美国德州大学阿灵顿分校的电子工程学士学位。