【2017年整理】silicon as a mechanical material翻译.doc

姓名：陈静 学号：1001170101 翻译范围：第1-3页 作为机械材料的硅 摘要：单晶硅之所以越来越多地被各种各样新的商业产品应用不是因为它行之有效的电子性能，而是它优良的机械性能。此外，最近在工程文献中的趋势表明人们越来越多地使用硅作为机械材料因为他们将广泛发展价格低廉、批量制作、高性能传感器和容易与迅速增殖微处理器配合的传动装置作为终极目标。该评论描述了采用硅作为机械特性、硅的相关机械特性和特定于微型机械结构的具体处理技术的优势。最终，这种新技术的潜力被文献中许多详细的例子阐明。很显然，作为电子材料的硅补充其传统角色将被很多机械应用积极利用。并且，硅的这些多学科用途将大大改变我们对所有类型的微型机械装置和组件的思维方式。 一、介 绍 同样，硅已经彻底改变了我们对电子的思维方式，这种多用途的材料现在已经处于改变传统的微型机械装置和组件的看法的过程中。现在，至少有8个企业生产和销售以硅为基础的调压计传感器（制造业长达10年），一些有源器件或整个电路集成在同一硅芯片上，一些价值高达10000磅。德州仪器已经销售了一个在几个计算机终端盒绘图机产品上的热点头，其中活跃印刷元素研磨地接触纸是一种硅集成电路芯片。由惠普销售的高带宽频率合成器的关键探测器组件是一个硅晶片，它的悬臂梁已经被刻蚀来从而为二极管探测器提供热隔离区域。光纤通信系统的高精度定位和耦合是由仅仅是由来自非物质的西部电气刻蚀硅片产生的，因为这是高精度要求的唯一技术能力。在IBM内部，墨水喷射喷嘴阵列和充电板总成刻蚀硅片再次证明高精度集成电路技术的能力。这些硅微观力学的例子不是实验室的好奇心。大多数都是过去的10年里商业发展不够完善的构想。 微观力学的基础是硅，作为一个电子材料，它结合其传统角色，利用先进的精密加工技术，也可以被利用为一种高精度高可靠性的高强度机械材料，尤其适用于小型机械设备和组件的地方必须集成或和界面上的电子产品例如上面给出的例子。 持续发展的硅微机械应用程序知识只是现有技术驱动向小型化的一个方面，这种小型化是许多不同工程学科追求的一个广泛战线。当然硅微电子在不断追求小型化中仍然是成功的最明显的。在这个非凡的成功故事中有4个因素起着至关重要的作用：（1）活性材料，硅是丰富、便宜并且现在可以可控制地加工和生产到无与伦比的纯净和完美的标准；（2）硅处理本身是建立在非常薄的沉积薄膜上的，这一点高度服从小型化；（3）设备形状和模式的定义和复制是采用照相技术，这种技术在历史上也能高精度和服从小型化；最后但也是最重要的一个商业和实用的角度，（4）硅微电子电路是批量伪造的。集成电路晶片的生产单位不是一个个体可供出售的物品，但包含成百上千的相同的芯片。如果不是这种情况，我们可以肯定从未负担安装微处理器在手表或微波炉上。 人们越来越清楚的认识到这相同的四个因素，这四个因素促使了硅微电子工业的兴起并且可以被利用在设计和制造范围广泛的小型机械设备和组件。高纯度和结晶完美的可用硅有望以某种方式优化由硅制成的设备的机械性能，而电子性质已经由同样的方式被优化以提高性能、可靠性和重现性的设备特征。薄膜和光刻制造过程使实现各种各样极小且高精度机械结构成为可能，电子电路以相同的过程发展起来。复杂、微型机械部件只能由大容量批量制造技术来制造。最后，在混合设备设计和广泛应用新领域中的新概念，如集成传感器的硅头（打印和数据存储），现在独特和紧密的集成机械和电子设备增强了这个新概念的可行性，我们将在这里讨论这些容易完成制备方法的设备。 应用程序是多样化的，随着在几个地区的重要潜在影响，硅微观力学的广泛的多学科方面也带来了问题。一方面，材料、流程和制造技术均来自半导体行业；另一方面，应用领域主要是在机械工程和设计上。虽然这两个技术领域由于通信和技术互动的机会有限被广泛传播，但是新的微观力学技术在未来几年的广泛和实际开发将需要机械和集成电路工程这两个学科的工人之间亲密的合作。本文的目的是为了通过审查硅微观力学的范围和使电气工程领域的大量硅频谱处于它能力影响之下来扩大这条通信线路。 在接下来的小节中，我们将讨论硅的一些有关机械方面的问题，并比较其他更典型的机械工程材料。第三节描述了主要的微技术，这些微技术已经使硅“芯片”发展成为各种各样的与服从传统批量制造并与集成电路兼容的机械结构。接下来的四个部分有一个广泛的列表组成，其中包括商业的设备和实验设备等，它们至关重要地依靠能力在硅上构建微型、高精度、高可靠性的机械结构。这个列表符合阐明广泛应用程序这个最主要的目的。最后，在第八部分我们将以当前和未来趋势的讨论作为圆满结尾。底层的消息是，硅微观力学不是硅微电子学一个发散的、不相关的、独立的扩展，而是向硅更复杂的、多样的、有用的集成设