Mikroelektromehaaniline süsteem on miniatuursete seadmete ja struktuuride süsteem, mida saab valmistada mikrotootmistehnikat kasutades. See on mikrosensorite, mikroaktorite ja muude mikrostruktuuride süsteem, mis on valmistatud ühisel ränialusel. Tüüpiline MEM-süsteem koosneb mikrosensorist, mis tajub keskkonda ja teisendab keskkonnamuutuja muutujaks elektriskeem . Mikroelektroonika töötleb elektrisignaali ja mikroaktor töötab vastavalt sellele, et tekitada muutusi keskkonnas.

MEM-seadmete valmistamine hõlmab põhilisi IC-i valmistamise meetodeid koos mikrotöötlusprotsessiga, mis hõlmab räni selektiivset eemaldamist või muude struktuurikihtide lisamist.

MEM-ide valmistamise etapid hulgimikrotöötluse abil:

Hulk mikrotöötlustehnikat, mis hõlmab fotolitograafiat

Samm 1 Esimene samm hõlmab vooluahela kujundamist ja vooluahela joonistamist kas paberil või tarkvara, näiteks PSpice või Proteus abil.
2. samm : Teine samm hõlmab vooluahela simulatsiooni ja modelleerimist CAD (Computer-Aided Design) abil. CAD kasutatakse kroommustriga kaetud klaasplaadist koosneva fotolitograafilise maski kujundamiseks.
3. samm : Kolmas etapp hõlmab fotolitograafiat. Selles etapis kaetakse räni substraadile õhuke isolatsioonimaterjal, nagu ränidioksiid, ja selle pinnale ladestatakse ultraviolettkiirte suhtes tundlik orgaaniline kiht, kasutades tsentrifuugimist. Seejärel viiakse fotolitograafiline mask kontakti orgaanilise kihiga. Seejärel allutatakse kogu vahvlile UV-kiirgus, mis võimaldab mustrimaski orgaanilisele kihile üle kanda. Kiirgus kas tugevdab fototakisti nõrgendab seda. Katmata fotoresistil olev katmata oksiid eemaldatakse soolhappega. Ülejäänud fotoresist eemaldatakse kuuma väävelhappega ja tulemuseks on substraadil olev oksiidimuster, mida kasutatakse maskina.
4. samm : Neljas etapp hõlmab kasutamata räni eemaldamist või söövitamist. See hõlmab substraadi põhiosa eemaldamist kas märgsöövitamise või kuivsöövitamise abil. Niiskesöövitamisel kastetakse substraat keemilise söövitava aine vedelasse lahusesse, mis söövitab või eemaldab avatud substraadi kas võrdselt igas suunas (isotroopne söövitus) või kindlas suunas (anisotroopne söövitus). Populaarselt kasutatavad söövitajad on HNA (vesinikfluoriidhape, lämmastikhape ja äädikhape) ja KOH (kaaliumhüdroksiid).
5. samm : Viies etapp hõlmab kahe või enama vahvli ühendamist mitmekihilise vahvli või 3D-struktuuri saamiseks. Seda saab teha sulandühenduse abil, mis hõlmab kihtide vahelist otsest sidumist või anoodset sidumist.
6. samm : 6^thsamm hõlmab MEM-seadmete kokkupanemist ja integreerimist ühe ränikiibi külge.
7. samm : 7^thsamm hõlmab kogu komplekti pakendamist, et tagada kaitse väliskeskkonna eest, nõuetekohane ühendamine keskkonnaga, minimaalsed elektrilised häired. Tavaliselt kasutatakse pakendeid metallpurgist ja keraamilistest akendest. Laastud seotakse pinnaga kas traadiga ühendamise tehnikaga või klapp-kiibi tehnoloogia abil, kus laastud seotakse pinnaga liimainega, mis kuumutamisel sulab, moodustades kiibi ja aluspinna vahel elektrilised ühendused.

MEM-ide valmistamine pinna mikrotöötlusega

Konsoolkonstruktsioonide valmistamine pinna mikrotöötlusega

Esimene samm hõlmab ajutise kihi (oksiidikiht või nitriidikiht) sadestamist räni substraadile, kasutades madalrõhu keemilise auru sadestamise tehnikat. See kiht on ohvrikiht ja tagab elektriisolatsiooni.
Teine samm hõlmab fosfosilikaatklaasist vahekihi sadestamist, mida kasutatakse struktuurialuse saamiseks.
Kolmas samm hõlmab kihi järgnevat söövitamist kuiva söövitamise tehnikaga. Kuivsöövitamine võib olla reaktiivne ioonsöövitus, kus söövitav pind allutatakse gaasi- või aurufaasi söövitavatele ioonidele.
Neljas samm hõlmab fosforiga legeeritud polüsiidi keemilist sadestamist struktuurse kihi moodustamiseks.
Viies samm hõlmab struktuurse kihi kuiva söövitamist või eemaldamist, et paljastada alused kihid.
6. samm hõlmab oksiidikihi ja vahekihi eemaldamist vajaliku struktuuri moodustamiseks.
Ülejäänud etapid on sarnased mikromasinatöötluse tehnikale.

MEM-id, mis valmistavad LIGA tehnikat.

See on valmistamistehnika, mis hõlmab litograafiat, galvaniseerimist ja vormimist ühel substraadil.

LIGA protsess

1^stsamm hõlmab titaani, vase või alumiiniumi kihi sadestamist aluspinnale mustri moodustamiseks.
kaks^ndsamm hõlmab õhukese nikli kihi sadestamist, mis toimib plaadistamisalusena.
3^rdsamm hõlmab röntgenitundliku materjali nagu PMMA (polümetüülmetakrülaat) lisamist.
4^thsamm hõlmab maski joondamist üle pinna ja PMMA kokkupuudet röntgenkiirgusega. PMMA paljastatud ala eemaldatakse ja ülejäänud maskiga kaetud ala jäetakse.
5^thsamm hõlmab PMMA-põhise struktuuri asetamist galvaanilise vanni, kus nikkel on kaetud eemaldatud PMMA-aladele.
6^thsamm hõlmab järelejäänud PMMA kihi ja plaadikihi eemaldamist vajaliku struktuuri paljastamiseks.

MEM-ide eelised

“torujuhtmete tüübid arvuti arhitektuuris ”

See pakub tõhusat lahendust miniatuurimisvajadusele ilma funktsionaalsuse või jõudluse osas kompromissideta.
Valmistamise maksumus ja aeg vähenevad.
MEM-ide valmistatud seadmed on kiiremad, usaldusväärsemad ja odavamad
Seadmeid saab hõlpsasti süsteemidesse integreerida.

Kolm praktilist näidet MEM-ide valmistatud seadmetest

Auto turvapadja andur : MEM-ide valmistatud seadmete teerajajaks oli auto turvapadja andur, mis koosnes kiirendusmõõturist (auto kiiruse või kiirenduse mõõtmiseks) ja juhtelektroonika ühele kiibile valmistatud seade, mille saab turvapadjale kinnitada ja mis vastavalt kontrollib turvapadja täitumist.

Seade BioMEMs : MEMs-i valmistatud seade koosneb sellistest hammastest nagu Sandia National Laboratories välja töötatud struktuur, mis näeb ette punaste vereliblede kinnipüüdmise, DNA, valkude või ravimite süstimise ja seejärel tagasi vabastamise.

Tindiprinteri päis: HP on välja töötanud MEMs-seadme, mis koosneb mitmest takistist, mida saab käivitada mikroprotsessori juhtimise abil. Kui tint läbib kuumutatud takiste, aurustub see mullideks ja need mullid surutakse seadmest välja läbi düüsi, paberile ja tahkestub koheselt.

Nii et olen andnud põhiidee MEM-ide valmistamise tehnikast. See on üsna keeruline kui tundub. Isegi seal on palju muid tehnikaid. kui teil on selle teema kohta küsimusi või elektri- ja elektroonilised projektid Õppige nende kohta tundma ja lisage oma teadmised siia.

Foto krediit: