Mikroukład elektromechaniczny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Tani elektromechaniczny mikroukład nawigacji bezwładnościowej, używany w chirurgicznych urządzeniach Quantiteca
Przykład urządzenia pomiarowego MEMS i topografia jego powierzchni
Moduł LDC mikroskanera 1D z Instytutu Mikroukładów Fotonicznych im. Fraunhofera

Mikroukład elektromechaniczny, mikrosystem elektromechaniczny[1], mikrourządzenie elektromechaniczne, MEMS (od ang. microelectromechanical system) – zintegrowana struktura elektromechaniczna, której co najmniej jeden wymiar szczególny znajduje się w skali mikro (0,1–100 μm).

Mikroukład jest zwykle wykonywany w krzemie lub szkle przy użyciu technik mikroobróbki, na przykład trawienia anizotropowego (między innymi w wodorotlenku potasu). Inną techniką jest trawienie krzemu difluorkiem ksenonu[2]:

2 XeF2 + Si → 2 Xe↑ + SiF4

Maski do tych procesów wykonywane są w typowych technikach mikroelektronicznych, podobnych do stosowanych przy wytwarzaniu przyrządów półprzewodnikowych i układów scalonych (np. fotolitografia). W ostatnich latach zwiększone zainteresowanie materiałami polimerowymi spowodowało jednak, że zaczęto rezygnować z używania krzemu z powodu jego wysokiej ceny. W przypadku układów polimerowych najczęstszymi technologiami są: wytłaczanie na gorąco, odlewanie w formie, wtryskiwanie; jeśli rezysty zaliczyć do tej grupy, to również technologie litograficzne.

Jednym z podziałów technologii wytwarzania mikroukładów jest podział ze względu na sposób wykonywania struktury:

  • technologie bezpośrednie – struktura jest wykonywana w elemencie bezpośrednio według projektu, na przykład przy użyciu lasera sterowanego komputerowo
  • technologie pośrednie – do wykonania struktury wykorzystywany jest pewnego rodzaju szablon, na przykład w fotolitografii jest to maska.

Przy tak niewielkich rozmiarach przyrządów ludzka intuicja bywa niewystarczająca do zrozumienia zjawisk rządzących ich działaniem. W mikroprzyrządach elektromechanicznych, na skutek dużego stosunku powierzchni do objętości, zjawiska elektrostatyczne i lepkościowe (zwilżania) mogą dominować nad efektami bezwładności masy lub pojemności cieplnej.

Zastosowania mikrourządzeń elektromechanicznych:

  • czujniki:
    • przyspieszenia (akcelerometry):
      • w samochodach – wykrywanie momentu wypadku (uruchomienie poduszek powietrznych, napinaczy pasów itp.)
      • w aparatach fotograficznych – wykrywanie drgań (stabilizacja obrazu)
      • w komputerach – wykrywanie swobodnego spadania (zabezpieczenie dysku twardego przed uszkodzeniem w momencie upadku)
      • w nowoczesnych zabawkach
    • ciśnienia:
      • reaktory chemiczne
      • zbiorniki substancji
    • wibracji
    • przepływomierze
    • żyroskopy
    • pola magnetycznego (wykorzystujące efekt Halla)
  • przełączniki optyczne
  • rzutniki
  • głowice drukarek atramentowych
  • elektrody do badania mózgu
  • endoskopia
  • miniaturowe zegary atomowe
  • mikroreaktory chemiczne (laboratoria chipowe)

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. MEMS. Encyklopedia PWN. [dostęp 2015-01-18].
  2. Brazzle, J.D., Dokmeci, M.R., Mastrangelo, C.H. Modeling and characterization of sacrificial polysilicon etching using vapor-phase xenon difluoride. „Materiały 17th IEEE International Conference on MEMS, 2004”. s. 737–740. DOI: 10.1109/MEMS.2004.1290690 (ang.).