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硅光子微机电系统分插环形谐振器在铸造过程中
摘要 光子分插滤波器是光纤通信系统中实现波分复用 (WDM) 的关键组件。光子集成领域的最新进展表明，将光子分插滤波器与高性能光子构建块集成在芯片上，可以构建用于 WDM 的紧凑而复杂的光子集成电路。通常，实现基于带有集成加热器或基于自由载流子色散的调制器的微环谐振器来调整滤波器波长。然而，加热器的功耗很高，而自由载流子会导致光吸收损耗，限制了向超大规模电路的可扩展性。我们展示了基于垂直可移动 MEMS 驱动环形谐振器的紧凑型分插滤波器的设计、仿真、制造和实验特性。MEMS 驱动的分插滤波器在 IMEC 的 iSiPP50G 硅光子平台中实现，并使用短后处理流程在晶圆级兼容工艺中安全释放悬浮的 MEMS 结构。该滤波器在 1557.1 nm 处表现出约 1 nm (124.37 GHz) 的直通端口线宽，并且在 27 V 的驱动电压下保持 20 dB 的端口消光和 > 50 dB 的端口隔离。低功耗和紧凑尺寸的结合证明了其适用于光子电路中的超大规模集成。© 作者。由 SPIE 根据 Creative Commons Attribution 4.0 International 许可证出版。分发或复制本作品的全部或部分内容需要完全署名原始出版物，包括其 DOI。[DOI：10.1117/1.JOM.2.4.044001]
硅光子微电机电系统在铸造过程中的加载环谐振器
抽象的光子加载量滤波器是在光纤通信系统中实现波长多路复用（WDM）的关键组件。光子整合的最新进展表明，在芯片上将光子附加电源过滤器与高性能光子构建块一起集成的潜力，以构建WDM的紧凑型和复杂的光子积分电路。通常，实现基于具有集成加热器或基于自由载体分散调节器的微环谐振器，以调整滤波器波长。然而，加热器遭受高功耗，自由载体会导致光吸收损失，从而限制了向非常大尺度电路的可扩展性。我们演示了基于垂直移动的MEMS式环共振器的紧凑型加载滤器的设计，仿真，制造和实验表征。在IMEC的ISIPP50G硅光子平台中实现了MEMS驱动的加载滤波器，并使用短的后处理流程实现，以在晶圆级兼容的过程中安全释放悬挂的MEMS结构。滤波器在1557.1 nm处表现出约1 nm（124.37 GHz）的端口宽度，并保留了20 dB的端口灭绝，端口隔离率在驱动电压的27 V下> 50 dB。低功率消耗和紧凑的足迹的组合证明了在光子cirit中非常大规模整合的适用性。©作者。由SPIE在创意共享归因4.0国际许可下出版。[doi：10.1117/1.jom.2.4.044001]全部或部分分发或复制此工作需要完全归因于原始出版物，包括其DOI。
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在过去的二十年中，已经出现了几种微机械传感器。其中，压力传感器占据了近 60% 的市场。图 1.10 (a) 显示了压阻式压力传感器芯片的示意等距剖面图。在这里，我们可以看到集成在微机械硅膜片上的四个压敏电阻（压电电阻）。微机械加速度计是另一种受到航空航天、汽车和生物医学行业广泛关注的设备。图 1.10 (b) 显示了这种设备的示意横截面图。地震质量响应加速度并偏转，从而导致质量和固定电极之间的电容发生变化。电容的变化是位移的量度，而位移又取决于加速度。
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静电传感与驱动：静电传感器与驱动的介绍、平行板电容器、平行板电容器的应用、指状电容器、梳状驱动器的应用。热传感与驱动：介绍、基于热膨胀的传感器与驱动、热电偶、热电阻、应用。磁驱动：基本概念与原理、微磁元件的制造、MEMS 磁驱动的案例研究。
机电系统设计和测试方法
摘要 机电一体化系统的元件包括机械、电气和电子，它们相互连接，不同部件之间的连接必须作为一个单元。如果在公共参数上进行通信，则系统的两个组件之间可以交换信息。接口是指处理系统中过程的所有方式。架构和系统边界内的接口数量和设计会显著影响系统的简单性、适应性和可测试性。接口包括硬件和软件，它们通过将功能从一个组件插入另一个组件来定义系统的功能。本文介绍了选择组件的方法以及在生产过程中测试系统的方法。最后，系统必须满足客户的要求。所讨论的机电一体化系统是在数字工厂中创建的工业产品。 关键词 机电一体化组件、设计结构、硬件和软件接口、多学科集成设计。 1. 引言 机电一体化是多个工程学科的一个分支，专注于电气和机械系统工程。这是关于机器人、电子、计算机、电信、系统、控制和产品工程的术语。该术语为技术和实际考虑提供了基础。日本安川电机的工程师 Tetsuro Mori 引入了“机电一体化”一词。此外，还注册了商标号“46-32714”。[1] 这家日本公司后来允许在公共场合使用该词，此后该术语开始在全球范围内使用。在词典中，该术语于 2005 年在拉鲁斯（法国）正式出现。如今，该词被翻译成多种语言，被认为是该行业必不可少的术语。[2] 法国标准 NF E 01-010（2008）将机电一体化定义为“在产品设计和制造中协同整合机械、电子、自动化和计算以增加和/或优化其功能的方法”。许多人将机电一体化视为一个现代词汇，与机器人或机电工程同义。机电一体化这一术语的使用表明了一个快速发展的跨学科工程领域。它涉及基于控制架构协调的机械和电子元件集成的产品功能设计。[3]
