壓電MEMS迎來黃金時代，培訓課程精彩紛呈

驕陽如火的七月，匯集著陽光的色彩；熱情奔放的七月，洋溢著歡樂的氣息；多姿多彩的七月，享受著知識的盛宴。由麥姆斯諮詢主辦，上海傳感信息科技有限公司和華強電子網協辦的《第23期「見微知著」培訓課程：壓電MEMS與傳感器》，於2020年7月24日至26日在無錫圓滿落幕！

《第23期「見微知著」培訓課程：壓電MEMS與傳感器》學員合影留念

近年來，壓電材料已成為深入到現代社會各個層面的重要功能材料。對於壓電器件來說，目前正在經歷一個光明的快速發展期！為滿足廣大MEMS從業人員對壓電技術的知識渴求，麥姆斯諮詢特開辦《第23期「見微知著」培訓課程：壓電MEMS與傳感器》，邀請八位擁有豐富產業化經驗的企業技術負責人員和學術界的一線研究人員，為大家深入解讀壓電MEMS核「芯」技術，其中涵蓋：壓電材料體系知識概述、射頻濾波器（SAW和BAW濾波器）、壓電MEMS超聲換能器和指紋識別傳感器、SAW傳感器和SAW微流控、壓電MEMS微鏡、壓電MEMS變形鏡、壓電MEMS微振動臺和壓電MEMS馬達等，同時對於壓電薄膜材料（PZT和AlN）的製備方法以及壓電器件的設計仿真和製造工藝進行了詳細介紹。

培訓現場座無虛席，學員反響熱烈，下面就跟著我們一起到教室看看吧！

培訓現場圖：學員們認真聆聽講師授課

名師雲集指明方向，如沐春風沁人心脾！

7月24日上午，來自美國伊利諾伊厄巴納-香檳大學的終身教授龔頌斌為大家帶來了《壓電材料體系綜述和射頻濾波器》。課程開始前，龔頌斌老師首先對大家的行業背景以及主要關注方向進行了初步了解，以便講課過程中有的放矢。隨後龔頌斌老師對MEMS市場進行了簡要分析，通過多圖對比，指出MEMS市場近幾年雖呈指數型增長，看起來非常火爆，然而MEMS市場又是殘酷的，因為它的價格在呈直線下降趨勢，因為一旦MEMS進入消費類電子領域，價格就遭到了打壓式下降。接著，龔頌斌老師通過圖表簡單對比分析了SAW（聲表面波）、BAW（體聲波）和FBAR（薄膜腔聲諧振濾波器）的優缺點後，以「板書+電子課件講解」的方式，對FBAR的發展歷程及加工工藝和封測技術進行了深入講解，龔老師提到，對於任何MEMS器件來說，無論是從成本上還是複雜度上來說，封測的比重佔據了60%~70%，因此針對這部分內容，龔老師結合實際加工過程中所遇到的常見問題，為學員們進行了一一講解。課程內容乾貨滿滿，時不時舉起手機拍攝的畫面屢見不鮮，有些意猶未盡的學員，下課後還抱著書本請教龔老師，學習熱情澎湃！

美國伊利諾伊厄巴納-香檳大學的終身教授龔頌斌的授課風採

7月24日下午，首先是上海思立微電子科技有限公司研發工程師黃景澤為大家帶來《基於PMUT的指紋識別傳感器和飛行時間（ToF）傳感器》課程的講解。黃景澤老師以超聲波換能器基本概念的講解開啟了此次課程之旅，在簡單介紹了PMUT（壓電MEMS超聲波換能器）和CMUT（電容式MEMS超聲波換能器）這兩類超聲波換能器及其區別之後，黃景澤老師著重對PMUT的結構和工作原理進行了講解，之後又通過結合市場上的典型產品，分別列舉了兩種器件測試方法，包括阻抗測試和振動位移測試，詳盡透徹的講解讓學員茅塞頓開。隨後，在對三類指紋識別傳感器（包括電容式、光學式和超聲波式）進行了簡單介紹之後，黃景澤老師結合動圖，重點闡述了基於PMUT的指紋識別傳感器的關鍵技術，包括與CMOS單片集成的設計以及製造工藝等。在對基於PMUT傳感器的應用領域的講解中，黃景澤老師以基於PMUT的ToF（飛行時間）傳感器為主，提到目前利用ToF測距是所有應用的基礎，同時ToF技術還可用於手勢識別以及兒童滯留檢測等，對於車內兒童滯留的監測，相比於攝像頭和紅外光技術，超聲技術的優勢更是有目共睹，如不受環境溫度和環境光的影響，也不受車內空氣流動的影響等。黃景澤老師在課程最後說到，相較於傳統超聲傳感器（體材料製備），MEMS器件體積更小，且電路系統可以與MEMS PMUT集成在同一晶片內，具有功耗更低、可陣列化、測量精度更高以及可測方位等優勢。

上海思立微電子科技有限公司研發工程師黃景澤的授課風採

當天下午第二節課程主題為《SAW傳感器和SAW微流控》，由SAW領域技術學者周劍講授。周劍老師課程開始首先對SAW的基本概念做了簡短的概述，通過層層遞進，引出SAW傳感器的基本原理及其最大優勢：無線無源。說到SAW器件的加工，周劍老師選擇幾個關鍵點進行重點講解，其中包括紫外光刻工藝、電子束曝光與加工設備等。隨後，周劍老師通過結合視頻，對基於聲表面波的微流體驅動進行了詳細講解，令學員看得更加直觀，紛紛表示收穫頗豐。同時周老師對於聲線、粒子集聚、微崩、藥物霧化等SAW片上微流控應用也進行了重點闡述，理論聯合案例，寓教於學。課程最後，周劍老師提到目前大多數的微流控解決方案是昂貴且吞吐量低的，儘管大部分的SAW微流體成功都集中在研究領域，但基於SAW的微流控產業正在興起，基於聲流對細胞的無損操作以及有效控制，未來SAW微流控將在單細胞檢測以及生物診斷中蘊含著巨大的市場。

SAW技術學者周劍的授課風採

7月25日上午，我們迎來了麥姆斯諮詢培訓史上的首次突破：遠程直播教學，由華中科技大學餘洪斌教授為大家帶來的《壓電MEMS微鏡和壓電MEMS變形鏡》，此次課程前期準備充分，培訓效果完全不輸現場教學，獲得了學員們的一致認可。課程之初，餘洪斌老師先對MEMS微鏡的技術背景進行簡單闡述，從而引出其工作原理和技術特性。隨後分別對靜電驅動、熱驅動、電磁驅動和壓電驅動的原理及其優缺點進行了對比分析和總結，並提到最理想的驅動方式還是壓電驅動。在對壓電材料薄膜化製備工藝的講解中，餘洪斌老師著重講解了三種材料，分別是：PZT壓電薄膜、ZnO壓電薄膜和AIN壓電薄膜，最終AIN以無鉛、製備工藝簡單、與CMOS兼容和耐高溫等優點獲得「勝利」。然而當前AIN壓電薄膜的研究和應用主要集中於聲學相關器件，那麼能夠用於微鏡呢？為了能夠讓學員對壓電式MEMS微鏡有更清晰的認知，餘老師也是拋磚引玉，拿出了自己研究成功的器件及測量數據與學員分享，啟發大家思考。對於如何提升壓電式MEMS微鏡性能，餘老師從三點給出了建議：提升材料壓電性能、分段驅動和採用雙壓電層驅動。隨後，餘洪斌老師又分別介紹了壓電MEMS變形鏡的技術發展現狀及其面臨的問題。最後餘洪斌老師提到，我們對於器件性能的需求方面，結構強度和響應頻率與低驅動電壓和大位移變形是互為矛盾的，我們最終器件結構設計的核心是：依據實際使用需求尋找性能平衡點。緊接著，當天上午我們又迎來了中國工程物理研究院副研究員杜亦佳為大家講解《壓電MEMS微振動臺、壓電MEMS馬達》。首先，杜亦佳老師簡要概述了幾種MEMS微執行器，包括靜電執行器、熱執行器、電磁執行器以及壓電執行器的概念和特點，並對比分析了幾種執行器的優缺點，其中針對壓電執行器，需要解決三個問題：行程問題、工藝問題以及驅動電壓問題，杜亦佳老師也分別對這三個問題的解決方案進行了詳盡解答。隨後，在對壓電MEMS多自由度微振動臺和壓電MEMS馬達的結構設計和製造工藝的講解中，杜亦佳老師通過列舉主要參數、對比仿真圖形、結合工藝流程視頻等方式，讓學員多角度地認識和學習了兩個器件的關鍵知識。杜亦佳老師提到，相對於傳統電機，壓電微執行器可實現陣列化、批量化設計，且設計自由度高，可實現複雜動作，結合閉環控制還可實現動作之間的有效配合與精確步進，優勢巨大。課程最後，對於壓電MEMS執行器的發展趨勢，杜亦佳老師也提出了自己的見解，她說到，壓電薄膜材料製備工藝的快速發展，為壓電MEMS執行器提供了靈活的設計基礎，可進一步發揮其小型化、高精度的優勢，實現微、納米尺度下的定位和致動，未來隨著市場需求出現，壓電MEMS執行器還將在精密工業、自動化領域得到發展。

