Mikroelektroniskā mehāniskā sistēma ir miniaturizētu ierīču un konstrukciju sistēma, ko var izgatavot, izmantojot mikroprodukcijas paņēmienus. Tā ir mikrosensoru, mikroaktivatoru un citu mikrostruktūru sistēma, kas izgatavota kopā uz kopēja silīcija substrāta. Tipiska MEMs sistēma sastāv no mikrosensora, kas uztver vidi un pārveido vides mainīgo par elektriskā ķēde . Mikroelektronika apstrādā elektrisko signālu, un attiecīgi mikroaktivators darbojas, lai radītu izmaiņas vidē.

MEMs ierīces izgatavošana ietver IC izgatavošanas pamatmetodes kopā ar mikromehānisko apstrādi, kas ietver silīcija selektīvu atdalīšanu vai citu strukturālu slāņu pievienošanu.

MEMs izgatavošanas soļi, izmantojot lielapjoma mikroprocesoru:

Masveida mikroapstrādes tehnika, iesaistot fotolitogrāfiju

1. solis Pirmais solis ietver ķēdes dizainu un shēmas zīmēšanu vai nu uz papīra, vai izmantojot programmatūru, piemēram, PSpice vai Proteus.
2. solis : Otrais solis ietver ķēdes simulāciju un modelēšanu, izmantojot CAD (Computer-Aided Design). CAD tiek izmantots, lai izstrādātu fotolitogrāfisko masku, kas sastāv no stikla plāksnes, kas pārklāta ar hroma rakstu.
3. solis : Trešais solis ir saistīts ar fotolitogrāfiju. Šajā posmā uz silīcija substrāta tiek pārklāta plāna izolācijas materiāla, piemēram, silīcija dioksīda, plēve, un virs tā organiskais slānis, kas ir jutīgs pret ultravioletajiem stariem, tiek nogulsnēts, izmantojot griešanas pārklājuma tehniku. Pēc tam fotolitogrāfisko masku ievieto saskarē ar organisko slāni. Pēc tam visu vafeļu pakļauj UV starojumam, ļaujot maskas masku pārnest uz organisko slāni. Radiācija vai nu stiprina fotorezistoru, to vājina. Neaizsegtais oksīds uz eksponētā fotorezista tiek noņemts, izmantojot sālsskābi. Atlikušo fotorezistu noņem, izmantojot karstu sērskābi, un rezultātā uz pamatnes veidojas oksīda raksts, ko izmanto kā masku.
4. solis : Ceturtais solis ietver neizmantotā silīcija noņemšanu vai kodināšanu. Tas ietver substrāta lielākās daļas noņemšanu, izmantojot mitru kodināšanu vai sausu kodināšanu. Mitrā kodināšanā substrāts tiek iegremdēts šķidrā ķīmiskā kodinātāja šķīdumā, kas izgriež vai noņem pakļauto substrātu vai nu vienādi visos virzienos (izotropiskais kodinātājs), vai noteiktā virzienā (anizotropais kodinātājs). Populāri lietojamie kodinātāji ir HNA (fluorūdeņražskābe, slāpekļskābe un etiķskābe) un KOH (kālija hidroksīds).
5. solis : Piektais solis ietver divu vai vairāku plātņu savienošanu, lai izveidotu daudzslāņu vafeļu vai 3 D struktūru. To var izdarīt, izmantojot kodolsintēzes savienojumu, kas ietver tiešu savienošanu starp slāņiem vai izmantojot anodisku savienojumu.
6. solis : 6^thsolis ietver MEMs ierīces montāžu un integrēšanu vienā silīcija mikroshēmā.
7. solis : 7^thsolis ietver visa komplekta iesaiņošanu, lai nodrošinātu aizsardzību no ārējās vides, pareizu savienojumu ar vidi, minimālus elektriskos traucējumus. Parasti izmantotie iepakojumi ir metāla kārbu iepakojums un keramikas logu iepakojums. Šķeldas tiek piestiprinātas pie virsmas, izmantojot stiepļu savienošanas paņēmienu, vai izmantojot saliekamās mikroshēmas tehnoloģiju, kur mikroshēmas tiek savienotas ar virsmu, izmantojot lipīgu materiālu, kas kūst karsējot, veidojot elektriskos savienojumus starp mikroshēmu un pamatni.