微机电系统
目标 提供有关 MEMS 技术和制造的基本知识。 课程目标 本课程应使学生能够： 1. 了解微制造的演变。 2. 学习各种制造技术。 3. 了解微传感器和微执行器。 4. 学习各种微执行器的设计。 第一单元简介（9 小时） 基本定义 – 微制造的演变 – 微系统和微电子学，缩放定律：静电力、电磁力、结构刚度、流体力学和传热的缩放。 第二单元微传感器（9 小时） 简介 – 微传感器：生物医学传感器和生物传感器 – 化学传感器 – 光学传感器 – 压力传感器 – 热传感器、声波传感器。 第三单元微执行器（9 小时） 微驱动：使用热力、压电晶体、静电力进行驱动。基于 SMA 的微执行器，微执行器：微夹钳、微电机、微阀门、微泵、微加速度计 - 微流体。第四单元 MEMS 制造技术（9 小时）MEMS 材料：硅、硅化合物、压电晶体、聚合物微系统制造工艺：光刻、离子注入、扩散、氧化、CVD、溅射、蚀刻技术。第五单元微加工（9 小时）微加工：体微加工、表面微加工、LIGA 工艺。封装：微系统封装、基本封装技术、封装材料选择。
用于生物医学应用的微机电系统 (MEMS)
摘要：电子微型化领域的重大进步已将科学兴趣转向一类新型精密设备，即微机电系统 (MEMS)。具体而言，MEMS 是指通常通过微加工技术生产的微尺度精密设备，该技术结合了机械和电气元件，用于完成通常由宏观系统执行的任务。尽管 MEMS 遍布日常生活的各个方面，但近年来，已有无数研究工作涉及 MEMS 在生物医学领域的应用，特别是在药物合成和输送、显微外科手术、微治疗、诊断和预防、人工器官、基因组合成和测序以及细胞操作和表征方面。MEMS 的巨大潜力在于其尺寸小的优势，包括易于集成、重量轻、功耗低、谐振频率高、可与电气或电子电路集成、由于大规模生产而降低制造成本以及高精度、高灵敏度和高吞吐量。在此背景下，本文旨在通过描述过去几年发展起来的制造主要材料和制造技术及其最常见的生物医学应用来概述 MEMS 技术。
微机电系统 (MEMS)
定期进行。通常，作业将在一个主题（章节）的第一次讲座中布置，并在新主题开始时交。希望您的作业代表您自己的工作，尽管允许甚至鼓励小组合作。项目：将分配一个设计项目。我们鼓励您提出自己的项目主题并与讲师讨论。对于您的项目，您需要进行广泛的文献综述，分析您选择的 MEMS 设备，并将结果包含在您的项目报告中，该报告将采用 IEEE 格式。您将在课堂上进行 10-15 分钟的 Power Point 项目演示。对于研究生（ECE 6370），您需要对您选择的 MEMS 设备进行 COMSOL 仿真分析或实验性 MEMS 设备测试。结果预计将包含在您的项目报告和演示文稿的模拟结果中。对于 ECE 4370 学生，我们鼓励（但不要求）您进行 COMSOL 模拟或实验。课程项目的更多详细信息将在课堂上提供。
三维微机电系统 mems ...
已经开发出一种用于制造和组装三维 MEMS 结构的新型多晶硅表面微加工技术。已成功在硅基板上制造了包含玻璃增强肋的单层多晶硅元件和层压多晶硅面板，这些面板具有坚固且连续的铰链，便于平面外旋转和组装。为了实现稳定的三维结构，该设备的其中一个可升降面板组件以一排开窗结束，而配合的可旋转元件具有一组匹配的突出微铆钉，这些微铆钉具有可弯曲的倒钩，这些倒钩易于弯曲以方便它们的连接和组装。由于微铆钉倒钩尖端之间的间距大于配合窗口中的开口，因此倒钩在穿过开窗时会向内弯曲，然后在离开窗口时展开到其原始形状，从而形成永久锁定的接头和三维结构。利用该技术已经开发出一种机械夹钳，它将用于与有可能植入人体的聚合物镜片连接并改变其焦点。将传统微电子技术与三维微动态机械元件无缝集成是微机电系统 (MEMS) 技术的突出目标之一。传统的微电子集成电路 (IC) 处理主要是二维制造技术。另一方面，许多 MEMS 微传感器和微执行器应用需要三维元件。由于 MEMS 技术是 IC 处理的延伸，因此主要挑战是实现在所有三个维度上都具有物理上较大和高分辨率特征的机械元件。大多数常见的 IC 制造工艺要么牺牲平面分辨率来换取深度，要么牺牲垂直特征尺寸来实现高平面分辨率。