随着系统级封装技术(SiP)的飞速发展，越来越多的芯片被集成在一个封装体内，其目的是使电子系统小型化微型化。但是，这些系统级封装却难以构成一个完整的系统，因为没有集成电源，不能独立工作。在物联网应用中，当传感单元放置在不能有外接电源或者更换电池不可能的场合时，需要一种能将环境能量（如太阳能，风能，机械振动能等）收集并转换成电能的装置，来支持传感单元免维护的长期工作。为达此目的，世界上已有很多研究者进行了大量的研究工作，基于氧化锌(ZnO)纳米材料的压电效应制成的纳米发电机就是其中之一。理论上它具有比表面积大，效率高，制作简单等优点，非常适合于集成在小功率电子系统中。纳米发电机作为一种独立免维护的小型化电源，有望集成在系统级封装中，形成自供电的小型化电子系统。本论文提出一种新型ZnO纳米发电机，通过收集环境的机械振动能量，将其转换成电能。通过对纳米发电机的基础研究，从一维ZnO纳米材料的制备表征，到基于该纳米材料制作的ZnO纳米线薄膜，再到基于封装基板工艺的纳米发电机原型集成技术和测量，全面研究了氧化锌纳米发电机的关键技术，奠定了纳米发电机实用化的基础。　　本论文所做的工作主要包括以下几个方面:　　1)对ZnO纳米线的压电效应产生机理进行分析，使用COMSOL软件对ZnO纳米线在定量的外力或形变作用下的压电势分布进行仿真研究。　　2)研究简单的一步的溶剂热法制备ZnO纳米线，前驱体为醋酸锌(Zn(Ac)2·2H2O)和氢氧化钠(NaOH)，溶剂为乙醇。使用多种设备对制备的ZnO纳米线进行表征。结果显示制备的ZnO纳米线的直径为10～50 nm，长径比可达100∶1～200∶1，具有良好的纤锌矿晶体结构，ZnO纳米线择优的沿[0001]方向生长。针对ZnO纳米线的生长机理及生长条件对产物形貌的影响设计了对比实验，结果表明该方法对生长温度不是非常敏感，是一种可靠的低成本的可规模化生产具有均匀形貌的ZnO纳米线的方法。　　3)将ZnO纳米线制成薄膜是制造纳米发电机的最基本的步骤之一。本论文研发了两种新颖的方法制作纳米线薄膜:真空抽滤法制备无序堆积ZnO纳米线薄膜和离心法制备有序堆积ZnO纳米线薄膜，并对制备方法的机理进行了分析讨论。ZnO纳米线薄膜的表征结果显示，无序ZnO纳米线薄膜的表面较为平坦，横截面均匀致密，纳米线横向无序堆积，紧密接触，形成具有纳米级空隙的多孔纳米线薄膜。有序堆积的纳米线薄膜中，纳米线近似平行有序排列，纳米线彼此紧密接触，密实堆积。　　4)基于ZnO纳米线薄膜开发了采用有机基板工艺的ZnO纳米发电机和采用柔性基板工艺的ZnO纳米发电机，并对纳米发电机进行了电学测试，验证了采用封装基板工艺制造具有三明治结构的纳米发电机的可行性。对ZnO纳米发电机的横截面进行了SEM表征，显示上下电极与ZnO纳米线薄膜可以形成紧密接触。采用柔性基板工艺的ZnO纳米发电机包括两种不同的基底:PI薄膜基底和铜箔基底。PI薄膜基底纳米发电机可以看作是压电纳米发电机和摩擦电纳米发电机的集成。铜箔基底纳米发电机仅是一种压电纳米发电机。PI薄膜基底纳米发电机比铜箔基底纳米发电机具有更高的输出电压，其开路输出电压可达10V以上。另外，根据ZnO纳米发电机在测试时表现出的特性，讨论了多种ZnO纳米传感器的应用。　　5)基于系统级封装概念，提出了应用于系统级封装的集成电源的概念，并讨论了集成电源的特点、应用领域和能量来源等。最后，在本文所研发的基于封装基板工艺的纳米发电机/传感器技术的基础上，提出了集成纳米发电机/传感器的系统级封装的概念，并提出了可行的实施方案。