Mikro Elektro Mekanik Sistem, mikrofabrikasyon teknikleri kullanılarak üretilebilen minyatür cihaz ve yapılardan oluşan bir sistemdir. Ortak bir silikon substrat üzerinde birlikte üretilen bir mikro sensörler, mikro harekete geçiriciler ve diğer mikro yapılar sistemidir. Tipik bir MEM sistemi, ortamı algılayan ve ortam değişkenini bir mikrosensörden oluşur. elektrik devresi . Mikroelektronik, elektrik sinyalini işler ve mikro aktüatör, ortamda bir değişiklik oluşturmak için buna göre çalışır.

MEMs cihazının imalatı, silikonun seçici olarak çıkarılmasını veya diğer yapısal katmanların eklenmesini içeren mikro işleme süreciyle birlikte temel IC üretim yöntemlerini içerir.

Toplu Mikro İşleme Kullanarak MEM Üretiminin Adımları:

Fotolitografiyi İçeren Toplu Mikro İşleme Tekniği

Aşama 1 : İlk adım, devre tasarımı ve devrenin bir kağıt üzerinde veya PSpice veya Proteus gibi yazılımlar kullanılarak çizilmesini içerir.
Adım 2 : İkinci adım, devrenin simülasyonunu ve CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) kullanarak modellemeyi içerir. CAD, krom desenle kaplanmış cam plakadan oluşan fotolitografik maskeyi tasarlamak için kullanılır.
Aşama 3 : Üçüncü adım fotolitografiyi içerir. Bu adımda silikon alt tabakanın üzerine Silikon Dioksit gibi ince bir yalıtım malzemesi filmi kaplanır ve bunun üzerine, spin kaplama tekniği kullanılarak ultraviyole ışınlarına duyarlı organik bir tabaka biriktirilir. Fotolitografik maske daha sonra organik katmanla temas edecek şekilde yerleştirilir. Gofretin tamamı daha sonra UV radyasyonuna tabi tutularak desen maskesinin organik katmana aktarılmasına izin verilir. Radyasyon ya fotorezistörü güçlendirir, onu zayıflatır. Açığa çıkan fotorezist üzerindeki örtülmemiş oksit, Hidroklorik asit kullanılarak çıkarılır. Kalan fotorezist, sıcak Sülfürik asit kullanılarak çıkarılır ve ortaya çıkan, bir maske olarak kullanılan substrat üzerinde bir oksit modelidir.
4. adım : Dördüncü adım, kullanılmayan silikonun çıkarılmasını veya aşındırmayı içerir. Yaş aşındırma veya kuru aşındırma kullanılarak alt tabakanın büyük bir kısmının çıkarılmasını içerir. Islak dağlamada, substrat, açıkta kalan substratı tüm yönlerde (izotropik oyma) veya belirli bir yönde (anizotropik aşındırıcı) eşit şekilde aşındıran veya uzaklaştıran kimyasal bir aşındırıcının sıvı bir çözeltisine daldırılır. Popüler olarak kullanılan dağlayıcılar HNA (Hidroflorik asit, Nitrik asit ve Asetik asit) ve KOH (Potasyum Hidroksit) 'dir.
Adım 5 : Beşinci adım, çok katmanlı bir gofret veya 3 boyutlu bir yapı oluşturmak için iki veya daha fazla gofretin birleştirilmesini içerir. Katmanlar arasında doğrudan bağlanmayı içeren füzyon bağlama veya anodik bağlama kullanılarak yapılabilir.
6. Adım : 6^inciadım, MEMs cihazının tek bir silikon çip üzerine monte edilmesini ve entegre edilmesini içerir.
7. Adım : 7^inciadım, dış ortamdan koruma, çevreye uygun bağlantı, minimum elektriksel parazit sağlamak için tüm montajın paketlenmesini içerir. Yaygın olarak kullanılan paketler metal kutu ambalaj ve seramik pencere paketidir. Çipler, ya bir tel bağlama tekniği kullanılarak ya da yongaların ısındığında eriyen ve yonga ile alt tabaka arasında elektrik bağlantıları oluşturan bir yapışkan malzeme kullanılarak yüzeye bağlandığı flip-chip teknolojisi kullanılarak yapıştırılır.

Yüzey Mikro İşleme Kullanarak MEM Üretimi

Yüzey Mikromachining Kullanılarak Konsol Yapısının İmalatı

İlk adım düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme tekniği kullanılarak silikon substrat üzerine geçici katmanın (bir oksit katmanı veya bir nitrür katmanı) biriktirilmesini içerir. Bu katman fedakar katmandır ve elektriksel izolasyon sağlar.
İkinci adım yapısal bir taban sağlamak için kullanılan bir fosfosilikat cam olabilen aralayıcı tabakanın biriktirilmesini içerir.
Üçüncü adım kuru aşındırma tekniği kullanılarak tabakanın daha sonra aşındırılmasını içerir. Kuru aşındırma tekniği, aşındırılacak yüzeyin gaz veya buhar fazında aşındırmanın hızlandırıcı iyonlarına maruz kaldığı reaktif iyon aşındırma olabilir.
Dördüncü adım Yapısal tabakayı oluşturmak için fosfor katkılı polisilikonun kimyasal biriktirilmesini içerir.
Beşinci adım alttaki katmanları ortaya çıkarmak için kuru aşındırma veya yapısal katmanın çıkarılmasını içerir.
6. adım gerekli yapıyı oluşturmak için oksit tabakasının ve ara tabakanın çıkarılmasını içerir.
Adımların geri kalanı toplu mikro işleme tekniğine benzer.

LIGA Tekniği kullanılarak MEM üretimi.

Tek bir alt tabaka üzerinde litografi, elektrokaplama ve kalıplamayı içeren bir imalat tekniğidir.

LIGA Süreci

1^stadım bir model oluşturmak için alt tabaka üzerine bir Titanyum veya bakır veya Alüminyum tabakasının biriktirilmesini içerir.
iki^ndadım kaplama tabanı olarak işlev gören ince bir Nikel tabakasının biriktirilmesini içerir.
3^rdadım PMMA (polimetil metakrilat) gibi X ışınına duyarlı bir malzemenin eklenmesini içerir.
4^inciadım Yüzeye bir maske hizalamayı ve PMMA'yı x-ışını radyasyonuna maruz bırakmayı içerir. Açıkta kalan PMMA alanı kaldırılır ve maske ile örtülü kalan alan bırakılır.
5^inciadım PMMA bazlı yapının, Nikelin çıkarılan PMMA alanlarına kaplandığı bir elektro kaplama banyosuna yerleştirilmesini içerir.
6^inciadım gerekli yapıyı ortaya çıkarmak için kalan PMMA katmanının ve kaplama katmanının çıkarılmasını içerir.

MEMs teknolojisinin avantajları

“entegre devreler olarak da bilinir ”

İşlevsellik veya performanstan ödün vermeden minyatürleştirme ihtiyacına etkili bir çözüm sağlar.
Üretim maliyeti ve süresi azalır.
MEM'lerin fabrikasyon cihazları daha hızlı, güvenilir ve daha ucuzdur
Cihazlar sistemlere kolaylıkla entegre edilebilir.

MEM'lerin fabrikasyon cihazlarının Üç Pratik Örneği

Otomobil Hava Yastığı Sensörü : MEM'lerin fabrikasyon cihazlarının öncü uygulaması, bir ivmeölçerden (arabanın hızını veya ivmesini ölçmek için) oluşan otomobil hava yastığı sensörü ve kontrol elektroniği ünite, hava yastığına yerleştirilebilen ve buna göre hava yastığının şişmesini kontrol eden tek bir çip üzerinde imal edilmiştir.

BioMEMs cihazı : Bir MEM fabrikasyon cihazı, bir kırmızı kan hücresini yakalama, DNA, protein veya ilaç enjekte etme ve ardından geri salma hükmüne sahip, Sandia Ulusal Laboratuvarları tarafından geliştirilen diş benzeri yapıdan oluşur.

Mürekkep Püskürtmeli Yazıcı Başlığı: Mikroişlemci kontrolü kullanılarak ateşlenebilen bir dizi dirençten oluşan ve mürekkep ısınan dirençlerden geçerken kabarcıklara buharlaşan ve bu kabarcıklar nozül yoluyla cihazdan dışarı çıkmaya zorlanan bir MEM cihazı HP tarafından imal edilmiştir, kağıt üzerine koyun ve anında katılaşın.

Bu yüzden MEM'lerin üretim teknikleri hakkında temel bir fikir verdim. Göründüğünden oldukça karmaşık. Hatta başka birçok teknik var. Bu konuyla veya elektrikle ilgili herhangi bir sorunuz varsa ve elektronik projeler Onlar hakkında bilgi edinin ve bilginizi buraya ekleyin.

Fotoğraf kredisi: