Micro Electro Mechanical System es un sistema de dispositivos y estructuras miniaturizados que se pueden fabricar mediante técnicas de microfabricación. Es un sistema de microsensores, microactuadores y otras microestructuras fabricadas juntas sobre un sustrato de silicio común. Un sistema típico de MEMs consiste en un microsensor que detecta el entorno y convierte la variable de entorno en una circuito eléctrico . La microelectrónica procesa la señal eléctrica y el microaccionador trabaja en consecuencia para producir un cambio en el medio ambiente.

La fabricación de un dispositivo MEM implica los métodos básicos de fabricación de circuitos integrados junto con el proceso de micromecanizado que implica la eliminación selectiva de silicio o la adición de otras capas estructurales.

Pasos de la fabricación de MEMs usando micromaquinado a granel:

Técnica de micromaquinado a granel que incluye fotolitografía

Paso 1 : El primer paso implica el diseño del circuito y el dibujo del circuito en un papel o en el uso de software como PSpice o Proteus.
Paso 2 : El segundo paso consiste en la simulación del circuito y el modelado mediante CAD (Computer-Aided Design). CAD se utiliza para diseñar la máscara fotolitográfica que consiste en la placa de vidrio recubierta con patrón de cromo.
Paso 3 : El tercer paso consiste en fotolitografía. En este paso, una fina película de material aislante como Dióxido de Silicio se recubre sobre el sustrato de silicio, y sobre éste, se deposita una capa orgánica sensible a los rayos ultravioleta mediante la técnica de recubrimiento por rotación. La máscara fotolitográfica se pone luego en contacto con la capa orgánica. Luego, toda la oblea se somete a radiación ultravioleta, lo que permite que la máscara de patrón se transfiera a la capa orgánica. La radiación fortalece el fotorresistor y lo debilita. El óxido descubierto en el fotorresistente expuesto se elimina con ácido clorhídrico. El fotorresistente restante se elimina usando ácido sulfúrico caliente y el resultado es un patrón de óxido sobre el sustrato, que se usa como máscara.
Paso 4 : El cuarto paso consiste en eliminar el silicio no utilizado o el grabado. Implica la eliminación de una gran parte del sustrato, ya sea mediante grabado en húmedo o en seco. En el grabado en húmedo, el sustrato se sumerge en una solución líquida de un grabador químico, que ataca o elimina el sustrato expuesto por igual en todas las direcciones (grabador isotrópico) o en una dirección particular (grabador anisotrópico). Los grabadores de uso popular son HNA (ácido fluorhídrico, ácido nítrico y ácido acético) y KOH (hidróxido de potasio).
Paso 5 : El quinto paso implica la unión de dos o más obleas para producir una oblea de varias capas o una estructura 3D. Se puede realizar mediante unión por fusión que implica unión directa entre las capas o mediante unión anódica.
Paso 6 : El 6^thEl paso implica ensamblar e integrar el dispositivo MEM en el chip de silicio único.
Paso 7 : El 7^thEl paso implica el embalaje de todo el conjunto para garantizar la protección del entorno exterior, una conexión adecuada al medio ambiente y una mínima interferencia eléctrica. Los paquetes comúnmente utilizados son el paquete de latas de metal y el paquete de ventana de cerámica. Los chips se adhieren a la superficie mediante una técnica de unión por cable o con tecnología flip-chip en la que los chips se unen a la superficie mediante un material adhesivo que se funde al calentar, formando conexiones eléctricas entre el chip y el sustrato.

Fabricación de MEMs usando micromaquinado de superficies

Fabricación de estructura en voladizo mediante micromaquinado superficial

El primer paso implica la deposición de la capa temporal (una capa de óxido o una capa de nitruro) sobre el sustrato de silicio utilizando una técnica de deposición de vapor químico a baja presión. Esta capa es la capa de sacrificio y proporciona aislamiento eléctrico.
el segundo paso implica la deposición de la capa espaciadora, que puede ser un vidrio de fosfosilicato, que se utiliza para proporcionar una base estructural.
El tercer paso implica el grabado posterior de la capa utilizando la técnica de grabado en seco. La técnica de grabado en seco puede ser un grabado con iones reactivos en el que la superficie a grabar se somete a iones acelerados del grabado en fase gaseosa o vapor.
El cuarto paso implica la deposición química de polisilicio dopado con fósforo para formar la capa estructural.
El quinto paso implica el grabado en seco o la eliminación de la capa estructural para revelar las capas subyacentes.
El sexto paso implica la eliminación de la capa de óxido y la capa espaciadora para formar la estructura requerida.
El resto de los pasos son similares a la técnica de micromecanizado a granel.

Fabricación de MEMs mediante Técnica LIGA.

Es una técnica de fabricación que implica litografía, galvanoplastia y moldeo en un solo sustrato.

Proceso LIGA

1^{S t}paso implica la deposición de una capa de titanio o cobre o aluminio sobre el sustrato para formar un patrón.
2^{Dakota del Norte}paso Implica la deposición de una fina capa de níquel que actúa como base de revestimiento.
3^rdpaso implica la adición de un material sensible a los rayos X como PMMA (polimetil metacrilato).
4^thpaso implica alinear una máscara sobre la superficie y exponer el PMMA a la radiación de rayos X. Se quita el área expuesta de PMMA y se deja el restante cubierto por la máscara.
5^thpaso implica colocar la estructura a base de PMMA en un baño de galvanoplastia en el que el níquel se recubre en las áreas de PMMA eliminadas.
6^thpaso implica la eliminación de la capa de PMMA restante y la capa de revestimiento, para revelar la estructura requerida.

Ventajas de la tecnología MEMs

“¿Qué significa eeprom? ”

Proporciona una solución eficiente a la necesidad de miniaturización sin comprometer la funcionalidad o el rendimiento.
Se reducen el coste y el tiempo de fabricación.
Los dispositivos fabricados con MEM son más rápidos, fiables y económicos
Los dispositivos se pueden integrar fácilmente en sistemas.

Tres ejemplos prácticos de dispositivos fabricados con MEM

Sensor del airbag del automóvil : La aplicación pionera de los dispositivos fabricados con MEM fue el sensor de la bolsa de aire del automóvil, que consistía en un acelerómetro (para medir la velocidad o aceleración del automóvil) y la electrónica de control unidad fabricada en un solo chip que se puede incrustar en el airbag y, en consecuencia, controlar el inflado del airbag.

Dispositivo BioMEMs : Un dispositivo fabricado con MEM consiste en una estructura similar a un diente que ha sido desarrollada por Sandia National Laboratories que tiene la capacidad de atrapar un glóbulo rojo, inyectarlo con ADN, proteínas o medicamentos y luego liberarlo.

Encabezado de impresora de inyección de tinta: HP ha fabricado un dispositivo MEMs que consiste en una serie de resistencias que se pueden disparar usando el control del microprocesador y, a medida que la tinta pasa a través de las resistencias calentadas, se vaporiza a burbujas y estas burbujas son expulsadas del dispositivo a través de la boquilla sobre el papel y solidificar instantáneamente.

Así que he dado una idea básica sobre las técnicas de fabricación de MEM. Es bastante complicado de lo que parece. Incluso hay muchas otras técnicas. si tiene alguna duda sobre este tema o sobre la electricidad y proyectos electronicos Conózcalos y agregue sus conocimientos aquí.

Autor de la foto: