Mikroukład elektromechaniczny

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

mechatronika

Przypisy edytuj

↑ MEMS, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2015-01-18] .
↑ 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.).

[PWN_MEMS-1] MEMS, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2015-01-18] .

[Brazzle-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.).

[1]

[2]