MEMS微镜结构分析
MEMS微镜结构分析
MEMS扫描镜介绍,MEMS微镜按原理区分
MEMS扫描镜介绍,MEMS微镜按原理区分 MEMS微镜是指采用光学MEMS技术制造的，把微光反射镜与MEMS驱动器集成在一起的光学MEMS器件。MEMS微镜的运动方式包括平动和扭转两种机械运动。对于扭转MEMS微镜，当其光学偏转角度较大（达到10°以上），主要功能是实现激光的指向偏转、图形化扫描、图像扫描时，可被称为“MEMS扫描镜”，以区别于较小偏转角度的扭转MEMS微镜。 MEMS扫描镜是激光应用必不可少的关键激光元器件，应用领域已渗透到消费电子、医疗、军事国防、通讯等。这其中有已经量产的应用，还有许多概念性的应用。主要应用领域有三个方面：激光扫描、光通讯、数字显示。扫描镜主要可用在激光雷达LiDAR、3D摄像头、条形码扫描、激光打印机、医疗成像；光通讯主要指光分插复用器、光衰减器、光开关、光栅；数字显示指高清电视、激光微投影、数字影院、汽车抬头显示（HUD）、激光键盘、增强现实（AR）等方面的应用。 MEMS微镜在激光雷达的应用 MEMS微镜在3D摄像头中的应用 MEMS微镜在光学通讯中的应用 MEMS微镜在激光虚拟键盘的应用 MEMS微镜在DLP的应用是一个成功的例子。DLP显示的核心技术则是采用静电原理的MEMS微镜组成的阵列，每一面微镜构成一个单色像素，由微镜下层的寄存器控制特定镜片在开关状态间的高速切换，将不同颜色的像素糅合在一起。DLP技术在1987年问世，最初仅用于国防，直到1996年才投入商业化应用：投影仪。 与传统的35毫米胶片电影相比，DLP影院显示技术所呈现的影像色彩更鲜艳、更精准。这多亏了DLP显示引擎光学效率的BrillianColor（极致色彩）技术，这种技术不仅让电影
MEMS微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)
MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS 是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。 MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。 MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。 MEMS是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。采用与集成电路（IC）类似的生成技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。 完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。沿着系统及产品小型化、智能化、集成化的发展方向，可以预见：MEMS会给人类社会带来另一次技术革命，它将对21世纪的科学技术、生产方式和人类生产质量产生深远影响，是关系到国家科技发展、国防安全和经济繁荣的一项关键技术。 制造商正在不断完善手持式装置，提供体积更小而功能更多的产品。但矛盾之处在于，随着技术的改进，价格往往也会出现飙升，所以这就导致一个问题：制造商不得不面对相互矛盾的要求——在让产品功能超群的同时降低其成本。 解决这一难题的方法之一是采用微机电系统，更流行的说法是MEMS，它使得制造商能将一件产品的所有功能集成到单个芯片上。MEMS对消费电子产品的终极影响不仅包括成本的降低、而且也包括在不牺牲性能的情况下实现尺寸
Bimorph结构MEMS微镜热驱动性能分析研究
目录 第一章绪论 (1) 1.1研究背景及意义 (1) 1.1.1 MEMS简介 (1) 1.1.2 MEMS的应用领域 (2) 1.1.3 MEMS加工技术 (3) 1.2研究现状 (5) 1.2.1 概述 (5) 1.2.2 MEMS微镜及其分类 (5) 1.2.3 MEMS微镜的应用 (6) 1.3本文研究的主要工作 (9) 1.4文章结构安排 (10) 第二章电热型MEMS微镜 (11) 2.1电热型MEMS微镜驱动方式 (11) 2.2 电热Bimorph结构MEMS微镜 (13) 2.3 本章小结 (16) 第三章电热Bimorph结构的热分析 (17) 3.1 概述 (17) 3.2 电热Bimorph结构热传递模型 (17) 3.2.1 电热Bimorph结构的真空模型 (17) 3.2.2 电热Bimorph结构的空气模型 (18) 3.2.3 热传递模型分析 (19) 3.3 电热Bimorph的温度分布 (19) 3.3.1 解析法 (19) 3.3.2仿真迭代逼近法 (22) 3.3.3 解析法与仿真迭代逼近法验证和对比 (22) 3.4 空气对流系数的推导 (23) 3.5 本章小结 (25) 第四章热MEMS微镜的热串扰分析 (26) 4.1 概述 (26) 4.2 电热MEMS微镜的热串扰 (26) 4.3 电热MEMS微镜的热串扰模型 (27) 4.3.1 点热源的热串扰模型 (28)
4.3.2线热源的热串扰模型 (30) 4.3.3考虑空气对流的热串扰模型 (32) 4.4热串扰模型仿真与测试结果 (33) 4.4.1 点热源模型：热源位置与串扰 (33) 4.4.2 点热源模型（α=0）热阻及功率与串扰 (34) 4.4.3 点热源模型（α=1）参数热阻及功率与串扰 (37) 4.4.4 线热源模型 (40) 4.4.5 模型对比分析 (43) 4.5 本章小结 (44) 第五章电热MEMS微镜的芯片衬底温度研究 (45) 5.1 概况 (45) 5.2 MEMS微镜衬底温度模型 (45) 5.2.1 MEMS微镜衬底温度静态模型 (45) 5.2.2 MEMS微镜衬底温度动态模型 (46) 5.3 MEMS微镜衬底温度模型仿真及验证 (47) 5.3.1 MEMS微镜衬底温度静态模型仿真 (47) 5.3.2 MEMS微镜衬底温度动态模型仿真 (49) 5.4 MEMS微镜衬底温度模型分析 (50) 5.5 本章小结 (51) 第六章仿真与测试结果分析 (52) 6.1 Bimorph结构的对流系数仿真与验证 (52) 6.2热串扰模型仿真与测试 (53) 6.3 本章小结 (55) 第七章总结与展望 (56) 7.1 论文总结 (56) 7.2 工作展望 (57) 参考文献 (58) 攻读硕士学位期间公开发表的论文 (63) 附录 (64) 致谢 (65)