Micro Electro Mechanical System is een systeem van geminiaturiseerde apparaten en structuren die kunnen worden vervaardigd met behulp van microfabricagetechnieken. Het is een systeem van microsensoren, microactuatoren en andere microstructuren die samen zijn vervaardigd op een gemeenschappelijk siliciumsubstraat. Een typisch MEM-systeem bestaat uit een microsensor die de omgeving detecteert en de omgevingsvariabele omzet in een electronisch circuit De micro-elektronica verwerkt het elektrische signaal en de microactuator werkt dienovereenkomstig om een verandering in de omgeving teweeg te brengen.

De fabricage van een MEM-apparaat omvat de basis-IC-fabricagemethoden, samen met het micromachineproces dat de selectieve verwijdering van silicium of de toevoeging van andere structurele lagen omvat.

Stappen van MEM-fabricage met behulp van bulk-micromachining:

Bulk-micromachiningstechniek met fotolithografie

Stap 1 : De eerste stap omvat het ontwerp van de schakeling en het tekenen van de schakeling, hetzij op papier, hetzij met behulp van software zoals PSpice of Proteus.
Stap 2 : De tweede stap omvat de simulatie van het circuit en modellering met behulp van CAD (Computer-Aided Design). CAD wordt gebruikt om het fotolithografische masker te ontwerpen dat bestaat uit de glasplaat bedekt met een chroompatroon.
Stap 3 : De derde stap betreft fotolithografie. In deze stap wordt een dunne film van isolatiemateriaal zoals siliciumdioxide over het siliciumsubstraat aangebracht en daaroverheen wordt een organische laag, gevoelig voor ultraviolette straling, afgezet met behulp van spincoatingtechniek. Het fotolithografische masker wordt vervolgens in contact gebracht met de organische laag. De hele wafel wordt vervolgens onderworpen aan UV-straling, waardoor het patroonmasker op de organische laag kan worden overgebracht. De straling versterkt ofwel de fotoresistor, verzwakt deze. Het onbedekte oxide op de blootgestelde fotoresist wordt verwijderd met zoutzuur. De overgebleven fotolak wordt verwijderd met heet zwavelzuur en het resultaat is een oxidepatroon op het substraat, dat als masker wordt gebruikt.
Stap 4 : De vierde stap betreft het verwijderen van het ongebruikte silicium of etsen. Het omvat het verwijderen van een groot deel van het substraat door middel van nat etsen of droog etsen. Bij nat etsen wordt het substraat ondergedompeld in een vloeibare oplossing van een chemisch etsmiddel, dat het blootgestelde substraat ofwel gelijkmatig in alle richtingen (isotroop etsmiddel) of in een bepaalde richting (anisotroop etsmiddel) wegslaat of verwijdert. Populaire etsmiddelen zijn HNA (fluorwaterstofzuur, salpeterzuur en azijnzuur) en KOH (kaliumhydroxide).
Stap 5 : De vijfde stap omvat het samenvoegen van twee of meer wafels om een meerlagige wafel of een 3D-structuur te produceren. Het kan worden gedaan met behulp van smeltbinding, wat een directe hechting tussen de lagen inhoudt, of met behulp van anodische hechting.
Stap 6 : De 6^thstap omvat het samenstellen en integreren van het MEMs-apparaat op de enkele siliciumchip.
Stap 7 : De 7^thstap omvat de verpakking van het hele samenstel om bescherming tegen de buitenomgeving, een goede verbinding met de omgeving en minimale elektrische interferentie te garanderen. Veelgebruikte verpakkingen zijn metalen blikverpakkingen en keramiek raamverpakkingen. De chips worden aan het oppervlak gehecht met behulp van een draadverbindingstechniek of met behulp van flip-chip-technologie, waarbij de chips aan het oppervlak worden gehecht met behulp van een klevend materiaal dat smelt bij verhitting en elektrische verbindingen vormt tussen de chip en het substraat.

MEMs Fabrication met behulp van Surface Micromachining

Fabricage van cantileverconstructies met behulp van Surface Micromachining

De eerste stap omvat de afzetting van de tijdelijke laag (een oxidelaag of een nitridelaag) op het siliciumsubstraat met behulp van een chemische dampafzetting onder lage druk. Deze laag is de opofferingslaag en zorgt voor elektrische isolatie.
De tweede stap omvat de afzetting van de afstandslaag die een fosfosilicaatglas kan zijn, gebruikt om een structurele basis te verschaffen.
De derde stap omvat het vervolgens etsen van de laag met behulp van de droge etstechniek. Droge etstechniek kan reactief ionenetsen zijn, waarbij het te etsen oppervlak wordt onderworpen aan versnellende ionen van het gas of dampfase-etsen.
De vierde stap omvat de chemische afzetting van met fosfor gedoteerd polysilicium om de structurele laag te vormen.
De vijfde stap omvat droog etsen of verwijderen van de structurele laag om de onderliggende lagen te onthullen.
De 6e stap omvat het verwijderen van de oxidelaag en de afstandslaag om de vereiste structuur te vormen.
De rest van de stappen zijn vergelijkbaar met de bulk-micromachiningstechniek.

MEM's maken gebruik van de LIGA-techniek.

Het is een fabricagetechniek die lithografie, galvaniseren en gieten op een enkel substraat omvat.

LIGA-proces

1^ststap omvat de afzetting van een laag titanium of koper of aluminium op het substraat om een patroon te vormen.
twee^ndstap omvat de afzetting van een dunne laag nikkel die fungeert als de plateringsbasis.
3^rdstap omvat de toevoeging van een röntgengevoelig materiaal zoals PMMA (polymethyl metha acrylaat).
4^thstap omvat het uitlijnen van een masker over het oppervlak en het blootstellen van de PMMA aan röntgenstraling. Het blootgestelde deel van PMMA wordt verwijderd en het resterende deel dat door het masker wordt bedekt, wordt achtergelaten.
5^thstap omvat het plaatsen van de op PMMA gebaseerde structuur in een galvaniseerbad waarin het nikkel wordt geplateerd op de verwijderde PMMA-gebieden.
6^thstap omvat het verwijderen van de resterende PMMA-laag en de plateringslaag om de vereiste structuur te onthullen.

Voordelen van MEMs-technologie

“wat doet een vlamboogbreker? ”

Het biedt een efficiënte oplossing voor de behoefte aan miniaturisatie zonder concessies te doen aan functionaliteit of prestaties.
De productiekosten en -tijd worden verminderd.
De door MEMs vervaardigde apparaten zijn sneller, betrouwbaarder en goedkoper
De apparaten kunnen eenvoudig in systemen worden geïntegreerd.

Drie praktische voorbeelden van door MEMs vervaardigde apparaten

Auto Airbag Sensor : De pionierstoepassing van door MEMs vervaardigde apparaten was de auto-airbagsensor die bestond uit een versnellingsmeter (om de snelheid of versnelling van de auto te meten) en de besturingselektronica eenheid gefabriceerd op een enkele chip die op de airbag kan worden ingebed en dienovereenkomstig het opblazen van de airbag kan regelen.

BioMEMs-apparaat : Een door MEMs gefabriceerd apparaat bestaat uit een tandachtige structuur die is ontwikkeld door Sandia National Laboratories en die de voorziening heeft om een rode bloedcel te vangen, deze te injecteren met DNA, eiwitten of medicijnen en deze vervolgens weer vrij te geven.

Inkjet-printerkop: Een MEMs-apparaat is vervaardigd door HP dat bestaat uit een reeks weerstanden die kunnen worden afgevuurd met behulp van microprocessorbesturing en wanneer de inkt door de verwarmde weerstanden gaat, wordt het verdampt tot bellen en deze bellen worden door het mondstuk uit het apparaat gedrukt. op het papier en stolt onmiddellijk.

Dus ik heb een basisidee gegeven over MEMs-fabricagetechnieken. Het is vrij ingewikkeld dan het lijkt. Er zijn zelfs veel andere technieken. als u vragen heeft over dit onderwerp of de elektrische en elektronische projecten Leer ze kennen en voeg hier uw kennis toe.

Foto tegoed: