Technológiai mamák
A www.memx.com weboldal anyagain
A MEMS (mikroelektromechanikus rendszerek) egy új technológia a mikroszkopikus mechanizmusok készítéséhez, régi eszközök és módszerek alkalmazásával, amelyek az integrált áramköri ágazat számára készültek. Ilyen mechanizmusok szabványos szilíciumlapkákon készülnek.
A MEMS technológia valódi ereje abból a lehetőségből fakad, hogy egyszerre számos mechanizmust hoznak létre a lemez felületén egyetlen összeszerelési művelet nélkül. Mivel a folyamat hasonló a klasszikus fotolitográfiához, ugyanolyan könnyű egy millió mechanizmust készíteni egy szubsztráton.
Ezek az egyre növekvő apró gépek gyorsan átterjedtek számos kereskedelmi és katonai alkalmazásba.
A MEMS gyártása során számos kulcsfontosságú technológiát alkalmaznak, amelyeket az alábbiakban figyelembe veszünk.
A volumetrikus mikroprocesszor olyan gyártási folyamat, amely egy szilíciumlap mélyéből érkezik, amelybe a szilícium felesleges részeit egymást követően kémiai maratással távolítják el, így hasznos mechanizmusok maradnak. A hagyományos fotográfiai módszerrel a lemezen egy minta keletkezik, hogy megvédje azokat a területeket, amelyeket meg kell őrizni. Ezután a lemezeket egy folyékony etchantba merítjük, amelyet kálium-hidroxidként használhatunk, és ez "fogyaszt" a szilícium védtelen részeit. A térfogat mikroprocesszálás technológiája viszonylag egyszerű és olcsó, és jól alkalmazható nem túl bonyolult alkalmazásokhoz, amelyek kritikusak.
Nyomásérzékelő rendkívül megbízható repülőgépekhez és ipari alkalmazásokhoz
Gyakorlatilag minden nyomásérzékelőt ma gyártanak volumetrikus mikroprocesszálással. Számos paraméter esetében meghaladják a hagyományos nyomásérzékelőket, mert sokkal olcsóbbak, rendkívül megbízhatóak, technológiai szempontból jó reprodukálhatósággal rendelkeznek.
Minden modern autóban szükségképpen több mikromechanikus nyomásérzékelő van. A felhasználás tipikus példája a nyomás mérése a motor szívócsonkján.
STMicroelectronics nyomásérzékelő
A térfogat-mikroprocesszorral gyártott nyomásérzékelők miniatűr és legnagyobb megbízhatósága ideális összetevőket tesz lehetővé különböző orvosi alkalmazásokhoz.
Ellentétben a térfogat-mikroprocesszálással, amelynek lényege az anyag rétegbeli rétegbeli eltávolítása a lemez felületéről maratással, a felületi mikroprocessálás a szilíciumon lévő rétegek fokozatos felhalmozódását eredményezi.
Poliszilícium rezonátor, amelyet a felületi mikromachinációs módszerrel készítettek
Egy tipikus felületi mikroprocesszálási folyamat egy ismétlődő sorozata a vékony filmek lemezlemez felszínére történő behelyezésének, amely a filmből fotolitográfiával és a film kémiai maratásával védőmintát képez. Mozgó, működőképes mechanizmusok létrehozása érdekében strukturális anyagok (általában szilícium) vékonyrétegek váltakoznak a rétegekben és egy töltőanyagot, amelyet ablativ anyagnak (általában szilícium-dioxidnak) neveznek. A szerkezeti anyag mechanikai elemeket képez, és az ablációs anyag kitölti a köztük lévő üregeket. Az utolsó szakaszban az aggregátumot maratással távolítják el, és a szerkezeti elemek mobilitást és funkcionalitást kapnak.
Poliszilícium mikromotor felületi mikromachinálással
Ha a szilíciumot strukturális anyagként használják, és szilícium-dioxid a töltőanyag, akkor az utolsó lépés a lemez hidrogén-fluoridba merítése, ami gyorsan eltávolítja az aggregátumot, és a szilíciumot érintetlenül hagyja.
Ezután tipikus esetben a lemezeket egyedi kristályokká vágják, amelyek viszont egy adott konstrukció házaiba vannak csomagolva, amelyek megfelelnek a kívánt alkalmazásnak.
A felületi mikroprocesszálás több technológiai műveletet igényel, mint az ömlesztett feldolgozás, és ennek megfelelően drágább. A felszíni mikroprocesszort komplexebb mechanikai elemek létrehozására használják.
A LIGA (a német LItographie, Galvanoformung és Abformung - litográfia, galvanizálás, fröccsöntés) olyan technológia, amely lehetővé teszi a röntgen-litográfiai módszerek használatát olyan kis elemek létrehozására, amelyek viszonylag nagy magassági szélességűek. A gyártási folyamat jellemzően egy fotomaszk alkalmazása a polimetilmetakrilát (PMMA) lap felületén. A PMMA-t ezután nagy energiájú röntgensugaraknak tesszük ki. A kitett felületeket, amelyek nem védettek maszkkal, eltávolítanak egy alkalmas ragasztóanyaggal, ami rendkívül finom mikroszkopikus mechanikai elemeket eredményez.
Nagy képzettségű, nagy képarány, LIGA technológiával
A LIGA technológia viszonylag olcsó, és jól alkalmazható olyan alkalmazásokhoz, amelyek magasabb képarányt igényelnek, mint felületi mikroprocesszálással.
Mély reaktív ionos maratás
A hagyományos volumetrikus mikroprocesszoroktól a mélyreható ionos maratás (DRIE) csak abban különbözik, hogy a nedves kémiai maratás helyett a plazmát ábrák létrehozására használják. Ez lehetővé teszi a maratási profilok sokkal rugalmasabb szabályozását, és jelentősen bővíti a gyártott elemek körét. Az ionos maratáshoz szükséges gyártóberendezések nagyon drágák, ezért a DRIE technológiával létrehozott eszközök általában drágábbak, mint a hagyományos nedves maratással készülékek.
MEMS, amelyet kétirányú mélyreaktív ionos maratás képez
Integrált MEMS technológiák
Mivel az integrált áramkörök előállításához ugyanazokat a berendezéseket és technológiákat alkalmazzák, mint a MEMS létrehozására, nincs semmi, ami megakadályozza az elektronikus áramkörök kialakulását egy mikromekanizmusos chipen. Ez lehetővé teszi, hogy intelligenciával ellátja a mikromágneseket, és nagyon érdekes eszközöket hozzon létre.
A gyorsító szenzor és a jelfeldolgozó áramkörök egyetlen chipen vannak kialakítva