MEMS设计中流体相关多物理场耦合问题

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在电子电路设计中，需要处理多物理场耦合问题，电子元器件的散热和电磁、固体变形和应力等的耦合作用，为了进行优化设计，往往需要求物理场的梯度，所以经常要改方程，应用FEPG可以通过改方程生成程序，大家可以结合MEMS设计中和流体相关多场耦合问题的求解展开讨论！

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MEMS(微电子机械系统)是一种基于半导体材料硅的微加工技术，应用于制造尺寸从毫米到微米量级的具有能量转换和传输功能的器件和装置，例如微齿轮、微探针、微弹簧、微轴承、微阀门和微传感器等。
　　MEMS器件在生物医学领域中的首次应用是70年代,在可重复使用的血压变换器中采用硅/石英微机械加工的压力传感器。
　　近几年来，MEMS器件正在加速向具有信号处理功能的微传感器芯片，以及能够完成独立功能的“片上系统”(微系统)方向发展。近年来国外一些著名厂商将MEMS技术推广应用到光电领域，研制成功微型光电子系统，进一步拓展了MEMS技术的应用领域。
　　Agere公司日前新推出业界首款三维MEMS系统，该系统由微镜像开关和驱动器芯片等一系列器件构成，集光、电、微机械和微封装技术于一体，其优势是能够简化交换设备和交叉连接等光纤联网系统的设计和制造，大大加快全光网技术和设备的发展步伐。
　　TI公司为高清晰度显示设备而研制的数字光处理器件(DLP)也属于一种MEMS系统，这款产品的核心是一种数字微镜器件(DMD)光半导体芯片。由于DLP技术不断实现商业化，该技术的应用也越来越广泛，目前全球已经有将近40家著名的TV和放映设备厂商开始采用DLP子系统。LG公司也在韩国电子展览会上展示了一款采用DLP子系统的52英寸彩电。
　　美国MEMSIC也在日前推出一款集成了振动传感器和控制电路的MEMS芯片，这款新产品采用先进的半导体工艺制造，适用于家电、汽车安全气囊和游戏机等产品。在游戏机中，MEMS芯片组成的器件可以取代游戏机中的操作杆或者按键，用户只需改变这种器件的位置，即可随心所欲地控制整个游戏过程，获得更佳的享受。
　　微传感器最热门的趋势之一是“片上系统”构想，也就是说要制成微系统，而不仅仅是微传感器。这种研究工作大多是在许多大学里进行的，例如：位于俄亥俄州克利夫兰市的CaseWesternReserve大学，在研究开发集成MEMS流体处理系统方面，包括应用于分析仪器中的新型微阀门和微量泵等方面，已取得一些研究成果。这些装置全都是将传感、传动及控制单元集成到一个单片式流体控制系统中。该大学正在进行的另一项研究工作是，微机械加工生物传感器高密度阵列结构。利用这种结构，可以在复杂的混合物中对目标化学分析物进行识别和量化，可以用于神经系统监测和生物监测、药品检测及保健检测诊断中。开发工作涉及的特殊问题有：需要双分子接受器组合库，适用于接收器在变换器元件上定位的方法，双分子接收器在阵列中将特殊立体布局的方法。
　　美国加州的斯坦福大学，在研究开发MEMS技术和器件方面成绩斐然。该校与位于帕萨迪纳市的加州理工学院协作，研究开发脑细胞组织探针，并已证实MEMS器件具有再生某些神经细胞组织能力。另外，作为片上微仪器研究开发的重点内容之一，斯坦福大学证实，MEMS技术可以用于光刻工艺中。光刻的片上MEMS仪器可能已经不是遥远的事了。斯坦福大学与位于加州米尔皮塔斯市的LucasNova-Sensor公司联手，一直在研究开发强有力的新微机械加工技术———深度活性离子蚀刻(DRIE)。这种技术将可能实现对硅作深度达200μm蚀刻，同时蚀刻出线宽小到20μm并接近理想状态的垂直墙、窄沟道及孔，而且可以保持高精度和较大的纵横尺寸比。这项技术成果将促进MEMS技术在生物医学领域的进一步应用。《中国电子报》2002.3.1