中國工程物理研究院副研究員杜亦佳的授課風採

7月25日下午，首先由愛發科（蘇州）技術研究開發有限公司研究員嶽磊為大家帶來《PZT壓電薄膜製備工藝詳解》課程的講解。嶽磊老師從壓電材料簡介出發，結合圖表和公式，為大家對比分析了塊體型壓電材料和薄膜型壓電材料的特性及其優缺點，並說到兩種材料對應的市場都在持續增長，目前採用塊狀型壓電材料的器件市場規模更大，但薄膜型壓電材料器件市場規模增長速度更快。接著，嶽磊老師又結合MEMS市場概況，提到目前壓電市場總量已取得壓倒式優勢，因為相較於靜電型或壓阻型技術，壓電MEMS的性能更具有優勢，但其加工難度卻比較高。隨後對本次課程的核心部分：PZT壓電薄膜製備方法的講解中，嶽磊老師結合愛發科的PZT製造平臺，重點講解了溶膠凝膠法和濺射法兩種製備方法，並對兩者在實際操作過程中會產生的問題，如顆粒汙染、薄膜應力等以及相對應的解決方案分別做了詳細闡述。課程最後，嶽磊老師還列舉了PZT壓電薄膜在噴墨列印頭及超聲波換能器上的應用並對其工藝步驟進行細緻講解，為學員們在實際製造過程中提供了更多值得借鑑的啟發！

愛發科（蘇州）技術研究開發有限公司研究員嶽磊的授課風採

7月25日下午，第二節課由上海微技術工業研究院先進聲學部門總監張嵩松為大家講解《AlN壓電薄膜製備工藝詳解》。張嵩松老師在半導體及MEMS製造工藝和器件集成領域具有眾多前瞻性的研發成果和豐富的行業應用經驗，課程開始他首先對CMOS兼容的AlN壓電薄膜做了簡短的概述，對比分析了PZT、ZnO和AlN三種壓電薄膜的優缺點，隨後對AlN壓電薄膜的製備原理、工藝參數控制以及常見問題進行了深入講解。關於薄膜的擇優取向問題，張老師提醒大家需要關注以下幾點：襯底的溫度、離子對晶圓表面轟擊、吸附子到達表面時的能量以及晶圓表面的狀態。同時，對於耦合因子及薄膜的應力控制的工藝要求，張老師也提到需要耦合因子越高越好，並依據器件對耦合因子的需求和製造過程中允許的應力範圍來優化工藝，否則應力過大則可能引起薄膜破裂，同時還需要重複性好。隨後，張嵩松老師又結合自己課題組的研究分別對射頻濾波器、壓電MEMS超聲波換能器以及能量採集器的製造流程進行了詳細闡述，毫不吝嗇地與大家分享實驗數據和工藝流程，並羅列了製造過程中遇到的難點，結合多年的產業經驗輸出了自己的獨特見解，打破了理論內容帶給學員的枯燥感，大家紛紛表示受益匪淺！

上海微技術工業研究院先進聲學部門總監張嵩松的授課風採

7月26日上午，我們迎來了此次培訓的最後一節課——《壓電MEMS器件設計與仿真》，由COMSOL中國的應用工程師鍾振紅為大家講解。本次課程的最大特點在於軟體實操演練環節，俗話說：「授人以魚，不如授人以漁」，我們也希望能夠通過此次演練將所學理論及時變現。在COMSOL仿真領域擁有數十年經驗的鐘振紅老師，簡單介紹了壓電效應和壓電材料後，便直接著手開始演示壓電的基本建模流程，一邊重點講解操作時注意事項，一邊與學員進行互動，時不時走下講臺關注學員操作情況並進行指導，看到有的學員跟不上節奏，鍾老師還笑稱：「有時候阻礙你學習之路的只是一個按鈕。」鍾振紅老師的課程講解詳盡透徹，故意的犯錯也增加了課程的趣味性，成功完成自己的仿真模型的學員異常高興，整個教室熱鬧非凡！

COMSOL中國的應用工程師鍾振紅的授課風採

共商共討氛圍濃厚，勤學好問熱情高漲！

正所謂「如果你有一種思想，我有一種思想，我們彼此交換，每個人便有兩種思想，甚至多於兩種思想。」這種思想交換的場景在我們培訓現場更是屢見不鮮。只見課堂上，有的學員奮筆疾書，有的學員積極提問，有的學員更是聽課做筆記兩不誤；課堂下，學員們三五成群，共商共討的身影屢見不鮮，激烈的討論更是充斥著我們的整個培訓教室。願此次培訓給學員們帶來豐富知識的同時，大家也能夠通過麥姆斯諮詢平臺互通有無，促進彼此業務蓬勃發展。

踴躍發言的學員們

經過三天的充電，大家信心滿滿踏上返程，期待學員的業務水平節節攀升！至此，麥姆斯諮詢舉辦的《第23期「見微知著」培訓課程：壓電MEMS與傳感器》圓滿落幕！在MEMS傳感器的道路上，麥姆斯諮詢任重而道遠，我們將不忘初心、砥礪前行，秉承精益求精、不斷進取的精神，針對不同領域持續為大家帶來更多的精品課程！此次培訓雖已劃上句號，但新的徵程已經開啟！敬請期待！