针对MEMS粘附现象,论述了有关粘附问题的研究现状,揭示了粘附的本质和研究范围,介绍了目前研究粘附问题所用的分子动力学、连续介质法、准连续介质法、蒙特卡罗法及纳米压痕法和悬臂梁法等各种计算和实验的前沿方法,并对粘附研究的发展提出了初步展望.

随着材料尺寸、加工尺寸的日趋减小,尺寸效应对系统的影响越来越明显,如何控制微电子机械中的粘着力,已成为微电子机械系统提高性能、批量生产、走向市场的关键因素.本文首先介绍了国内外粘着力的研究理论;根据Hamaker理论,推导出圆锥-平面型、四棱锥-平面型、抛物面-平面型模型之间包含斥力项的粘着力表达式;并仿真得到数值结果,从而对微电子机械设计提供理论基础.

利用SOC驱动MEMS先进的传感器件设计了微型化、智能化、多功能、功耗低的便携式双轴式数显倾角仪。该倾角仪以SOCLPC2220为平台，使用嵌入式实时操作系统μC／OS—Ⅱ，根据采集到的基于MEMS技术的MXD2020E加速度传感器的输出信号，计算出相应轴向的倾角变化，并通过LCD显示器显示测量结果。该倾角仪具有使用便携、测量精确、智能等特点，适用于高精度条件下的倾角测量。

MEMS陀螺仪是MEMS惯性测量组合单元中的重要组成部分,其精度的高低直接影响到整个组合单元的输出精度.本文介绍了MEMS音叉式振动陀螺仪的结构特点及工作机理,主要建立了其误差模型,对原理性误差进行了定性分析,给出了影响其精度的主要干扰源,并提出了误差补偿的方法.

介绍一种悬臂梁式硅微加速度计的结构与工作原理,并利用ANSYS软件进行了仿真模拟.采用体硅"无掩膜"腐蚀技术,对设计出的敏感芯片进行了工艺试制.通过合理的设计,使挠性梁腐蚀区域侧面上产生(311)面,通过控制所产生的(311)面对(111)面的侵削作用,获得了所需结构.为提高灵敏度和线性,该加速度计采用静电力反馈闭环控制方式,检测与处理电路采用高精度双极线性电路工艺进行了工艺流片.利用多芯片组装工艺进行了敏感芯片与一次集成的检测和处理电路的混合封装.经测试硅微加速度计性能为量程±50g,分辨率3×10-3g,非线性<5×10-4,质量为9.6g.

胃肠道无线内窥镜主要用于胃肠道疾病的诊断.其核心部分为一可吞服的胃肠道摄像无线发射的药丸,可将摄取到的胃肠道图像通过调制以无线方式发送出体外,然后经过信号解调,还原出视频信号,由计算机进行图像采集和处理.研究的关键在于摄像药丸的微型化和无线传输图像的稳定性.利用MEMS技术可以大大缩小摄像电路和发射电路的尺寸,从而大大缩小摄像药丸的体积.

描述了一种基于相移显微干涉术的MEMS测试方法，达到了纳米级分辨力．从理论上分析了4种常用相移算法对测量过程主要噪声（相移器的移相误差和探测器的非线性响应误差）的抑制作用，并选定了适合本系统的Hariharan算法．通过对经过美国国家标准研究院（NIST）认证的一个台阶高度的测量，验证了各种算法的测量精度，说明Hariharan算法对噪声有更强的抑制作用，其测量重复性在亚纳米量级．

有机磷农药（OPP）的大量使用已对环境水体造成污染.针对水中痕量有机磷农药检测的需要,设计并利用MEMS工艺制备了自带解吸加热器的微热板预富集芯片.为提高温度均匀性,芯片工作区背面留有硅膜;以马拉硫磷为例研究了预富集芯片工作区的温度均匀性及吸附膜厚度等对富集效果的影响.结果表明,提高预富集芯片解吸时工作区温度的均匀性有助于获得高的被测物浓度脉冲,从而改善离子迁移率谱仪（IMS）检测效果;在室温5m in搅拌采样的情况下,聚二甲基硅氧烷（PDMS）吸附膜厚度为30μm的芯片富集效果优于PDMS膜厚度为65μm和100μm的芯片.

介绍了传统给药方式的局限性、微针应用于新的药物传输方式——透皮给药的优点以及微针的特点,并提出了一种基于微机电系统技术制作同平面金属微针的方法.采用该方法可制备实心微针和空心微针.这两种金属微针均采用电镀技术制作,既降低了成本又提高了微针的强度.微针为楔形,边缘比较光滑,针尖有较锋利的尖端,改善了刺入皮肤的效果;针体长度400μm,厚度50μm,其中空心微针中的微流道宽度为50μm.此类微针便于改变尺寸以满足不同的需要.用该微针进行了刺入鼠皮的实验,验证了该微针刺入皮肤的有效性.

根据微机电系统（MEMS）加工工艺特点和初始位置定位机构的设计要求,设计了两种MEMS初始位置定位机构的结构方案.通过力学分析,求出了定位机构解除定位所需要克服的阻力计算公式,用ANSYS仿真验证了其正确性.根据满足系统性能要求和利于装配两者均衡的原则,对两种定位机构的设计方案进行了对比研究,选择能减少阻力的MEMS初始位置定位机构.采用MEMS工艺中的LIGA工艺加工出初始位置定位机构.用VDS92-1430离心实验机分别加速到3 000 r/min、5 000 r/min、8 000 r/min和12 000 r/min进行离心实验.实验结果表明,设计的MEMS初始位置定位机构能正常工作,性能达到了设计要求.