Micro Electro Mechanical System este un sistem de dispozitive și structuri miniaturizate care pot fi fabricate folosind tehnici de microfabricare. Este un sistem de microsenzori, microactuatori și alte microstructuri fabricate împreună pe un substrat comun de siliciu. Un sistem MEM tipic constă dintr-un microsenzor care detectează mediul și convertește variabila de mediu într-un circuit electric . Microelectronica procesează semnalul electric și microactuatorul funcționează în consecință pentru a produce o schimbare a mediului.

Fabricarea dispozitivului MEM implică metodele de fabricație IC de bază, împreună cu procesul de micromachining care implică îndepărtarea selectivă a siliciului sau adăugarea altor straturi structurale.

Pașii fabricației MEM-urilor folosind Micromachining în vrac:

Tehnica de micromachinare în vrac care implică fotolitografie

Pasul 1 : Primul pas implică proiectarea și desenarea circuitului, fie pe o hârtie, fie pe utilizarea de software precum PSpice sau Proteus.
Pasul 2 : Al doilea pas implică simularea circuitului și modelarea utilizând CAD (Computer-Aided Design). CAD este utilizat pentru proiectarea măștii fotolitografice care constă din placa de sticlă acoperită cu model crom.
Pasul 3 : Al treilea pas implică fotolitografia. În această etapă, o peliculă subțire de material izolant, cum ar fi dioxidul de siliciu, este acoperită peste substratul de siliciu și peste aceasta, se depune un strat organic, sensibil la razele ultraviolete, utilizând tehnica de acoperire prin rotire. Masca fotolitografică este apoi pusă în contact cu stratul organic. Întreaga napolitană este apoi supusă radiației UV, permițând transferul măștii de model în stratul organic. Radiația fie întărește fotorezistorul, îl slăbește. Oxidul neacoperit de pe fotorezistentul expus este îndepărtat folosind acid clorhidric. Fotorezistentul rămas este îndepărtat folosind acid sulfuric fierbinte și rezultatul este un model de oxid pe substrat, care este utilizat ca mască.
Pasul 4 : Al patrulea pas implică îndepărtarea siliciului neutilizat sau a gravării. Aceasta implică îndepărtarea unei cantități mari de substrat, fie folosind gravare umedă, fie gravare uscată. În gravarea umedă, substratul este scufundat într-o soluție lichidă de substanță chimică chimică, care gravează sau îndepărtează substratul expus fie în mod egal în toate direcțiile (substanța izotropă chimică), fie într-o anumită direcție (substanță chimică anizotropă). Comercianții utilizați în mod popular sunt HNA (acid fluorhidric, acid azotic și acid acetic) și KOH (hidroxid de potasiu).
Pasul 5 : Al cincilea pas implică îmbinarea a două sau mai multe napolitane pentru a produce o placă cu mai multe straturi sau o structură 3 D. Se poate face folosind legătura de fuziune care implică legătura directă între straturi sau folosind legătura anodică.
Pasul 6 : Cei 6^aetapa implică asamblarea și integrarea dispozitivului MEM pe un singur cip de siliciu.
Pasul 7 : Cele 7^aetapa implică ambalarea întregului ansamblu pentru a asigura protecția față de mediul exterior, conectarea corectă la mediu, interferențe electrice minime. Pachetele utilizate în mod obișnuit sunt ambalajele metalice și ambalajele pentru ferestre ceramice Așchiile sunt lipite de suprafață fie folosind o tehnică de legare a firelor sau utilizând tehnologia flip-chip în care cipurile sunt lipite de suprafață utilizând un material adeziv care se topește la încălzire, formând conexiuni electrice între cip și substrat.

Fabricarea MEM-urilor folosind Surface Micromachining

Fabricarea structurilor în consolă utilizând suprafața de micromachinare

Primul pas implică depunerea stratului temporar (un strat de oxid sau un strat de nitrură) pe substratul de siliciu utilizând o tehnică de depunere chimică a vaporilor la presiune scăzută. Acest strat este stratul de sacrificiu și oferă izolare electrică.
Al doilea pas implică depunerea stratului distanțier care poate fi o sticlă fosfosilicată, utilizată pentru a oferi o bază structurală.
Al treilea pas implică gravarea ulterioară a stratului utilizând tehnica de gravare uscată. Tehnica de gravare uscată poate fi gravarea ionică reactivă în cazul în care suprafața care urmează să fie gravată este supusă ionilor acceleratori ai gravării în fază de gaz sau vapori.
Al patrulea pas implică depunerea chimică a polisiliconului dopat cu fosfor pentru a forma stratul structural.
Al cincilea pas implică gravarea uscată sau îndepărtarea stratului structural pentru a dezvălui straturile subiacente.
Pasul 6 implică îndepărtarea stratului de oxid și a stratului distanțier pentru a forma structura necesară.
Restul pașilor sunt similari cu tehnica de micromachining în vrac.

MEM fabricarea utilizând tehnica LIGA.

Este o tehnică de fabricație care implică litografie, galvanizare și turnare pe un singur substrat.

Procesul LIGA

1^SfEtapa implică depunerea unui strat de titan sau cupru sau aluminiu pe substrat pentru a forma un model.
Două^ndEtapa implică depunerea unui strat subțire de nichel care acționează ca bază de placare.
3^rdEtapa implică adăugarea unui material sensibil la raze X, cum ar fi PMMA (polimetilmetacrilatul).
4^aEtapa implică alinierea unei măști pe suprafață și expunerea PMMA la radiații cu raze X. Zona expusă a PMMA este îndepărtată și cea rămasă acoperită de mască este lăsată.
5^aEtapa implică plasarea structurii pe bază de PMMA într-o baie de galvanizare în care nichelul este placat pe zonele PMMA îndepărtate.
6^aEtapa implică îndepărtarea stratului PMMA rămas și a stratului de placare, pentru a dezvălui structura necesară.

Avantajele tehnologiei MEMs

“diferența dintre lungimea de undă și frecvență ”

Oferă o soluție eficientă la nevoia de miniaturizare fără compromisuri asupra funcționalității sau performanței.
Costul și timpul de fabricație sunt reduse.
Dispozitivele fabricate de MEM sunt mai rapide, mai fiabile și mai ieftine
Dispozitivele pot fi ușor integrate în sisteme.

Trei exemple practice de dispozitive fabricate de MEM-uri

Senzor airbag auto : Aplicația pionieră a dispozitivelor fabricate MEMs a fost senzorul airbag al automobilului care consta dintr-un accelerometru (pentru a măsura viteza sau accelerația mașinii) și electronica de control unitate fabricată pe un singur cip care poate fi încorporat pe airbag-ul și, prin urmare, controlează umflarea airbag-ului.

Dispozitiv BioMEMs : Un dispozitiv fabricat de MEM constă din structuri asemănătoare dinților care a fost dezvoltat de Laboratoarele Naționale Sandia, care are posibilitatea de a prinde o celulă roșie din sânge, de a o injecta cu ADN, proteine sau medicamente și apoi de a o elibera înapoi.

Antet imprimantă cu jet de cerneală: Un dispozitiv MEMs a fost fabricat de HP, care constă dintr-o serie de rezistențe care pot fi trase cu ajutorul microprocesorului și, pe măsură ce cerneala trece prin rezistențele încălzite, se vaporizează în bule și aceste bule sunt forțate să iasă din dispozitiv prin duză, pe hârtie și se solidifică instantaneu.

Așa că am dat o idee de bază despre tehnicile de fabricare a MEM-urilor. Este destul de complicat decât pare. Chiar și există multe alte tehnici. dacă aveți întrebări cu privire la acest subiect sau electric și proiecte electronice Aflați mai multe despre ele și adăugați-vă cunoștințele aici.

Credit foto: