微機電系統(Microelectromechanical Systems/MEMS)是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術，它的操作範圍在微米尺度內。微機電系統由尺寸為1至100微米(0.001至0.1毫米)的部件組成，一般微機電裝置的通常尺寸在20微米到一毫米之間。微機電系統在日本稱微機械(micromachines)，在歐洲稱微系統技術(Micro Systems Technology，MST)。比微機電系統更小，在奈米範圍的類似技術稱為奈機電系統(Nanoelectromechanical Systems，NEMS)。
微機電是一種結合了微電子技術和機械技術的新型技術。MEMS 系統通常由微型尺寸的機械元件和電子元件組成，可以用於各種應用，包括傳感器、控制器、和執行器等。
微機電的應用非常廣泛，包括：
* 傳感器：微機電傳感器可以用來測量各種物理量，例如壓力、溫度、加速度、光線、和濕度。
* 控制器：微機電控制器可以用來控制各種設備，例如機器人、醫療器械、和汽車。
* 執行器：微機電執行器可以用來產生各種運動，例如推力、拉力、和扭矩。
微機電系統與分子奈米技術或分子電子學的超前概念不同。它們內部通常包含一個微處理器和若干取得外界資訊的微型感測器。相比大尺寸的機械裝置，由於MEMS的大表面積與體積比，MEMS在設計時需要考慮環境電磁作用(例如靜電荷和磁矩)和流體動力學(例如表面張力和粘度)。 MEMS技術與分子奈米技術或分子電子學的區別在於後者還必須考慮表面化學。
微機電系統的實現得力於用來製造電子裝置的半導體加工技術，並加以改造，使微機電系統可以應用到實際上。這些加工方式包含了微米等級的模塑成型(molding)、鍍層(plating)、濕式蝕刻法(氫氧化鉀，四甲基氫氧化銨)和乾式蝕刻法(RIE和DRIE)、放電加工(EDM)，和其他一些能夠製造微小型裝置的加工方式。
微機電系統應用的一個知名實例是在蘋果公司的行動通訊裝置中，該公司較新的手機用MEMS振盪器取代以往的石英晶體振盪器產生時脈訊號，但由於氦原子會滲入MEMS積體電路的封裝內，改變MEMS振盪電路的工作情況，因此使氦氣影響了iPhone、Apple Watch和iPad等裝置的使用，以致使用者處於不知覺氦氣洩漏環境的時候手機失效，直到離開氦氣洩漏環境一段時間，氦氣消散後才恢復，此事經媒體報導後廣為人知。
微機電系統是微米大小的機械系統，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產生的系統。這些系統的大小一般在微米到毫米之間。在這個大小範圍中日常的物理經驗往往不適用。比如由於微機電系統的面積對體積比比一般日常生活中的機械系統要大得多，其表面現象如靜電、潤濕等比體積現象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似於生產半導體的技術如表面微加工、體型微加工等技術製造的。其中包括更改的矽加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、放電加工等等。
生產微機電系統的公司的大小各不相同。大的公司主要集中於為汽車、生物醫學或電子工業生產大批次的便宜的系統。成功的小公司則集中於生產創新的技術。所有這些公司都致力於研究開發。隨著感測器的發展微機電系統的複雜性和效率不斷提高。
常見應用有：
在噴墨印表機里作為壓電元件
在汽車裡作為加速規來控制碰撞時安全氣囊防護系統的施用
在汽車裡作為陀螺儀來測定汽車傾斜，控制動態穩定控制系統
在輪胎裡作為壓力感測器，在醫學上測量血壓
數位微鏡晶片
微型麥克風陣列
MEMS微型投影儀
在電腦網路中充當光交換系統，這是一個與智慧型技術的整合
微機電技術仍在不斷發展，未來可能會在以下方面取得突破：
* 微型化：微機電系統的尺寸將會越來越小，從而可以用於更小的設備。
* 功能性：微機電系統的功能將會越來越強大，可以用於更複雜的應用。
* 成本效益：微機電系統的成本將會越來越低，從而可以更廣泛地應用。
目前微機電最大的發展難題在於動力源，主要只能用化學能，但有效使用時間太短，使用核能會有輻射的問題，如果動力源得到突破性進展，那將是微機電可以大量運用的新里程碑。
Reference
Multi-Lingual Wikipedia
Google Bard
沒有留言:
張貼留言