Micro Electro Mechanical System เป็นระบบของอุปกรณ์และโครงสร้างย่อส่วนที่สามารถผลิตได้โดยใช้เทคนิคไมโครไฟเบอร์ เป็นระบบไมโครเซนเซอร์ไมโครแอคทูเอเตอร์และโครงสร้างจุลภาคอื่น ๆ ที่ประดิษฐ์ร่วมกันบนพื้นผิวซิลิกอนทั่วไป ระบบ MEM ทั่วไปประกอบด้วยไมโครเซนเซอร์ที่ตรวจจับสภาพแวดล้อมและแปลงตัวแปรสภาพแวดล้อมเป็น วงจรไฟฟ้า . ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ประมวลผลสัญญาณไฟฟ้าและไมโครแอคทูเอเตอร์จึงทำงานเพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อม

การประดิษฐ์อุปกรณ์ MEM นั้นเกี่ยวข้องกับวิธีการประดิษฐ์ IC ขั้นพื้นฐานพร้อมกับกระบวนการไมโครแมชชีนนิ่งที่เกี่ยวข้องกับการเลือกซิลิกอนออกหรือการเพิ่มชั้นโครงสร้างอื่น ๆ

ขั้นตอนของการผลิต MEM โดยใช้ Bulk Micromachining:

เทคนิคการขุดด้วยไมโครจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับโฟโตลิโทกราฟี

ขั้นตอนที่ 1 : ขั้นตอนแรกเกี่ยวข้องกับการออกแบบวงจรและการวาดวงจรทั้งบนกระดาษหรือโดยใช้ซอฟต์แวร์เช่น PSpice หรือ Proteus
ขั้นตอนที่ 2 : ขั้นตอนที่สองเกี่ยวข้องกับการจำลองวงจรและการสร้างแบบจำลองโดยใช้ CAD (Computer-Aided Design) CAD ใช้ในการออกแบบหน้ากากโฟโตลิโทกราฟิคซึ่งประกอบด้วยแผ่นกระจกเคลือบด้วยลวดลายโครเมียม
ขั้นตอนที่ 3 : ขั้นตอนที่สามเกี่ยวข้องกับโฟโตลิโธกราฟี ในขั้นตอนนี้ฟิล์มบาง ๆ ของวัสดุฉนวนเช่นซิลิคอนไดออกไซด์จะถูกเคลือบทับบนพื้นผิวซิลิกอนและจากนั้นชั้นอินทรีย์ที่ไวต่อรังสีอัลตราไวโอเลตจะถูกสะสมโดยใช้เทคนิคการเคลือบแบบหมุน จากนั้นหน้ากากโฟโตลิโทกราฟีจะถูกวางให้สัมผัสกับชั้นอินทรีย์ จากนั้นเวเฟอร์ทั้งหมดจะถูกรังสี UV ทำให้สามารถถ่ายโอนรูปแบบมาสก์ไปยังชั้นอินทรีย์ได้ การแผ่รังสีจะทำให้โฟโตรีซิสเตอร์อ่อนแอลง ออกไซด์ที่ไม่ถูกปิดบนเครื่องรับแสงจะถูกกำจัดออกโดยใช้กรดไฮโดรคลอริก โฟโตรีสเตรตที่เหลือจะถูกลบออกโดยใช้กรดซัลฟิวริกร้อนและผลลัพธ์ที่ได้คือรูปแบบออกไซด์บนพื้นผิวซึ่งใช้เป็นหน้ากาก
ขั้นตอนที่ 4 : ขั้นตอนที่สี่เกี่ยวข้องกับการกำจัดซิลิกอนหรือการแกะสลักที่ไม่ได้ใช้ เกี่ยวข้องกับการกำจัดวัสดุพิมพ์จำนวนมากโดยใช้การกัดแบบเปียกหรือการกัดแบบแห้ง ในการกัดแบบเปียกสารตั้งต้นจะถูกจุ่มลงในสารละลายของเหลวของเอเทนต์ทางเคมีซึ่งจะกัดหรือขจัดสารตั้งต้นที่สัมผัสออกอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง (isotropic etchant) หรือในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง (anisotropic etchant) etchants ที่นิยมใช้ ได้แก่ HNA (กรดไฮโดรฟลูออริกกรดไนตริกและกรดอะซิติก) และ KOH (โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์)
ขั้นตอนที่ 5 : ขั้นตอนที่ห้าเกี่ยวข้องกับการรวมแผ่นเวเฟอร์ตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปเพื่อผลิตแผ่นเวเฟอร์หลายชั้นหรือโครงสร้าง 3 D สามารถทำได้โดยใช้พันธะฟิวชั่นซึ่งเกี่ยวข้องกับการเชื่อมระหว่างชั้นโดยตรงหรือใช้พันธะแอโนดิก
ขั้นตอนที่ 6 : เดอะ 6^ธขั้นตอนเกี่ยวข้องกับการประกอบและการรวมอุปกรณ์ MEM บนชิปซิลิกอนตัวเดียว
ขั้นตอนที่ 7 : เดอะ 7^ธขั้นตอนเกี่ยวข้องกับบรรจุภัณฑ์ของชุดประกอบทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการป้องกันจากสภาพแวดล้อมภายนอกการเชื่อมต่อกับสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมการรบกวนทางไฟฟ้าขั้นต่ำ แพคเกจที่นิยมใช้คือแพ็คเกจกระป๋องโลหะและแพ็คเกจหน้าต่างเซรามิก ชิปถูกยึดติดกับพื้นผิวโดยใช้เทคนิคการเชื่อมลวดหรือใช้เทคโนโลยีฟลิปชิปที่ชิปยึดติดกับพื้นผิวโดยใช้วัสดุกาวที่หลอมละลายเมื่อให้ความร้อนทำให้เกิดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชิปและวัสดุพิมพ์

การผลิต MEM โดยใช้ Surface Micromachining

การผลิตโครงสร้าง Cantilever โดยใช้ Surface Micromachining

ขั้นตอนแรก เกี่ยวข้องกับการสะสมของชั้นชั่วคราว (ชั้นออกไซด์หรือชั้นไนไตรด์) บนพื้นผิวซิลิกอนโดยใช้เทคนิคการสะสมไอเคมีความดันต่ำ ชั้นนี้เป็นชั้นบูชายัญและแยกไฟฟ้า
ขั้นตอนที่สอง เกี่ยวข้องกับการทับถมของชั้นสเปเซอร์ซึ่งอาจเป็นแก้วฟอสโฟซิลิเกตที่ใช้เป็นฐานโครงสร้าง
ขั้นตอนที่สาม เกี่ยวข้องกับการแกะสลักชั้นในภายหลังโดยใช้เทคนิคการกัดแบบแห้ง เทคนิคการกัดแบบแห้งสามารถใช้การกัดอิออนแบบรีแอกทีฟได้โดยที่พื้นผิวที่จะกัดจะต้องถูกเร่งด้วยไอออนของก๊าซหรือการกัดเฟสของไอ
ขั้นตอนที่สี่ เกี่ยวข้องกับการสะสมทางเคมีของโพลีซิลิคอนเจือฟอสฟอรัสเพื่อสร้างชั้นโครงสร้าง
ขั้นตอนที่ห้า เกี่ยวข้องกับการแกะสลักแบบแห้งหรือการกำจัดชั้นโครงสร้างเพื่อเผยให้เห็นชั้นที่อยู่ข้างใต้
ขั้นตอนที่ 6 เกี่ยวข้องกับการกำจัดชั้นออกไซด์และชั้นตัวเว้นระยะเพื่อสร้างโครงสร้างที่ต้องการ
ขั้นตอนที่เหลือคล้ายกับเทคนิคการกลึงขนาดใหญ่

การผลิต MEM โดยใช้เทคนิค LIGA

เป็นเทคนิคการประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับการพิมพ์หินการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าและการขึ้นรูปบนวัสดุพิมพ์เดียว

กระบวนการ LIGA

1^{เซนต์}ขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการทับถมของชั้นไทเทเนียมหรือทองแดงหรืออลูมิเนียมบนพื้นผิวเพื่อสร้างรูปแบบ
สอง^ndขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการสะสมของชั้นนิกเกิลบาง ๆ ซึ่งทำหน้าที่เป็นฐานการชุบ
3^ถขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการเพิ่มวัสดุที่ไวต่อรังสีเอกซ์เช่น PMMA (โพลีเมธิลเมธาอะคริเลต)
4^ธขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการจัดแนวหน้ากากเหนือพื้นผิวและการเปิดเผย PMMA กับรังสีเอ็กซเรย์ บริเวณที่สัมผัสของ PMMA จะถูกลบออกและเหลือส่วนที่เหลืออยู่โดยหน้ากาก
5^ธขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการวางโครงสร้างตาม PMMA ลงในอ่างชุบด้วยไฟฟ้าโดยที่นิกเกิลถูกชุบบนพื้นที่ PMMA ที่ถอดออก
6^ธขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการกำจัดชั้น PMMA ที่เหลือและชั้นชุบเพื่อเปิดเผยโครงสร้างที่ต้องการ

ข้อดีของเทคโนโลยี MEMs

“วิธีเชื่อมต่อ esc กับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ”

เป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสำหรับความต้องการในการย่อขนาดโดยไม่กระทบกับฟังก์ชันการทำงานหรือประสิทธิภาพ
ต้นทุนและเวลาในการผลิตลดลง
อุปกรณ์ประดิษฐ์ MEM มีความรวดเร็วเชื่อถือได้และราคาถูกกว่า
อุปกรณ์สามารถรวมเข้ากับระบบได้อย่างง่ายดาย

สามตัวอย่างที่เป็นประโยชน์ของอุปกรณ์ประดิษฐ์ MEM

เซ็นเซอร์ถุงลมนิรภัยรถยนต์ : แอปพลิเคชั่นบุกเบิกของอุปกรณ์ประดิษฐ์ MEM คือเซ็นเซอร์ถุงลมนิรภัยในรถยนต์ซึ่งประกอบด้วยมาตรความเร่ง (เพื่อวัดความเร็วหรือความเร่งของรถ) และ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม หน่วยประดิษฐ์บนชิปตัวเดียวซึ่งสามารถฝังบนถุงลมนิรภัยและควบคุมอัตราการพองตัวของถุงลมนิรภัย

อุปกรณ์ BioMEMs : อุปกรณ์ประดิษฐ์ MEM ประกอบด้วยโครงสร้างเหมือนฟันที่ได้รับการพัฒนาโดย Sandia National Laboratories ซึ่งมีคุณสมบัติในการดักจับเซลล์เม็ดเลือดแดงฉีดด้วย DNA โปรตีนหรือยาแล้วปล่อยกลับคืน

ส่วนหัวของเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท: อุปกรณ์ MEM ได้รับการประดิษฐ์โดย HP ซึ่งประกอบด้วยอาร์เรย์ของตัวต้านทานที่สามารถยิงได้โดยใช้การควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์และเมื่อหมึกผ่านตัวต้านทานความร้อนมันจะระเหยกลายเป็นฟองอากาศและฟองเหล่านี้จะถูกบังคับให้ออกจากอุปกรณ์ผ่านทางหัวฉีด ลงบนกระดาษและแข็งตัวทันที

ดังนั้นฉันจึงได้ให้แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับเทคนิคการสร้าง MEMs ค่อนข้างซับซ้อนกว่าที่ปรากฏ แม้จะมีเทคนิคอื่น ๆ อีกมากมาย หากคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือเรื่องไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ ทำความรู้จักกับพวกเขาและเพิ่มความรู้ของคุณที่นี่

เครดิตภาพ: