Micro Electro Mechanical System er et system av miniatyriserte enheter og strukturer som kan produseres ved hjelp av mikrofabrikasjonsteknikker. Det er et system med mikrosensorer, mikroaktuatorer og andre mikrostrukturer produsert sammen på et vanlig silisiumsubstrat. Et typisk MEM-system består av en mikrosensor som registrerer miljøet og konverterer miljøvariabelen til en elektrisk krets . Mikroelektronikken behandler det elektriske signalet, og mikroaktuatoren fungerer følgelig for å produsere en endring i miljøet.

Produksjon av MEM-enheter involverer de grunnleggende IC-fabrikasjonsmetodene sammen med mikromaskinprosessen som involverer selektiv fjerning av silisium eller tilsetning av andre strukturelle lag.

Trinn for MEMs fabrikasjon ved bruk av mikromaskinering i bulk:

Bulk mikromaskinteknikk som involverer fotolitografi

Trinn 1 : Det første trinnet innebærer kretsdesign og tegning av kretsen enten på et papir eller ved bruk av programvare som PSpice eller Proteus.
Steg 2 : Det andre trinnet innebærer simulering av kretsen og modellering ved hjelp av CAD (Computer-Aided Design). CAD brukes til å designe den fotolitografiske masken som består av glassplaten belagt med krommønster.
Trinn 3 : Det tredje trinnet inkluderer fotolitografi. I dette trinnet blir en tynn film av isolasjonsmateriale som silisiumdioksid belagt over silisiumsubstratet, og over dette deponeres et organisk lag som er følsomt for ultrafiolette stråler ved bruk av spinnbeleggingsteknikk. Den fotolitografiske masken plasseres deretter i kontakt med det organiske laget. Hele platen blir deretter utsatt for UV-stråling, slik at mønstermasken kan overføres til det organiske laget. Strålingen styrker enten fotoresistoren og svekker den. Det avdekkede oksidet på den eksponerte fotoresisten fjernes ved hjelp av saltsyre. Den gjenværende fotoresisten fjernes ved hjelp av varm svovelsyre, og den resulterende er et oksydmønster på underlaget som brukes som en maske.
Trinn 4 : Det fjerde trinnet innebærer fjerning av ubrukt silisium eller etsning. Det innebærer fjerning av en hoveddel av substratet enten ved bruk av våtetsing eller tørretsing. I våt etsning blir substratet nedsenket i en flytende løsning av et kjemisk etsemiddel, som etser ut eller fjerner det eksponerte substratet enten like i alle retninger (isotrop etsemiddel) eller en bestemt retning (anisotrop etsemiddel). Populært brukte etsemidler er HNA (flussyre, salpetersyre og eddiksyre) og KOH (kaliumhydroksid).
Trinn 5 : Det femte trinnet innebærer sammenføyning av to eller flere plater for å produsere en flerlagsplate eller en 3 D-struktur. Det kan gjøres ved hjelp av fusjonsbinding som innebærer direkte binding mellom lagene eller ved bruk av anodisk binding.
Trinn 6 : 6^thtrinn innebærer montering og integrering av MEM-enheten på den eneste silisiumbrikken.
Trinn 7 : 7^thtrinn innebærer emballasje av hele forsamlingen for å sikre beskyttelse mot det ytre miljøet, riktig tilkobling til miljøet, minimum elektrisk forstyrrelse. Vanlige pakker er metallbokspakke og keramisk vindupakke. Flisen er bundet til overflaten enten ved hjelp av en trådbindingsteknikk eller ved bruk av flip-chip-teknologi der sponene er bundet til overflaten ved hjelp av et klebemateriale som smelter ved oppvarming, og danner elektriske forbindelser mellom brikken og underlaget.

MEMs fabrikasjon ved bruk av Surface Micromachining

Produksjon av Cantilever Structure ved bruk av Surface Micromachining

Det første steget involverer avsetning av det midlertidige laget (et oksydlag eller et nitridlag) på silisiumsubstratet ved bruk av en kjemisk dampavsetningsteknikk med lavt trykk. Dette laget er offerlaget og gir elektrisk isolasjon.
Det andre trinnet innebærer avsetning av avstandslaget som kan være et fosfosilikatglass som brukes til å gi en strukturell base.
Det tredje trinnet innebærer påfølgende etsing av laget ved bruk av tørretsingsteknikken. Tørretsingsteknikk kan være reaktiv ionetsing der overflaten som skal etses utsettes for akselererende ioner av gass- eller dampfaseetsing.
Det fjerde trinnet innebærer kjemisk avsetning av fosfor-dopet polysilisium for å danne det strukturelle laget.
Det femte trinnet innebærer tørr etsing eller fjerning av strukturlaget for å avsløre de underliggende lagene.
Det sjette trinnet innebærer fjerning av oksydlaget og avstandslaget for å danne den nødvendige strukturen.
Resten av trinnene ligner på mikromaskineringsteknikken.

MEM produserer ved hjelp av LIGA Technique.

Det er en fabrikasjonsteknikk som involverer litografi, galvanisering og støping på et enkelt underlag.

LIGA-prosess

1^St.steg innebærer avsetning av et lag av titan eller kobber eller aluminium på underlaget for å danne et mønster.
to^ndsteg innebærer avsetning av et tynt lag med nikkel som fungerer som pletteringsbunnen.
3^rdsteg innebærer tilsetning av et røntgenfølsomt materiale som PMMA (polymetylmetakrylat).
4^thsteg innebærer å rette en maske over overflaten og utsette PMMA for røntgenstråling. Det eksponerte området av PMMA fjernes og den gjenværende som dekkes av masken blir igjen.
5^thsteg innebærer å plassere den PMMA-baserte strukturen i et galvaniseringsbad hvor nikkel er belagt på de fjernede PMMA-områdene.
6^thsteg innebærer fjerning av det gjenværende PMMA-laget og pletteringslaget for å avsløre den nødvendige strukturen.

Fordeler med MEMs teknologi

“felt effekt transistor hvordan det fungerer ”

Det gir en effektiv løsning på behovet for miniatyrisering uten kompromisser med funksjonalitet eller ytelse.
Kostnadene og tidspunktet for produksjonen reduseres.
MEMs-produserte enheter er raskere, pålitelig og billigere
Enhetene kan enkelt integreres i systemer.

Tre praktiske eksempler på MEM-fabrikkerte enheter

Bil airbag sensor : Den banebrytende anvendelsen av MEMs-fabrikerte enheter var bilens airbag-sensor som besto av et akselerometer (for å måle hastigheten eller akselerasjonen til bilen) og kontrollelektronikken enhet produsert på en enkelt brikke som kan legges inn på kollisjonsputen og dermed kontrollere oppblåsingen av kollisjonsputen.

BioMEMs-enhet : En MEMs-produsert enhet består av tennlignende struktur som er utviklet av Sandia National Laboratories, som har muligheten til å fange en rød blodcelle, injisere den med DNA, proteiner eller medisiner og deretter frigjøre den tilbake.

Overskrift for blekkskriver: En MEM-enhet er produsert av HP som består av en rekke motstander som kan avfyres ved hjelp av mikroprosessorstyring, og når blekket passerer gjennom de oppvarmede motstandene, blir det fordampet til bobler, og disse boblene blir tvunget ut av enheten gjennom dysen, på papiret og umiddelbart stivne.

Så jeg har gitt en grunnleggende ide om MEMs fabrikasjonsteknikker. Det er ganske komplisert enn det ser ut til. Selv det er mange andre teknikker. hvis du har spørsmål om dette emnet eller det elektriske og elektroniske prosjekter Bli kjent med dem og legg til din kunnskap her.

Fotokreditt: