分别从军事应用和民用两个角度介绍微电子机械在各个领域的应用。显示了MEMS在传感器方面的广阔前景。

微电子机械系统（MEMS）技术在军工和民生的应用及发展趋势

引言

微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems,简称MEMS）是20世纪80年代末

在成熟的微电子设计和加工技术的基础上发展起来的一种新兴技术，它是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究设计制造具有特定功能的微型装置。它结合了机械可动结构和大规模、低成本、微电子加工的优点，在微小尺度上实现与外界电、热、光、声、磁等信号的相互作用。微电子机械系统通常指特征尺度大于1nm小于1μm，结合电子和机械部件并集成了IC工艺的装置。MEMS在航空、航天、军事、汽车、生物医学、环境监控等人们所接触到的几乎所有领域都有十分广阔的应用前景，它是未来国防领域及国民生活领域的关键技术和支撑技术。

MEMS的突出特点有：

1． 微型化：MEMS硬件不仅体积小而且重量轻，耗能低，惯性小，谐振频率高。

2． 以硅为主要材料，机械电器性能较好；硅的强度、硬度和弹性模量与铁相当，密度

类似铝，热传导接近钨。

3． 多样化：MEMS含有数字和总线接口，具有在网络中应用的条件，便于与PC系统

集成。

4． 集成化：可以把不同功能，不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成在

一起，或形成微传感器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系

统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。

5． 多学科交叉：MEMS技术集成了电子信息，机械制造，材料与自动控制，物理，化

学等诸多学科，并应用了当今许多高科技成果。

MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，MEMS工艺已经应用于军民生活

中。本文就它在国防和民用领域的应用作一介绍，并分析它未来的发展前景。

一、 MEMS技术在军事设备中的应用状况

众所周知，最尖端的科技总是先应用于国防，MEMS也一样，军事领域是它应

用最早的领域之一。这很大程度上推动了MEMS技术的飞速发展。当前，MEMS

技术在军事上的应用被世界各个国家所重视。美国国防部高级研究计划局（DARPA）

把MEMS技术确认为美国急需发展的新兴技术，并资助了大量MEMS项目，大力

发展小型惯性测量装置、微全分析系统、RF传感器、网格传感器、无人值守传感

器等项目，应用于单兵携带、战场实时监测、毒气以及细菌检测、武器安全、保险

和引信、弹道修正、子母弹开仓控制、超低功率无线通信信号处理、高密度低功耗

的数据存储器件、敌我识别系统等方面。MEMS在军用设备中的应用日渐广泛和深

入。

1.1 MEMS技术对武器平台的优化

在海上武器应用方面，MEMS引信保险和引爆装置已成功用于潜艇鱼雷

对抗武器上。引信保险和引爆装置的工作包括三个独立步骤:发射鱼雷后解除

炸药保险，引爆（引信）和防止在不正确的时间爆炸（保险）。使用镀有金属

层的硅结合巧妙的封装技术，MEMS引爆装置要比传统装置小一个数量级，

可安装在6.25英寸的鱼雷上，这是其他技术很难办到的。

在陆地应用方面，包括灵活而且坚固的爆破装置、发射装置和其他使用MEMS

惯性制导系统的武器平台。MEMS加速度计能承受火炮发射时产生接近10.5g

的冲击力，可以为制导导弹提供一种经济的制导系统，同时使导弹的可靠性