MEMs izgatavošana, izmantojot virsmas mikroshēmu

Konsolveida konstrukciju izgatavošana, izmantojot virsmas mikromašinēšanu

Pirmais solis ietver pagaidu slāņa (oksīda slāņa vai nitrīda slāņa) nogulsnēšanos uz silīcija substrāta, izmantojot zema spiediena ķīmisko tvaiku nogulsnēšanas tehniku. Šis slānis ir upurēšanas slānis un nodrošina elektrisko izolāciju.
Otrais solis ietver starplikas slāņa nogulsnēšanos, kas var būt fosfosilikāta stikls, ko izmanto strukturālās bāzes nodrošināšanai.
Trešais solis ietver turpmāku slāņa kodināšanu, izmantojot sausās kodināšanas tehniku. Sausā kodināšanas tehnika var būt reaktīvā jonu kodināšana, kur kodināmā virsma tiek pakļauta gāzes vai tvaika fāzes kodināšanas paātrinošajiem joniem.
Ceturtais solis ietver ar fosforu leģēta polisilīcija ķīmisko nogulsnēšanos, veidojot strukturālo slāni.
Piektais solis ietver sausu kodināšanu vai strukturālā slāņa noņemšanu, lai atklātu pamatā esošos slāņus.
6. solis ietver oksīda slāņa un starplikas slāņa noņemšanu, lai izveidotu nepieciešamo struktūru.
Pārējās darbības ir līdzīgas lielapjoma mikromehānikas tehnikai.

MEMs ražošana, izmantojot LIGA tehniku.

Tas ir ražošanas paņēmiens, kas ietver litogrāfiju, galvanizāciju un formēšanu uz viena pamatnes.

LIGA process

1^svsolis ietver titāna, vara vai alumīnija slāņa nogulsnēšanos uz pamatnes, veidojot modeli.
divi^ndsolis ir plānā niķeļa slāņa nogulsnēšanās, kas darbojas kā apšuvuma pamatne.
3^rdsolis ietver rentgena jutīga materiāla, piemēram, PMMA (polimetilmetakrilāta) pievienošanu.
4^thsolis ietver maskas izlīdzināšanu virs virsmas un PMMA pakļaušanu rentgena starojumam. PMMA pakļautā zona tiek noņemta, un atlikušo daļu, ko pārklāj maska, atstāj.
5^thsolis ietver struktūras ievietošanu uz PMMA bāzes galvanizācijas vannā, kur niķelis ir pārklāts uz noņemtajām PMMA zonām.
6^thsolis ietver atlikušā PMMA slāņa un apšuvuma slāņa noņemšanu, lai atklātu nepieciešamo struktūru.

MEMs tehnoloģijas priekšrocības

“karte, kas savieno datoru ar tīklu ”

Tas nodrošina efektīvu risinājumu nepieciešamībai pēc miniaturizācijas, nekaitējot funkcionalitātei vai veiktspējai.
Tiek samazinātas ražošanas izmaksas un laiks.
MEMs izgatavotās ierīces ir ātrākas, uzticamākas un lētākas
Ierīces var viegli integrēt sistēmās.

Trīs MEM izgatavoto ierīču praktiskie piemēri

Automašīnu drošības spilvenu sensors : MEMs izgatavoto ierīču pionieris bija automobiļu drošības spilvenu sensors, kas sastāvēja no akselerometra (lai mērītu automašīnas ātrumu vai paātrinājumu) un vadības elektronika vienība, kas izgatavota uz vienas mikroshēmas, kuru var iestrādāt drošības spilvenā un attiecīgi kontrolēt gaisa spilvena piepūšanos.

BioMEMs ierīce : MEMs izgatavotā ierīce sastāv no tādiem zobiem kā struktūra, kuru izstrādājusi Sandia National Laboratories un kura nodrošina sarkano asins šūnu slazdošanu, injicēšanu ar DNS, olbaltumvielām vai zālēm un pēc tam atbrīvo to atpakaļ.

Tintes printera galvene: HP ir izgatavojusi MEMs ierīci, kas sastāv no rezistoru klāsta, kurus var iedarbināt, izmantojot mikroprocesora vadību, un, kad tinte iet cauri apsildāmajiem rezistoriem, tā iztvaiko burbuļos un šie burbuļi tiek izspiesti no ierīces caur sprauslu, uz papīra un uzreiz sacietē.

Tāpēc es esmu devis pamatideju par MEMs ražošanas paņēmieniem. Tas ir diezgan sarežģīti, nekā šķiet. Pat ir daudz citu paņēmienu. ja jums ir kādi jautājumi par šo tēmu vai elektrisko un elektroniskie projekti Uzziniet par viņiem un pievienojiet savas zināšanas šeit.

Fotoattēlu kredīts: