Micro Electro Mechanical System är ett system av miniatyriserade anordningar och strukturer som kan tillverkas med mikrotillverkningstekniker. Det är ett system av mikrosensorer, mikroaktuatorer och andra mikrostrukturer tillverkade tillsammans på ett vanligt kiselsubstrat. Ett typiskt MEM-system består av en mikrosensor som känner av miljön och omvandlar miljövariabeln till en elektrisk krets . Mikroelektroniken bearbetar den elektriska signalen och mikroaktuatorn arbetar följaktligen för att producera en förändring i miljön.

Tillverkning av MEM-anordningar involverar de grundläggande IC-tillverkningsmetoderna tillsammans med mikromaskinprocessen som involverar selektiv avlägsnande av kisel eller tillsats av andra strukturella skikt.

Steg för MEM-tillverkning med mikromaskinbearbetning:

Bulk mikromaskinteknik som involverar fotolitografi

Steg 1 : Det första steget involverar kretsdesign och ritning av kretsen antingen på ett papper eller på att använda programvara som PSpice eller Proteus.
Steg 2 : Det andra steget innefattar simulering av kretsen och modellering med CAD (Computer-Aided Design). CAD används för att designa den fotolitografiska masken som består av glasplattan belagd med krommönster.
Steg 3 : Det tredje steget handlar om fotolitografi. I detta steg beläggs en tunn film av isoleringsmaterial som kiseldioxid över kiselsubstratet och över detta deponeras ett organiskt skikt som är känsligt för ultravioletta strålar med hjälp av spinnbeläggningsteknik. Den fotolitografiska masken placeras sedan i kontakt med det organiska skiktet. Hela skivan utsätts sedan för UV-strålning, vilket gör det möjligt att överföra mönstermasken till det organiska skiktet. Strålningen förstärker antingen fotoresistorn försvagar den. Den otäckta oxiden på den exponerade fotoresisten avlägsnas med saltsyra. Den återstående fotoresisten avlägsnas med het svavelsyra och det resulterande är ett oxidmönster på substratet som används som en mask.
Steg 4 : Det fjärde steget innefattar avlägsnande av oanvänt kisel eller etsning. Det innefattar avlägsnande av en större del av substratet antingen med våt etsning eller torr etsning. Vid våt etsning nedsänks substratet i en flytande lösning av ett kemiskt etsmedel, som etsar ut eller tar bort det exponerade substratet antingen lika i alla riktningar (isotrop etsmedel) eller en viss riktning (anisotrop etsmedel). Populärt använda etsmedel är HNA (fluorvätesyra, salpetersyra och ättiksyra) och KOH (kaliumhydroxid).
Steg 5 : Det femte steget innebär att två eller flera skivor förenas för att producera en skikt med flera lager eller en 3D-struktur. Det kan göras med hjälp av fusionsbindning som innefattar direkt bindning mellan skikten eller med anodisk bindning.
Steg 6 : 6^thsteg innebär att montera och integrera MEM-enheten på det enda kiselchipet.
Steg 7 : 7^thsteget innefattar förpackning av hela enheten för att säkerställa skydd mot den yttre miljön, korrekt anslutning till miljön, minimala elektriska störningar. Vanligt använda paket är metallburkpaket och keramiskt fönsterpaket. Flisen är bundna till ytan antingen med hjälp av en trådbindningsteknik eller med hjälp av flip-chip-teknik där flisen är bunden till ytan med hjälp av ett självhäftande material som smälter vid uppvärmning och bildar elektriska anslutningar mellan chipet och substratet.

MEMs-tillverkning med Surface Micromachining

Tillverkning av Cantilever Structure med Surface Micromachining

Det första steget involverar avsättning av det temporära skiktet (ett oxidskikt eller ett nitridskikt) på kiselsubstratet med användning av en kemisk ångavsättningsteknik med lågt tryck. Detta skikt är offerskiktet och ger elektrisk isolering.
Det andra steget innefattar avsättning av distansskiktet som kan vara ett fosfosilikatglas som används för att tillhandahålla en strukturell bas.
Det tredje steget innefattar efterföljande etsning av skiktet med användning av torretsningstekniken. Torr etsningsteknik kan vara reaktiv jonetsning där ytan som ska etsas utsätts för accelererande joner av gas- eller ångfasetsning.
Det fjärde steget involverar kemisk avsättning av fosfor-dopad polykisel för att bilda det strukturella skiktet.
Det femte steget innefattar torr etsning eller avlägsnande av strukturskiktet för att avslöja de underliggande skikten.
Det sjätte steget innefattar avlägsnande av oxidskiktet och distansskiktet för att bilda den erforderliga strukturen.
Resten av stegen liknar massmikrobearbetningstekniken.

MEM tillverkar med LIGA-teknik.

Det är en tillverkningsteknik som involverar litografi, galvanisering och gjutning på ett enda substrat.

LIGA-process

1^ststeg innebär avsättning av ett lager av titan eller koppar eller aluminium på substratet för att bilda ett mönster.
två^ndsteg innebär avsättning av ett tunt lager av Nickel som fungerar som pläteringsbotten.
3^rdsteg innefattar tillsats av ett röntgenkänsligt material som PMMA (polymetylmetakrylat).
4^thsteg innebär att man placerar en mask över ytan och exponerar PMMA för röntgenstrålning. Det exponerade området av PMMA tas bort och det återstående som täcks av masken lämnas.
5^thsteg innefattar att placera den PMMA-baserade strukturen i ett elektropläteringsbad där nickel pläteras på de avlägsnade PMMA-områdena.
6^thsteg innebär att det återstående PMMA-skiktet och pläteringsskiktet avlägsnas för att avslöja den erforderliga strukturen.

Fördelar med MEM-teknik

“typer av trefas induktionsmotor ”

Det ger en effektiv lösning på behovet av miniatyrisering utan att kompromissa med funktionalitet eller prestanda.
Kostnaden och tiden för tillverkning minskas.
MEM-tillverkade enheter är snabbare, pålitligare och billigare
Enheterna kan enkelt integreras i system.

Tre praktiska exempel på MEM-tillverkade enheter

Bil airbag sensor : Banbrytande tillämpning av MEM-tillverkade enheter var bilkrockkuddssensorn som bestod av en accelerometer (för att mäta bilens hastighet eller acceleration) och styrelektroniken enhet tillverkad på ett enda chip som kan inbäddas i krockkudden och därmed kontrollera uppblåsningen av krockkudden.

BioMEMs-enhet : En MEM-tillverkad enhet består av tänder liknande struktur som har utvecklats av Sandia National Laboratories som har möjlighet att fånga en röd blodkropp, injicera den med DNA, proteiner eller droger och sedan släppa tillbaka den.

Rubrik för bläckstråleskrivare: En MEM-enhet har tillverkats av HP som består av en rad motstånd som kan avfyras med mikroprocessorstyrning och när bläcket passerar genom de uppvärmda motstånden förångas det till bubblor och dessa bubblor tvingas ut ur enheten genom munstycket, på papperet och stelnar omedelbart.

Så jag har gett en grundläggande idé om MEM-tillverkningstekniker. Det är ganska komplicerat än det verkar. Även det finns många andra tekniker. om du har några frågor om detta ämne eller det elektriska och elektroniska projekt Lär känna dem och lägg till dina kunskaper här.

Fotokredit: