A Mikroelektromechanikus rendszer egy miniatürizált készülékek és szerkezetek rendszere, amely mikroszállítási technikák alkalmazásával előállítható. Ez egy mikroszenzorok, mikroaktorok és más mikrostruktúrák rendszere, amelyet közös szilícium-hordozón állítanak elő. Egy tipikus MEMs rendszer egy mikroszenzorból áll, amely érzékeli a környezetet és a környezeti változót átalakítja elektromos áramkör . A mikroelektronika feldolgozza az elektromos jelet, és a mikroaktor ennek megfelelően működik, hogy megváltoztassa a környezetet.
A MEM-ek gyártása magában foglalja az IC-gyártás alapvető módszereit, valamint a szilícium szelektív eltávolítását vagy más szerkezeti rétegek hozzáadását magában foglaló mikromegmunkálási eljárást.
A MEM gyártásának lépései tömeges mikrokészítéssel:
A fotolitográfiát bevonó tömeges mikromegmunkálási technika
- 1. lépés : Az első lépés magában foglalja az áramkör megtervezését és az áramkör megrajzolását akár papírra, akár olyan szoftver használatával, mint a PSpice vagy a Proteus.
- 2. lépés : A második lépés az áramkör szimulációját és modellezését foglalja magában CAD (Computer-Aided Design) segítségével. A CAD a fotolitográfiai maszk megtervezésére szolgál, amely króm mintával bevont üveglemezből áll.
- 3. lépés : A harmadik lépés fotolitográfiát foglal magában. Ebben a lépésben egy vékony szigetelőanyag-filmet, például szilícium-dioxidot vonnak be a szilícium-hordozóra, és ezen keresztül egy ultraibolya sugarakra érzékeny szerves réteget helyeznek el centrifugálási technikával. A fotolitográfiai maszkot ezután érintkezésbe hozzuk a szerves réteggel. Ezután az egész ostyát UV-sugárzásnak teszik ki, lehetővé téve a mintamaszk átkerülését a szerves rétegbe. A sugárzás vagy erősíti a fotorezisztort gyengíti. A kitett fotoreziszten lévő fedetlen oxidot sósavval eltávolítjuk. A fennmaradó fotoreziszt forró kénsavval eltávolítjuk, és az így kapott szubsztrát oxidmintázata maszkként használatos.
- 4. lépés : A negyedik lépés magában foglalja a fel nem használt szilícium eltávolítását vagy maratását. Ez magában foglalja a hordozó nagy részének eltávolítását nedves maratással vagy száraz maratással. A nedves maratás során a szubsztrátot egy kémiai marószer folyékony oldatába merítik, amely a kitett szubsztrátumot minden irányban (izotróp maratás) vagy egy adott irányban (anizotrop maratás) marja vagy eltávolítja. A legnépszerűbb marószer a HNA (hidrogén-fluorid, salétromsav és ecetsav) és a KOH (kálium-hidroxid).
- 5. lépés : Az ötödik lépés két vagy több ostya összekapcsolásával többrétegű ostyát vagy 3D-s szerkezetet állít elő. Megtehető fúziós kötéssel, amely magában foglalja a rétegek közötti közvetlen kötést, vagy anódos kötéssel.
- 6. lépés : A 6thlépés magában foglalja a MEMs eszköz összeállítását és integrálását az egyetlen szilícium chipbe.
- 7. lépés : A 7thlépés magában foglalja az egész szerelvény csomagolását, hogy biztosítsa a külső környezettől való védelmet, a megfelelő kapcsolatot a környezettel és a minimális elektromos interferenciát. A leggyakrabban használt csomagok a fémdobozos csomagolások és a kerámiaablakok. A forgácsokat vagy huzalkötési technikával, vagy flip-chip technológiával kötik a felületre, ahol a forgácsot a felülethez ragasztóanyaggal kötik, amely felmelegedéskor megolvad, elektromos kapcsolatokat képezve a forgács és az aljzat között.
MEM-ek gyártása felszíni mikromegmunkálással
Konzolos szerkezetek gyártása felületi mikromegmunkálás segítségével
- Az első lépés magában foglalja az ideiglenes réteg (oxidréteg vagy nitridréteg) lerakódását a szilícium-hordozón kisnyomású kémiai gőzleválasztási technikával. Ez a réteg az áldozati réteg, amely elektromos szigetelést biztosít.
- A második lépés magában foglalja a távtartó réteg lerakódását, amely foszfoszilikát üveg lehet, amelyet szerkezeti alap létrehozására használnak.
- A harmadik lépés magában foglalja a réteg későbbi maratását száraz maratási technikával. A száraz maratás technika lehet reaktív ionmaratás, ahol a marandó felületet a gáz vagy a gőzfázisú maratás gyorsuló ionjainak vetik alá.
- A negyedik lépés magában foglalja a foszforral adalékolt poliszilícium kémiai lerakódását a szerkezeti réteg kialakításához.
- Az ötödik lépés száraz maratással vagy a szerkezeti réteg eltávolításával jár az alatta lévő rétegek feltárása érdekében.
- A 6. lépés magában foglalja az oxidréteg és a távtartó réteg eltávolítását a kívánt szerkezet kialakításához.
- A többi lépés hasonló a tömeges mikromegmunkálási technikához.
A LIGA technika alkalmazásával gyártott MEM-ek.
Ez egy olyan gyártási technika, amely litográfiát, galvanizálást és egyetlen hordozón történő öntést foglal magában.
LIGA folyamat
- 1utcalépés magában foglalja egy réteg titán vagy réz vagy alumínium lerakódását az aljzatra, hogy mintát képezzen.
- kétndlépés magában foglal egy vékony nikkel réteg lerakódását, amely bevonat alapként működik.
- 3rdlépés magában foglal egy röntgensugárra érzékeny anyag, például a PMMA (polimetil-meta-akrilát) hozzáadását.
- 4thlépés magában foglalja a maszk felszínre igazítását és a PMMA röntgensugárzásnak való kitételét. A PMMA szabad területét eltávolítjuk, a maradékot pedig a maszk borítja.
- 5.thlépés magában foglalja a PMMA alapú szerkezet elhelyezését egy galvanizáló fürdőben, ahol a nikkel van bevonva az eltávolított PMMA területekre.
- 6.thlépés magában foglalja a maradék PMMA réteg és a bevonóréteg eltávolítását, a szükséges szerkezet feltárása érdekében.
A MEMs technológia előnyei
- Hatékony megoldást nyújt a miniatürizálás szükségességére a funkcionalitás vagy a teljesítmény kompromisszumai nélkül.
- Csökken a gyártás költsége és ideje.
- A MEM gyártmányú készülékei gyorsabbak, megbízhatóbbak és olcsóbbak
- Az eszközök könnyen integrálhatók a rendszerekbe.
Három gyakorlati példa a MEM gyártmányú eszközökre
- Gépjármű légzsák érzékelő : A MEM gyártmányú eszközök úttörő alkalmazása az autó légzsák-érzékelője volt, amely egy gyorsulásmérőből állt (az autó sebességének vagy gyorsulásának mérésére) és a vezérlő elektronika egyetlen chipre gyártott egység, amely beágyazható a légzsákba, és ennek megfelelően szabályozza a légzsák felfújását.
- BioMEMs eszköz : A MEMs által gyártott eszköz olyan fogakból álló szerkezetből áll, amelyet a Sandia National Laboratories fejlesztett ki, és amelynek rendelkezésére áll egy vörösvértest csapdába ejtése, DNS, fehérjék vagy gyógyszerek injektálása, majd visszaengedése.
- Tintasugaras nyomtató fejléc: A HP gyártott MEMs eszközt, amely egy sor ellenállást tartalmaz, amelyek mikroprocesszoros vezérléssel működtethetők, és amikor a festék áthalad a fűtött ellenállásokon, buborékokká párolog, és ezek a buborékok a fúvókán keresztül kiszorulnak az eszközből, a papírra, és azonnal megszilárdul.
Tehát alapvető ötletet adtam a MEM gyártási technikáiról. Elég bonyolult, mint amilyennek látszik. Még sok más technika is létezik. ha bármilyen kérdése van ebben a témában, vagy az elektromos és elektronikus projektek Ismerjen meg róluk, és adja hozzá ide a tudását.
Photo Credit:
