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第一章綜述
陀螺是用來測量運動物體的方位和轉動角速度的傳感器，它是慣性傳感器中一個重要的類別，它和加速度計構成的慣性測量單元可以測量運動物體的運動狀態。
20世紀50年代以前出現了第一代陀螺儀，即框架式陀螺，接著是浮子陀螺、動調陀螺、激光陀螺、光纖陀螺等。無論是機械陀螺，還是激光、光纖陀螺，它們都是由精密加工製造的零件，經過精密裝配、調試、檢測而成，加工裝配費工費時，並且體積大、重量重、功率大、成本高，從而限製了這些陀螺的推廣應用。20世紀80年代末、90年代初，矽微機械陀螺的出現立即引起慣性技術界的高度關注，它正好彌補了上述陀螺的不足。
在過去的四十多年中，IC的工藝技術一直發展很快。矽工藝技術的不斷提高，使得器件的尺寸越來越小，集成電路的集成度得到空前的提高，形成了強大、完善的微電子產業。得益於集成電路工藝技術的進步，人們開始借助IC加工技術製作能完成特定功能的微型機械結構，如微型傳感器、微型執行器等，於是一個新興的技術領域——微機械技術，迅速發展起來。
最早的微機械技術產生於二十世紀70年代，它用來製作壓阻式壓力傳感器，把矽材料腐蝕後製作成膜片，利用靜電鍵合來實現芯片與玻璃底座間的封接。由於這種技術在固態壓力傳感器的產業上取得了巨大的成功，因而受到高度重視。1982年Peterson發表了一篇關於矽材料的綜述文章\[1\],進一步使人們認識到利用矽材料進行微機械加工的重要意義。從上世紀80年代開始，歐美及日本等紛紛展開了微機械技術的研究。
早期的開發工作主要集中於使用矽工藝，並成功地開發了一係列微機械器件，例如壓力傳感器和噴墨打印機的噴嘴。精確地說，它們隻是一種器件，而不是MEMS(Micro－Electron－Mechanical－System)。更完善、更完整意義上的MEMS是指集微傳感、微執行和信號處理於一體的微型機電係統。它進展相對較慢，因為它的製造過程比較複雜。
MEMS技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，它幾乎涉及自然及工程科學的所有領域，如電子技術、機械技術、物理學、化學、生物醫學、材料科學、能源科學等\[2\]。隨著MEMS尺寸的縮小，有些宏觀的物理特性發生了改變，很多原來的理論基礎都會發生變化，如力的尺寸效應、微結構的表麵效應、微觀摩擦機理等等。另一方麵，為了製作各種MEMS係統，需要開發許多新的微加工工藝、微裝配工藝、微係統的測量等技術。
11MEMS概述
111MEMS 加工技術
MEMS加工技術主要有三種。第一種是日本的精密加工；第二種是以美國為代表的利用化學腐蝕或集成電路工藝技術對矽材料進行加工，形成矽基MEMS器件；第三種是由德國開發的LIGA(LIGA是德文Lithograpie－光刻、Galvanoformung－電鑄和Abformung－塑鑄三個詞的縮寫)技術。其中第二種方法與傳統IC工藝兼容，可以實現微機械和微電子的係統集成，而且該方法適合於批量生產，已經成為目前MEMS的主流技術。由於利用LIGA技術可以加工各種金屬、塑料和陶瓷等材料，而且利用該技術可以得到高深寬比的精細結構，它的加工深度可以達到幾百微米，因此LIGA技術也是一種比較重要的MEMS加工技術。目前微機械加工能力還非常有限，遠不及傳統的機械加工技術，因為由平麵掩膜而生成的三維結構無法實現那些由分體加工和組裝完成的複雜結構，所以雖然好多微機械技術都冠以三維加工技術，但沒有一種技術是真正三維的。